第六章海洋地球化学
海洋事件地球化学_一门很有发展前途的边缘学科
海洋事件地球化学:一门很有发展前途的边缘学科地矿部海洋地质研究所 李双林提 要 本文简要介绍了海洋事件地球化学的含义,研究现状和研究内容,从学科发展的角度,指出了海洋事件地球化学的发展趋势和对相关学科发展的深远影响。
关键词 海洋事件 地球化学 边缘学科事件这一术语在科学语言上被广泛地用来表示离散的现象或不连续的过程阶段,其延续时间与所经历的那段时间相比应当是很小的。
地质事件是指在地质历史上突然发生的、难于预测的、稀有的突变或灾变现象,其地质记录是事件沉积层(吴智勇,1996)。
各类地质事件在其发生和发展过程中必然留下地球化学的痕迹,因此,开展事件地球化学研究将有助于确定事件的性质及其地质意义,加深对重大地质问题的认识。
一、海洋事件地球化学的含义近20年来飞速发展的古海洋学研究的核心内容是古海洋事件。
古海洋的历史是由一系列事件组成的,而每一个事件引起的古海洋条件的变化,环环相扣,互为因果,因此,由一次事件触发的一系列相关联的变化,往往引起全球性古海洋状况的改变,并进而影响海洋历史演化的方向(张明书,1989)。
现有研究已经揭示出海洋历史中的多种地质事件。
这些事件有些是区域性甚至洲际性事件,包括风暴及其它类似突发事件、季纹泥沉积物、不整合事件或沉积物漫流面事件、大洋缺氧事件、大洋分层事件及海洋环流事件等(覃建雄,1994);有些是全球性事件,主要包括有磁极倒转事件、气候灾变事件、构造巨变事件、全球海平面上升事件、星球撞击事件(陨击事件)、凝灰沉积事件(火山灰事件)、全球冰川事件、全球生物事件等(Kauffm an,1986)。
对上述各类事件的地球化学特征进行研究,给出其地球化学标志是海洋事件地球化学研究的核心。
海洋事件地球化学研究以现代或古海洋沉积层为对象,以元素地球化学、同位素地球化学、同位素年代学和有机地球化学等作为主要研究手段,以揭示海洋沉积过程中各类地质事件及其地球化学特征和标志为目的。
通过海洋事件地球化学研究能够为古海洋学、古气候学和古全球变化等提供解释,为高分辨率地层系统的建立提供依据。
海洋地球化学绪论课件
海洋地球化学的概念及研究内容海洋地球化学主要参考书1. 赵其渊等编，海洋地球化学，地质出版社，1989 （青岛海洋大学）2. Roy Chester, Marine Geochemistry(2nd ed.), Oxford: Blackwell Science Ltd, 19993. 张正斌、陈镇东、刘莲生、王肇鼎著，海洋化学原理和应用——中国近海的海洋化学，海洋出版社，19994. 张经主编，中国主要河口的生物地球化学研究，北京，海洋出版社，19965. 赵一阳、鄢明才，中国浅海沉积物地球化学，北京，科学出版社，19945. 宋金明著，中国近海沉积物-海水界面化学，海洋出版社，19976. 陈松等著，海洋沉积物-海水界面过程研究，海洋出版社，1999海洋地球化学的定义李法西（1987）研究海洋中化学物质的含量、分布、形态、转移和通量的学科。
它是地球化学中以海洋为主体的一个分支，也是化学海洋学的主体。
赵其渊（1989）海洋地球化学是地球化学的新兴的分支学科，是地质学、海洋地质学、海洋学和海洋化学相结合而形成的边缘科学，它集中研究海洋环境下的各种地球化学作用过程和在这些过程中化学元素的行为规律和自然历史。
胡明辉（1998）* 研究海洋中物质的来源、迁移、转化及循环过程* 研究全球海洋收支（budget）平衡（balance）* 研究各种界面过程及物质的输入输出通量例子1：海洋中Mg的收支不平衡（imbalance）问题海洋中Mg的通量(1012mol/yr) ：河流输入：+ 8.0大气再循环：-0.5 -6.3 （？）离子交换：-1.2问题：Mg到哪里去了？——海洋化学（溶液化学时代）长期未能解决的一个悬案70年代末~ 80年代初，MIT的Edmond等开展海底热泉活动的化学通量研究，发现镁的热液输出通量与河流通量相当，解决了长期未决的海洋主要物质不平衡（balance）的悬案，同时也补足了一份海洋物质收支平衡的较完整的清单。
海洋物理化学思考题1
海洋物理化学思考题第一章液态水的结构1、液态水有哪两种结构模型一混合型理论模型间隙模型混合模型闪动簇团模型二连续体模型2、“闪动簇团”模型有什么特点？不必假设冰I h结晶的存在，也不必考虑簇团中水分子构成的方式，因而避开了过冷、结冰与流动性等现象所提出的问题“自由”水中的氢键已破裂，分子之间力为偶极-偶极作用和L o n d o n作用簇团具有闪动的特性3、用“闪动簇团”模型解释压力和温度对纯水结构的影响。
压力：簇团理论：簇团由于具有一定的构型而比它周围“自由”的水体积更大，压力增大，将破坏这些簇团使体积减小温度：：簇团的破坏所引起的密度增加和正常热膨胀所引起的密度减小两种因素综合作用的结果。
4、什么是电缩作用？离子与水偶极的局部电荷的相互静电作用把水分子拉近离子周围，使靠近离子附近水的比容变小，即离子周围水的体积缩小了，这种现象称为电缩作用。
5、水的双区模型有几种？6、什么是溶剂化配位水？7、什么是非溶剂化配位水？第二章海水状态方程式1.什么是海水状态方程式2.海水状态方程式可能的用途3.UNESCO高压海水状态方程式的形式4.UNESCO高压海水状态方程式有什么优点？第三章海水热力学基础与盐度、离子强度的关系；离子强度与盐度的关系。
