海洋环境化学00-绪论

海洋环境化学
扬州大学环境科学与工程学院
海洋环境化学
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海洋环境化学-海洋环境化学历史和发展
绪论
1990s-今，重点关注海洋碳循环及其调控机制， 探索海洋对全球气候变化的响应与反馈 已实施的国际合作计划包括： “全球海洋通量联合研究”（JGOFS） “海岸带海陆相互作用”（LOICZ） “全球变化研究计划”（IGBP） 正在实施的： “上层海洋-低层大气相互作用研究”（SOLAS） “海洋痕量元素与同位素的生物地球化学循环研究” （GEOTRACES）等。
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海洋环境化学
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海洋环境化学-海洋环境化学的内容和特点
绪论
几大界面的海洋环境化学研究： ■海洋－大气界面 ■海水－沉积物（包括悬浮颗粒物）界面 ■河流－海洋界面 ■海水－生物体界面 海洋中界面上发生的化学过程往往是最活跃的。
海洋环境化学-海洋环境化学的内容和特点
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几大界面的化学研究 海洋－大气界面 ■能量交换：热能（太阳辐射）动能（风、
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海洋环境化学-海洋环境化学的研究意义
绪论
2、海洋环境问题 ① 海洋环境的化学污染：石油污染、重金属污染、
有机污染等
② 海洋生态环境问题：海洋酸化、赤潮频发、生物 种类的灭绝等。
③ 海洋在气候变化中的作用：海洋对温室气体的吸 收及其机理等。
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例CO2在海－气界面 间的交换“温室效应”
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海洋环境化学-海洋环境化学的内容和特点
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河流－海洋界面
海洋环境化学-海洋环境化学的内容和特点
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海水－生物体界面
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海洋环境化学-海洋环境化学历史和发展
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一、早期发展 ■1670年R. Boyle（玻义耳）出版Observations and
Experiment on the Saltnessof the Sea。 ■1772年A. Lavoisier（拉瓦锡）测定并首次发表海盐组成
绪论
1、海洋资源的开发利用 ① 海洋石油及其化工：海洋石油和天然气储量占世界油气总
量的25%和20%，无论从储量估计和开发趋势看，海洋油 气资源的开发具有重要战略意义。
② 海盐工业和海水综合利用：食盐、碳酸钠、氯化钾、氯化 镁、金属镁、溴及其精细化工。
③ 海洋矿物：世界洋底广泛分布着多金属矿物，富含Co、 Ni、Cu、Zn、Pb等贵重金属，美国、德国、英国、日 本、澳大利亚、印度、中国等为这些矿物的调查与开发进 行了大量工作。
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Challenger (2300吨，1872.12-1876.5) 扬州大学环境科学与工程学院
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海洋环境化学-海洋环境化学历史和发展
绪论
海洋环境化学-海洋环境化学历史和发展
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Challenger环球航行的航线（126,000 km）
fertility of Sea Water。 ），
■海洋化学理论研究： L.G. Sillen(1959)，海水物理化学 R.M. Garrels(1961)，海水化学模型 E.D. Goldberg (1958)， “稳态原理”研究海水中元素逗留时间 W.S. Broecker(1970s)，箱式模型
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海洋环境化学-海洋环境化学的研究意义
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资源与环境问题：人类社会发展永恒的挑战
海洋面积：3.6×108 km2 海水体积：1.37×108 km3 丰富的化学、矿产、生物和动力资源
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海洋环境化学-海洋环境化学的研究意义
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海洋环境化学-海洋环境化学历史和发展
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海洋环境化学-海洋环境化学历史和发展
绪论
■海水化学研究： 二氧化碳系统（例如Bergman, 1788; Harmberg, 1885; Fox,
1909; Buchet al., 1917, 1932, 1951） 营养盐（例如1955年H.W. Harvey出版The chemistry and
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MARINE ENVIRONMENTAL CHEMISTRY
海洋环境化学
绪论
共分三部分： 第一部分：海洋化学基础； 第二部分：海洋环境热点问题； 第三部分：海洋环境保护。
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海洋环境化学----绪论
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海洋环境化学的研究内容和特点 海洋环境化学历史和发展 海洋环境化学的研究意义
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海洋环境化学-海洋环境化学的内容和特点
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海洋的特点 ■海洋占地球表面积71%（3.61×108km2 ■海洋总体积1.37×109km3（1024cm3） ■海洋平均深度3.7 km (最深Mariana 11022 m) ■平均温度3.5℃ ■平均盐度34.7 ■各大洋占全球海洋面积比例太平洋（49.8%），
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海洋环境化学-海洋环境化学历史和发展