1、ms2、偏摩尔体积与表观摩尔体积的定义，它们之间的关系。
第四章离子水化作用1、根据连续电解质模型，推导水化焓公式2、对连续电解质模型的改进工作有哪些？3、在结构水化模型中，将离子与水的相互作用分成了几个步骤？最后得到的水化焓公式是什么？第五章海水体系中离子－离子相互作用1、离子雰的概念，离子互吸理论的假设。
由于静电作用力的影响，在中心离子（正离子）周围，距离正离子愈近的地方，正电荷密度愈小，负电荷密度愈大，结果在中心周围大部分的正负电荷相互抵消，但总效果犹如在其周围分布着一个大小相等而符号相反的电荷，我们把这一层电荷所构成的球体称为离子雰。
2、离子雰在中心离子J上引出的电能变化是什么，并据此推导D-H活度系数公式。
海洋地球化学
海洋地球化学海洋地球化学是研究海洋中化学元素和化合物分布、运移、转化的科学。
它是地球化学的分支学科之一，涉及海洋与陆地、大气、地球内部之间的关系，研究的对象包括海水中的主要元素和微量元素、溶解气体、固体物质、有机物、微生物等。
海洋地球化学的研究对于了解地球历史演化和环境变化，以及探索海洋资源、保护环境具有重要的理论和实际意义。
一、海水成分及循环过程海水成分主要包括溶解的离子和混合的物质。
其中，主要离子有Na+、Cl-、Mg2+、SO42-、Ca2+、K+等，呈现明显的非均衡态分布。
海水中的物质不断受到陆源输入、沉积物物质释放、生物作用、大气输入等多种因素的影响，引起其成分和性质的变化。
海水循环包括大气输入、滨海带循环、深海底泥循环等过程。
二、海洋生物地球化学海洋生物地球化学是研究海洋生物和与环境之间的相互作用及其化学过程。
生物在海洋生态系统中起着重要的作用，海洋生物可以参与或调节一系列关键的化学过程，为世界的碳循环贡献重要的力量。
海洋生物地球化学研究涉及到海洋生态学、海洋微生物学等多个学科。
三、海洋污染与治理由于工业化和城市化的发展，海洋污染问题日益凸显。
海洋对于全球气候和环境的影响是极其重要的，其受到的污染严重影响着人类的生存和生态平衡。
海洋污染治理包括源头控制、处理和减轻、绿色海洋建设等多种手段。
海洋科学家要密切关注海洋污染的现状和趋势，积极开展治理工作。
综上所述，海洋地球化学是一门重要的学科，具有广泛的研究内容和实践意义，其研究成果对于维护海洋生态环境，提高生态气候变化认识等都有重要的作用。
这门学科相当复杂，需要多个学科的知识支撑，需要不断探索新的科学方法和技术手段，才能更好地推动海洋地球化学的发展。
第六章 古海洋生产力
Paleoproductivity 古海洋中生物生产力的演变历史， 古海洋中生物生产力的演变历史，不仅对于海洋 的物理、化学条件产生影响，而且也是理解洋底 的物理、化学条件产生影响， 沉积机理和沉积矿产分布规律的重要因素。 沉积机理和沉积矿产分布规律的重要因素。古海 洋学的生物方面比物理、化学方面更加复杂。 洋学的生物方面比物理、化学方面更加复杂。
某些古生代黑色页 岩中， 岩中，有机质含量 Corg与Mo/Al之间存 Mo/Al之间存 在正相关关系。 在正相关关系。
Sr/Ca比值 比值
近年来的研究表明，在现代上升流区域， 近年来的研究表明，在现代上升流区域，微晶碳酸盐中 Sr/Ca比值的增加与颗石藻的钙化和生长速度保持良好 Sr/Ca比值的增加与颗石藻的钙化和生长速度保持良好 的相关关系。微晶碳酸盐Sr/Ca比值能够体现海洋生产 的相关关系。微晶碳酸盐Sr/Ca比值能够体现海洋生产 Sr/Ca比值 力的变化。 力的变化。 颗石藻为主的碳酸盐中，Sr/Ca比值可反映颗石藻生 颗石藻为主的碳酸盐中，Sr/Ca比值可反映颗石藻生 产力的变化。 产力的变化。由于颗石藻从白垩纪以来为古海洋的主 要生产者之一， 要生产者之一，所以该指标对于古海洋生产力变化研 究具有一定的积极意义。 究具有一定的积极意义。
浮游植物 -- 硅藻 -- 颗石藻 -- 沟鞭藻 浮游动物 -- 有孔虫 -- 放射虫 -- 翼足类 -- 桡足类
颗石藻的勃发
颗石藻的勃发
藻席
Rhizosolenia
Yoder et al., 1994
二、古海洋生产力
古海洋生产力又称为生物古海洋学。 古海洋生产力又称为生物古海洋学。 古海洋中的生物演化和生产力的变化， 古海洋中的生物演化和生产力的变化，对海洋的 物理、化学条件产生影响，同时对洋底沉积作用 物理、化学条件产生影响， 和沉积矿产形成有重要意义。 和沉积矿产形成有重要意义。所以理论和实际意 义都很重要。 义都很重要。 目前对海洋古生产力的研究主要集中在初级生产 上。研究水平尚不高。 研究水平尚不高。
海洋沉积学
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二、沉积相的分类
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SEDIMENTATION AND SEDIMENTARY ROCKS SEDIMENTARY FACIES
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海相
与大陆环境不同，海洋环境在物理化学条件、水动 力状况、地貌特征等方面，都有其自身的特点。
海水的运动可概括为波浪、潮汐和海流三种形式，控 制着海洋中沉积物的分布。
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•
海洋沉积物记录了海洋物理和化学过程以及全球气候和环境变
化历史的信息。
•
近年来的研究表明，占沉积物组分一定比例的粘土矿物组合的
变化与长期气候演变存在一定的关系，粘土周期性沉积响应与地球轨道
驱动因子作用有关，陆源粘土通量既受大陆冰盖厚度和海平面变化以及
环流强度的控制，同时又受源区物理、化学风化程度的影响。
产资源的勘探开发，海洋沉积物的研究获得长足进展。人
们开始对特定海域和重大理论课题开展专题调查研究。40
年代末期，F.P.谢泼德和M.B.克列诺娃的海洋地质学专著
相继问世，系统地总结了当时对海洋沉积的认识。
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（2）独立学科确立时期
• 50年代末和60年代初期，由于大规模的国际合作和新技术、 新方法的运用，使海洋沉积物的研究提高到一个新水平。
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4．深海相
❖ 深海相是指水深在2000m以下的大洋盆地，平均 深度为4000m。
❖ 深海海底阳光已不能到达，氧气不足，底栖生物 稀少，种类单调。
❖ 深海底层温度一般稳定在l℃左右。
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SEDIMENTATION AND SEDIMENTARY ROCKS DEPOSITIONAL or SEDIMENTARY ENVIRONMENTS
07第六章 海洋生态系统的分解作用与生物地化循环
二、沉积物中有机物质的分解作用和营养物质循环 特征
1、沉积物表层
• 有氧-有机物通过异养细菌的作用经氧化分解，终产物是
氧化态的无机化合物（CO2、NO3-），与水层一样。 2、沉积物内部 ⑴环境特点： • 缺氧−有几碎屑大量进入沉积物，细菌、真菌、原生动物
和其他栖居于沉积物中的生物的耗氧速率比能够扩散进来
③耐蚀阶段（refractory phase）： 上一阶段不易被分解的物质必须经过几个星期或几个 月的降解过程，最后剩余一些很难分解的、含腐殖酸的聚 合物或复合物，并最终形成海洋腐殖土（marine humus）。
小结：分解过程的特征和强度决定于分解者生物（细菌和
微型原生动物）、被分解物质的组分和理化环境条件。
第六章 海洋生态系统的分 解作用与生物地化循环
海洋科学 李洪利
第一节 海洋生态系统的分解作用
一、有机物质的分解作用及意义
1、生态系统的分解作用（decomposition）
动植物和微生物不断产生的死的有机物质（死亡残体、
排泄物）也贮存一定的潜能，这些有机物质在生态系统中 通过分解者生物的作用降解，最终无机元素从有机质中释 放出来（矿化作用，mineralization），同时能量也以热的 形式逐渐散失（放能），这个过程就是生态系统的分解
+
-
-
②海水中氮转化的两个重要作用：
• 硝化作用（nitrification）：
指海水中的氨离子（NH4+）如果没有被浮游植物所吸 收，则它将被氧化成为亚硝酸根（NO2－），并进一步氧 化为硝酸根（NO3－）。
• 反硝化作用/脱氮作用（denitrification）：
与硝化作用相反，某些脱氮细菌可以还原硝酸根和亚 硝酸根，这个反应可以进行到产生分子氮（N2）为止，在 缺氧情况下反硝化作用更加突出。
勘查地球化学智慧树知到答案章节测试2023年中国地质大学(武汉)
绪论单元测试1.勘查地球化学的测量主要以（）为主。
（）A:元素的同位素性质B:元素所在的矿物C:元素所在的晶格D:元素的含量答案:D2.Geochemical landscape是指（）A:地球化学景观B:地球化学背景C:地球化学事件D:地球化学异常答案:A3.下列可能被用于勘查地球化学采样的地表介质是：（）A:植物或气体B:岩石C:冰积物D:铁帽答案:ABCD4.勘查地球化学除了用于找矿，还可以用在（）等方面。
（）A:畜牧业B:农业问题C:解决环境污染问题D:地方病答案:ABCD5.地球化学勘查也包括：（）A:陆地地球化学勘查B:深部地球物理勘查C:海洋地球化学勘查D:航空地球化学勘查答案:ACD6.下列哪些属于水系沉积物样品的前处理过程？（）A:混合与缩分B:干燥C:粉碎与过筛D:加碱答案:ABC7.勘查地球化学也叫地球化学勘查，地球化学勘探，地球化学找矿，地球化学测量，地球化学调查，也简称化探。
（）A:对B:错答案:A第一章测试1.地球化学元素分布具有非均一性体现在：（）A:不均一性主要是岩浆演化的不均一造成的。
B:元素的时间尺度上的分布具有非均一性C:元素的内禀地球化学特征决定了元素的分布非均一D:元素在空间尺度上的分布具有非均一性答案:BCD2.如何全面深入地进行异常评价,更快更准确的发现有利成矿靶区，需考虑：（）A:地球化学异常本身的特征B:成矿地球化学环境C:成矿地质条件D:成矿物质来源答案:ABCD3.地球化学异常的形成主要是由于元素的集中与分散的结果，究其原因有以下各点：（）A:成矿作用B:非矿化的其他地质作用C:其他地球化学研究中造成的（如采样、样品加工及分析等）D:非地质作用，如人为的干扰与污染等答案:ABCD4.下列说法正确的是：（）A:根据地球化学异常在数值上是高于或低于背景分为：大异常和小异常B:根据地球化学异常在数值上是高于或低于背景分为：正异常和负异常C:岩石地球化学异常、土壤地球化学异常、水文地球化学异常都属于不同赋存在不同介质中的地球化学异常D:根据异常与其赋存介质形成的相对时间关系可以分为同生异常和后生异常。