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20世纪50年代以来的发展 -----海洋科学国际研究计划 国际海洋十年调查规划(IDOE, 1971－1980) 地球化学海洋剖面研究(GEOSECS) 深海钻探(DSDP，1968－1983) 大洋钻探(ODP，1985－1995) 国际全球大气化学计划（IGAC） 全球海洋真光层计划(GOEZS) 热带海洋与全球大气研究(TOGA) 全球海洋生态动力学研究(GLOBEC) 全球海洋观测系统(GOOS) 综合海洋生物地球化学与生态系统(IMBER)
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海水主要溶解成分浓度比恒定
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20世纪前期的发展 ■1899年M. Knudsen建立了氯度测定法。
1902年由Forch、Knudsen和Sørensen定义了盐度和氯 度，给出了盐度－氯度关系式。 ■海洋调查观测： 1925－1927Meteor（德）南大西洋调查 1947－1958信天翁（瑞士）赤道太平洋（放射性同位素测 定沉积速率和年代） 1940－1958勇士（苏）太平洋调查 1957－1958国际地球物理年，67个国家参加70余船进行 世界范围的联合调查 1958－1960中国海洋综合普查。
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绪论
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参考书目：
1.郭景宝主编. 化学海洋学. 厦门大学出版社，1997。 2.张正斌等著. 海洋化学原理和应用—中国近海的海洋化学. 海洋出版
社，2004。 3. Millero, F.J., 2005. Chemical Oceanography, 3rd ed. 4.Broecker W S and Peng T H, Tracers in the Sea. Columbia Univ, 1982. 5.Pilson M Q, An introduction to the chemistry of the sea. Prentice-Hall Inc,
1998. 6.张正斌，刘莲生，1989。海洋物理化学。 7. Libes, S.M., 1992. An Introduction to Marine Biogeochemistry. 8. Stumm, W., Morgan, J.J.,1996. Aquatic Chemistry, 3rd ed.,
浪、潮汐等） ■物质交换：水的质量迁移（蒸发－降水）
其它物质的迁移（气体、挥发性组分
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海洋环境化学-海洋环境化学的内容和特点
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海洋－大气界面 例Pb的迁移（大气途
径）
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海水－沉积物（包括悬浮颗粒物）界面
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海洋环境化学的研究内容和特点 什么是海洋环境化学？ “海洋环境化学”与“海洋化学” ■海洋环境化学是：研究海洋及相关环境中和环境质量密切
关系的物质，特别是化学污染物的来源、迁移、分布、反 应、转化、效应、归宿以及人类活动对这些过程可能发生 的作用和影响。是海洋化学的组成部分。 ■海洋化学是：测量海洋里跟化学有关的一些因子，例如盐 度、溶解氧量、元素组成、物理性质等；以及测量些跟生 物有关的物质，如营养盐、N、P以及Si。同时这几年海 洋化学趋向于研究海洋资源及海洋环境污染这两个部分。
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海洋环境化学-海洋环境化学的内容和特点
绪论
海洋环境化学的学习研究特点：
■知识要求：化学理论基础和实验技能海洋 学知识
■海洋科学具有整体性、复杂性和综合性 必须和海洋科学其它分支学科密切联系， 不能孤立看问题。
■重视现场观测调查研究
■抓本质，充分认识各种影响因素（海洋复 杂性决定）
结果。 ■1784年T.O. Bergman用沉淀称重法测定海盐成分。 ■1819－1822年A. Marcet测定海水成分（14个水样，5种
成分）提出“世界海水含有相同成分，相互之间有接近相 同的比例”（Marcet原理）。 ■1843－1865年J.G. Forchhammer分析了上百个海水样 “品盐，度测（定sa了lin多ity种）组”概分念（。主要成分、氨、H2S等）。使用了 ■1873－1876年Challenger（英）环球航行。
海洋环境化学-海洋环境化学的内容和特点
绪论
海洋环境化学的特点是海洋的特点决定的。 ■海水有一定盐度，且组成复杂；海水中既有溶解/
悬浮颗粒物质；无机/有机组分；元素含量相差悬 殊；离子强度较高的电解质溶液。 “海水是多界面、多组分、中等离子强度的电解质 溶液，是组成复杂、性质多样的天然水体系。” ■海洋存在静压力 ■海洋是一个动力作用体系 ■海洋中有生命存在 ■海洋是一个开放的动态体系
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海洋环境化学-海洋环境化学的内容和特点
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海洋环境化学的内容归纳为三个方面： ■海洋环境污染物的分析监测； ■海洋环境污染的化学机理； ■应用化学方法、物理化学方法和生物化学
方法等防治海洋污染的有关技术中所涉及 的化学原理。 其研究领域中有时还旁及化学污染物对海 洋生态产生毒性的化学机理。
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海洋环境化学-海洋环境化学历史和发展
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地球化学海洋剖面研究(GEOSECS，1971－1980)
海洋环境化学-海洋环境化学历史和发展
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深海钻探(DSDP，1968－1983)－大洋钻探(ODP，1985－1995)
大西洋121站，太平洋147站。
研究目标：海洋环流、污染物质稀释扩散能力、营养盐及成 分循环速率。
大西洋和北冰洋（29.4%），印度洋(20.7%) ■南半球占水体体积80.9%
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地球上的水都是海洋化学家研究的范畴
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