《地球化学》章节笔记
《地球化学》章节笔记第一章：导论一、地球化学概述1. 地球化学的定义：地球化学是应用化学原理和方法，研究地球及其组成部分的化学组成、化学性质、化学作用和化学演化规律的学科。
它是地质学的一个分支，同时与物理学、生物学、大气科学等多个学科有着密切的联系。
2. 地球化学的研究对象：- 地球的固体部分，包括岩石、矿物、土壤等；- 地球的流体部分，包括大气、水体、地下水等；- 地球生物体，包括植物、动物、微生物等；- 地球内部，包括地壳、地幔、地核等。
3. 地球化学的研究内容：- 地球物质的化学组成及其时空变化；- 地球内部和外部的化学过程；- 元素的迁移、富集和分散规律；- 地球化学循环及其与生物圈的相互作用；- 地球化学在资源、环境、生态等领域的应用。
二、地球化学的研究方法与意义1. 地球化学的研究方法：- 野外调查与采样：包括地质填图、钻孔、槽探、岩心采样等；- 实验室分析：包括光学显微镜观察、X射线衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）等；- 地球化学数据处理：包括统计学分析、多元回归、聚类分析等；- 地球化学模型：建立地球化学过程的理论模型和数值模型；- 同位素示踪：利用稳定同位素和放射性同位素研究地球化学过程。
2. 地球化学研究的意义：- 揭示地球的形成和演化历史；- 了解地球内部结构、成分和动力学过程；- 探索矿产资源的形成机制和分布规律；- 评估和治理环境污染问题；- 理解地球生物圈的化学循环和生态平衡；- 为可持续发展提供科学依据。
三、地球化学的发展历程与现状1. 地球化学的发展历程：- 起源阶段：19世纪初，地质学家开始关注矿物的化学组成；- 形成阶段：19世纪末至20世纪初，维克托·戈尔德施密特等科学家奠定了地球化学的基础；- 发展阶段：20世纪中叶，地球化学在理论、方法、应用等方面取得显著进展；- 现代阶段：20世纪末至今，地球化学与分子生物学、环境科学等学科交叉，形成新的研究领域。
中国海洋大学 化学海洋学(海洋化学) 课程大纲
附件2：中国海洋大学化学海洋学（海洋化学）课程大纲（Chemical Oceanography）【开课单位】化学化工学院【课程模块】专业知识【课程编号】【课程类别】必修【学时数】64 （理论64 实践）【学分数】 4一、课程描述本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订或制定。
（一）教学对象面向化学（海洋化学）国家理科基地3年级本科生开设。
也可作为化学（应用化学方向）、海洋科学、海洋技术等专业本科生选修课程。
（二）教学目标及修读要求1．教学目标通过课堂讲授和讨论，结合《化学海洋学实验》、《海洋学和海洋化学专业实习》等教学环节，使学生掌握海洋化学的基础知识、基本概念和基本理论，包括海洋中各种化学成分的含量、性质、特点、存在形式、分布、迁移变化规律以及相关研究方法等内容。
在此基础上，使学生了解海洋化学研究需综合考虑的因素以及与物理海洋学、生物海洋学和海洋地质学等其它海洋分支学科的联系，了解当前海洋化学研究的热点和发展方向，了解与资源、环境与可持续发展相关的问题，为学习其它海洋化学专业课程和将来从事海洋科学研究打下基础。
2．修读要求化学海洋学是化学与海洋学交叉的一门边缘学科，是研究海洋各部分的化学组成、物质分布、化学性质和化学过程的科学，是化学（海洋化学）方向的专业基础课程。
学生应掌握无机化学、分析化学、有机化学、物理化学（上）和海水分析化学、海洋学II的理论知识，掌握无机化学实验、分析化学实验、物理化学实验（上）和海水分析化学实验的基本技能。
（三）先修课程海洋学II。
二、教学内容第一章绪论1．主要内容1.1 化学海洋学的内容和特点1.2 化学海洋学的历史与发展1.3 化学海洋学的研究意义和作用2．教学要求理解化学海洋学的主要内容和特点，了解海洋化学的历史与发展，及其研究意义和作用。
第二章海洋的形成和海水的组成1．主要内容2.1 海洋的形成与海水化学组成的演化2.2 海洋中元素的平衡和元素逗留时间2.3 海洋中元素的分布2．教学要求了解地球起源、海洋形成与海水化学组成的演化，理解海洋中元素的地球化学平衡，掌握元素逗留时间的概念，掌握海洋中元素保守性与非保守性以及混合过程中元素的行为，掌握海洋中元素分布类型和描述方法。
第六章 地壳的有机组成
概述
地壳中的有机物：自然作用形成的，多与生
物体有关的物质，主要指的是有机矿产和化 石生物。 意义： 地壳的重要组成部分； 生物化石，阐明地壳演化、环境变迁(古生物 学、地史学)； 有机矿产，煤、石油、天然气等，与人类的 生存和发展息息相关(生物化石能源)。
概述 地壳有机地球化学特征
66.1 8 21.7 3.1 1.1
1.地壳有机物的元素组成
地壳中C的平均克拉克值～0.04%，有机碳仅占～ 18％，大部分固定在沉积物中，如碳酸盐类。 化石能源：煤约占地壳的1/500；石油约占地壳的 1/1600。
有机碳
有机碳 无机碳
无机碳
18 82
2. 地壳中的主要有机化合物
根据广义有机地球化学的观点，自然界中组 成植物和动物的有机质主要划分为6类：
石油(Oil)
(1) 石油的元素的组成
碳(83% ~ 87%)、氢(11% ~ 14%)，其余为硫(0.06% ~ 0.8%)、氮(0.02% ~ 1.7%)、氧(0.08% ~ 1.82%) 及微量金属元素(镍、钒、铁等)。 由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部 分，约占95% ~ 99%，表明石油的形成有一个 “脱氧、加氢、富集碳”的过程。
含硫化合物，有机硫化合物约250中，主要出现在 <200℃的分馏中，是石油的有害杂质。
石油(Oil)
(3) 石油物理性质 颜色，一般为黑褐色，淡黄、墨绿、褐红等； 比重，一般0.75-1.0。>0.9为重质原油，<0.9为轻质原油； 粘度，因产地而异，范围很宽，与化学成分、温度和压力有关； 密度，0.8 ~ 1.0 g/cm3，凝固点差别很大30 ~ -60℃，沸点范围为 常温到500℃以上； 荧光性，在紫外线照射下产生荧光，发光强度与物质浓度有关， 是找油的重要标志之一； 旋光性，当偏振光通过石油时，偏光面会旋转一定角度，(0.1~几 度)，由于有机化合物分子存在不对称结构分子； 导电性，具极高的电阻率，可视为非导体，是电法找油的理论依 据。
水文地球化学课后思考题
复习题与思考题1. 名词解释（1）阳离子交换容量；（2）弥散通量；（3）水文地球化学；（4）水动力弥散；（5）弥散问题数学模型；（6）大陆效应；地下水污染；（7）碱度；（8）酸度；（9）硬度；（10）永久硬度；（11）暂时硬度；（12）碳酸盐硬度；（13）非碳酸盐硬度；（14）生化耗氧量（BOD）；（15）化学耗氧量（COD）（16）物理吸附；（17）化学吸附；（18）离子交替吸附作用；（19）阳离子交换容量；（20）同位素效应；（21）同位素分馏；（22）同位素交换反应；（23）射性同位素的半衰期；（24） TDS；（25）全等溶解；（26）非全等溶解；2.思考并回答下列问题绪论（1）试说明水文地球化学的含义。
（2）试说明水文地球化学作为一个独立学科的发展历史。
（3）说明水文地球化学的研究意义。
第一章地下水的化学成分（1）试说明水的结构特征。
（2）水有那些特异性质，试分别对其予以说明。
（3）地下水的化学成分有那几类，分别予以简要说明。
（4）通常有哪些方法可用来对水质分析结果进行检验？（5）地下水化学成分的图示方法有哪些？试分别予以简要说明。
第二章地下水化学成分的形成作用（1）怎样根据化学反应的自由能资料计算反应的平衡常数？（2）水溶液中组分活度系数的计算方法主要有哪些？试说明其适用条件。
（3）试说明影响矿物在水中溶解度的因素。
（4）试分别说明纯水中石膏、萤石、石英、三水铝石溶解度的计算方法。
（5）试说明矿物稳定场图的绘制方法。
（6）试定性地说明为什么在CO2-H2O系统中水溶液显酸性，而在CaCO3-H2O系统中水溶液显碱性。
（7）已知H2CO3的一、二级电离常数分别为K a1和K a2，试导出CO2──H2O系统中：溶解碳总量为C T、氢离子浓度为[H+]时，H2CO3、HCO3-和CO32-含量的计算公式。
若25℃时，K a1=10-6.35、K a2=10-10.33，试分析说明上述组分中那一种组分在什么样的pH区间内含量最大？（8）在CO2分压（p）已知的CO2—H2O系统中，已知下述反应的平衡常数分别为CO2分压为10-3.5（atm），水的离子积为10-14，且上述反应均已达到平衡状态。
海洋生物地球化学
海洋生物地球化学简介海洋生物地球化学是研究生物过程作用下，海洋及邻近环境中生源要素或生物有关化学物质的分布、迁移、转化、富集、分散的规律以及海洋生态系统对这些化学物质变化的反馈机制，侧重对碳、氮、磷、硅、氧、硫等生源要素的研究 [1]。
发展历史从海洋生物地球化学(Marine Biogeochemistry)这个词很容易看出这是一个复合词，是一个多学科交叉的综合产物。
有关它的发展历程，则应该首先从生物地球化学的产生谈起 [2]。
有关生物地球化学产生的时间，众说纷纭，很难确定。
一般认为，生物地球化学这个词最早正式提出是在1939年，前苏联著名的地球化学家维尔纳斯基(V.I.Vernadsky)院士首次创立并发表了系列论文，而后在1943年，由哈钦森(G.E.Hutchinson)引入到英文中，他对生物地球化学的发展做出了重大贡献。
这方面的早期研究主要涉及生物体对微量元素的富集，研究生物体与环境中的元素比。
这是生物地球化学作为独立研究领域发展的第一个阶段。
实际上，有关生物地球化学的研究远不止始于二十世纪的三十年代，应该说很早以前，许多科学家就注意到了生物过程在元素地球化学循环中的作用，在这里值得一提的是英国牛津的地质学家多布尼(C. G. B. Daubeny, 1795-1867)，在170年前，他先做化学教授，而后又做了植物学教授，对火山喷发、大气CO2水平对石炭纪植物的影响以及臭氧产生的机制进行过卓有成效的研究，这是典型的生物地球化学综合研究，看来，个人多学科的知识是生物地球化学产生的基础之一是不容置疑的。
在二十世纪七十年代，生物地球化学研究出现了一些重要的进展，是生物地球化学研究发展的第二个阶段，其标志是环境生物地球化学的研究取得了长足进步，这期间国际上召开了几次生物地球化学或与之相关的国际会议，如水地球化学与生物地球化学会议(1972)、第四届国际环境生物地球化学会议(1979)等，都出版了会议论文集。
2021年水文地球化学题库—
第一章地下水无机化学成分一、名词解释1、侵蚀性CO 2 ：当水中“游离CO2 ”，不不大于“平衡CO2 ”时，多余某些CO2对碳酸和金属构件等具备侵蚀性，这某些CO2 ，即为“侵蚀性CO2 ”。
2、游离CO 2溶解于水中CO2统称为游离CO2.3、平衡CO 2与HCO3-相平衡CO2 ，称为平衡CO2 。
4、 Ph5、去硝化作用在缺氧条件下，异养型去氮菌把NO3-、NO2- （还原）分解为气态氮（N2O 和N2 ）过程。
6、硝化作用在自养型亚硝化菌和硝化菌作用下，NH4+被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐作用。
7、微量组分不决定水化学类型8、大量组分决定水化学类型，普通含量不不大于100mg/L9、组分二、填空题1、地下水中化学组分可以分为四组：（大量组分），（微量组分），（放射性组分），和（气体组分）；水中性点 pH 值随温度升高而（）。
2 、Cl - 具备很强迁移性能，其因素在于：（不形成难溶化合物），（不被胶体所吸附），（不被生物所吸附））。
碳酸衍生物存在形式与水 pH 值关于，当 pH>8 时，以（）占优势：当 pH<5 时，则以（）占优势。
3、细菌按呼吸方式分有和两大类。
三、简答题1、地下水中氟来源简况。
2、地下水中重要气体成分及来源。
3、何谓地下水中微量元素？研究它有何意义？4、什么是硝化作用或去硝化作用，它们各在什么环境中进行？四、阐述题试论地下水中二氧化碳来源及其水文地球化学意义。
第三章水及水中元素同位素成分（一）名词解释1、同位素效应由于某种元素一种同位素被另一同位素所替代，从而引起物质在在物理、化学性质上浮现差别现象，称之为同位素效应。
同位素效应是导致同位素分馏主线因素。
2、同位素分馏3、温度效应大气降水中δ18O和δD 随处面或云层温度升高而增大，反之，则减少。
4、纬度效应大气降水中δ18o和δD值随纬度增长而减少。
5、高程效应大气降水中δ18O和δD随海拔高度增长而下降现象6、大陆效应大气降水中δ18O和δD由沿海到大陆内部逐渐减少得现象7、季节效应降水δ18D和δD值随气温，湿度，蒸发和降水季节变化而发生周期变化。
海洋环境化学知到章节答案智慧树2023年烟台大学
海洋环境化学知到章节测试答案智慧树2023年最新烟台大学第一章测试1.上个世纪五十年代，日本出现的痛病是由（）污染水体后所引起的。
参考答案:Cd2.属于环境化学效应的是：（）。
参考答案:光化学烟雾3.属于环境生物效应的是：（）。
参考答案:致突变4.属于原生环境问题的是：（）。
参考答案:泥石流;滑坡5.代表性科普著作（）是一本引发了全世界环境保护事业的书，书中描述人类可能将面临一个没有鸟、蜜蜂和蝴蝶的世界。
参考答案:《静的春天》6.环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体。
（）参考答案:对7.环境科学研究的对象包括自然环境和社会环境。
（）参考答案:对8.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。
（）参考答案:对9.海洋中污染物的化学转化往往需要生物的参与，即生物地球化学过程。
（）参考答案:对10.海洋酸化是大气中的二氧化碳溶解在海水中，是一种自发的现象，对海洋生态系统没有危害。
（）参考答案:错第二章测试1.Of the following species, the one most likely to be found in reducing smogis:( )参考答案:2.The ozone layer is located in：( )参考答案:stratosphere3.大气中HO自由基的来源有( )的光离解。
参考答案:4.气溶胶中粒径( )um的颗粒，称为飘尘。
参考答案:＜105.The transformation mechanisms of atmospheric pollutants include ( )。
参考答案:Photochemical reactions;free redicals reactions6.The time of the World Ocean Day is at ( ) every year.参考答案:8 June7.90% of the atmosphere is located in ( ).参考答案:troposphere8.According to the cause of formation, smog can be divided in to ( ) .参考答案:sulfurous smog;photochemical smog9.In aerosols, sunlight splits into ( ).参考答案:;10.The three kinds of coal desulfurization process are ( )参考答案:Biological desulfurization(BDS);Hydrodesulfurization(HDS);Oxidative desulfurization(ODS)第三章测试1.Which of the following is not related to Eutrophication?( )参考答案:Excess oxygen2.Red tides occur most frequently（）参考答案:East China sea3.The main form of soluble phosphate in seawater is( )参考答案:4.下列说法中正确的是：（）。
海洋生物地球化学的产生与发展
海洋生物地球化学的产生与发展研究员、博导 宋金明(中国科学院海洋研究所, 青岛266071)摘 要:对全球环境问题如全球气候变化、全球生态环境变化等的关注导致了海洋生物地球化学的飞速发展,使海洋生物地球化学成为了全球变化研究的核心,本文阐述了海洋生物地球化学的产生与发展及我们实验室近年来这方面研究的主要结果。
关键词:海洋地球生物化学 发展当今的人类面临着全球气候变暖和全球生态环境遭到严重破坏等一系列重大环境问题,海洋占据地球表面积的70 8%,占地球总水量的96 5%,海洋在全球环境中占据的地位是首屈一指的[1-3]。
海洋可以减缓全球气温升高的幅度,海洋环境的健康与修复在全球生态环境变异中起决定性的作用。
因此,要解决全球环境问题就必须面对海洋这个在全球环境变化中起决定作用的庞然大物,要深入研究海洋的作用,深层次的海洋学过程是科学家们必须要研究的,作为海洋学过程核心的海洋生物地球化学过程就成为了近年来海洋学乃至全球变化研究的中心,所以有必要对生物地球化学的产生与发展有一深刻地了解,本文对此进行了阐述,并简要叙述了我们近年来在海洋生物地球化学过程研究方面取得的主要结果。
海洋生物地球化学(biogeochemistry),我们从这个词很容易看出这是一个复合词,是一个多学科交叉的综合产物。
下面,我们首先从生物地球化学的产生谈起。
一、生物地球化学的产生一般认为,生物地球化学这个词最早正式提出是在1939年,前苏联著名的地球化学家维尔纳斯基(W.I.Vernadsky)院士首次创立并发表了系列论文,尔后在1943年,由哈钦森(G.E.Hutchi nson)引入到英文中,这方面的早期研究主要涉及生物体对微量元素的富集,研究生物体与环境中的元素比。
这是生物地球化学作为独立研究领域发展的第一个阶段。
实际上,有关生物地球化学的研究远不止始于二十世纪的三十年代,应该说很早以前,许多科学就注意到了生物过程在元素地球化学循环中的作用,在这里值得一提的是英国牛津的地质学家多布尼(C.G.B.Daubeny,1796-1867),在170年前,他先做化学教授,而后又做了植物学教授,对火山喷发、大气CO2水平对石炭纪植物的影响以及臭氧产生的机制进行过卓有成效的研究[4],这是典型的生物地球化学综合研究,看来,个人多学科的知识是生物地球化学产生的基础之一是不容质疑的。
中海大海洋化学课件06海洋中的微量元素
§ 6- 1 微量元素的来源、含量和分布类型
三、海洋中微量元素的含量和分布类型
1. 海水微量元素的含量 (Bruland, 1983 ) O微量元素(Minor elements)： 0.05－50 μ mol dm－3 (7个)
Li+ 、Rb+ 、Ba2+ 、Mo (MoO42－ )、 I (IO3 － )； N (NO3 － )、 P (H2PO4- ) O痕量元素(Trace elements)：＜0.05－50 nmol dm－3 (57个) －22种元素平均浓度在0.05－50 nmol dm－3之间(大部分为第四周期元 素)： Al 、 (Ti) 、 V 、Cr、Mn 、Fe 、Ni 、Cu 、Zn 、Cd 、Ga 、Tl、 Ge 、As 、Sb 、Se 、Cs 、Y 、Zr、W －35种元素平均浓度小于0.05 nmol ·dm－3：Be 、Sc 、La 、Hf、Nb 、Ta、 Tc 、Re 、Co 、Ag 、Au 、Hg 、Sn 、Pb 、Bi 、Ce 、Pr、Nd 、Pm 、Sm、 Eu 、Gd 、Tb 、Dy 、Ho 、Er、Tm 、Yb 、Lu 、Th 、Pa量和分布类型
二、海洋中微量元素的特点
4. 研究难度大 O含 量 低
微量元素的含量(10－9－10－12 , w/w)小于测定方法或仪器检出限； O取 样 沾 污 问 题 严 重
采水器需要使用具有TPFE衬里的或是由TPFE制作， …； O样 品 贮 存 或 固 定 难 度 大
§ 6- 1 微量元素的来源、含量和分布类型
二、海洋中微量元素的特点
2. 含量低 海水中微量元素的含量小于1mg kg－1，其总量小于总盐量的0. 1%。
3. 循环和迁移变化复杂 O水 动 力 迁 移
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K
' sp
Q小于1，海水中CaCO3处于不饱和状态，固体碳酸钙会溶 解，使海水中CO2总量增加；Q大于1，海水中CaCO3处于饱和 状态，固体碳酸钙从海水析出，海水中CO2总量减少。
5
第六章 海洋地球化学
2、海水中的固体碳酸钙与CO2系统
④ 碳酸钙饱和深度：海水中碳酸钙饱和度等于1的深度； ⑤ 受海水中有机物、磷化合物和镁离子等影响，大洋表层
32
第六章 海洋地球化学
3、海水中微量元素存在形式
② 胶态
高度分散胶粒 吸附于胶粒
③ 悬浮态：存在于沉淀物、有 机颗粒和残骸等颗粒之中
主要存在于近岸或 河口海域，一般大洋中 含量较低。
33
第六章 海洋地球化学
第六章 海洋地球化学
6.1 海洋CO2系统 6.2 海水中的溶解氧 6.3 海水中的微量元素 6.4 海水中的有机物 6.5 海水中的放射性核素
越大。
大洋水比碱度与深度关系表
11
第六章 海洋地球化学
全球碳循环
12
第六章 海洋地球化学
全球碳循环量分布
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第六章 海洋地球化学
第六章 海洋地球化学
6.1 海洋CO2系统 6.2 海水中的溶解氧 6.3 海水中的微量元素 6.4 海水中的有机物 6.5 海水中的放射性核素
14
第六章 海洋地球化学
① 在真光层，海洋植物吸收CO2进行光合作用，合成有机物；有的动物和 植物，利用海水中的CO2和钙，形成生物壳体和碳酸钙组织，导致真光 层中CO2含量较低；
② 含有机碳和碳酸钙的生物残骸下沉至中、深层海水中，一部分有机质 被氧化，分解出CO2溶于海水，使pH值降低，有利于碳酸钙的溶解；
7
第六章 海洋地球化学
36
第六章 海洋地球化学
1、溶解有机物
② 碳水化合物：包括单糖和多糖类，以多糖为主； ③ 类脂化合物：包括碳原子数为10~22的、饱和及不饱和
的游离脂肪酸，以及烃类、甘油酯、磷脂、蜡脂和甾 族化合物等； ④ 维生素类：VB12、VB1等，分布在海水表层0~100m深 处，含量0.1~0.8g/L，在近岸海水中含量较高；
28
第六章 海洋地球化学
2、影响微量元素分布的因素
② 吸附过程：悬浮在海水中的粘土矿物、铁和锰氧化物、 腐殖质等颗粒在下沉过程中大量吸附海水中的微量元 素，将它们带到海底，使其离开海水而进入沉积物， 从而影响微量元素在海水中的浓度；
③ 海-气交换过程：部分微量元素在表层中浓度高，随 深度增加，浓度降低，如铅，反映其分布受海-气界 面的交换过程控制；
3、海洋生物与CO2 系统
③ 海洋CO2循环：表层含有机碳和碳酸钙的生物残骸下沉 至深层海水，由于深层海水温度低、压力大，相应碳酸 钙溶解度加大，导致碳酸钙的饱和度小于1（即处于不 饱和状态），使生物残体的碳酸钙部分溶解于海水中， 而上升流再把这部分CO2带到上层海水中；
④ 大陆径流不断向海洋中输送有机物和碳酸钙等，导致河 口和滨海区CO2含量比大洋区高。
30
第六章 海洋地球化学
2、影响微量元素分布的因素
热液过程
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第六章 海洋地球化学
3、海水中微量元素存在形式
① 溶解态
自由金属离子 无机离子对和无机络合物 有机络合物和螯合物 高分子有机物的结合物
主要形式
次要形式，但在近岸 或河口海域，海水中由于 有机物含量高而可能成为 主要形式。
1、海洋和大气的CO2交换
③ 海洋表层水与大气中的CO2交换处于动态平衡：
CO 2(大气 ) CO 2(海水 )
当表层海水中CO2的分压大于大气中CO2的分 压时，海水向大气放出CO2 ，反之，从大气吸收CO2 ；总 体上海洋吸收大气中的CO2 ，且主要由高纬度低温海水 来吸收，低纬度高温海水则放出CO2 。
海-气交换CO2 主要在海洋表层进行，其速率与风力、海洋环流和垂直 对流等过程有关，与温度、CO2分压和生物过程关系密切。
3第Biblioteka 章 海洋地球化学2、海水中的固体碳酸钙与CO2系统
① 钙离子和碳酸根离子形成固体碳酸钙，固体碳酸钙可 溶解于海水，并分解形成钙离子和碳酸根离子
Ca 2 CO32- CaCO3
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第六章 海洋地球化学
2、影响微量元素分布的因素
④ 热液过程：深海海底热泉含有大量微量元素，能使热 泉附近的海水成分发生变化；如东太平洋的加拉帕戈 斯裂缝，有海底热泉喷射，导致附近区域锰的总量随 深度增加而升高；
⑤ 海水-沉积物界面过程：海洋沉积物的间隙水中钡、 锰、铜等的浓度高于上覆海水，促使间隙水中的这些 元素向上覆海水扩散，导致这些元素的浓度随海水深 度增加而增高。
呼吸作用
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第六章 海洋地球化学
1、海水中溶解氧的来源与作用
② 富氧海水形成氧化环境，使海水中的一些变价元素处 于氧化状态；
③ 缺氧海水中，海水的氧化还原电位降低，形成还原环 境，使一些变价元素处于还原状态，如铀在缺氧海水 中易生成二氧化铀而沉淀；缺氧水体中硫酸盐还原菌 能将硫酸盐和一些含硫化合物还原为H2 S。
②
碳酸钙表观溶度积（
K
' sp
）：海水呈饱和状态
时，钙离子与碳酸根离子浓度乘积
K
' sp
[Ca 2 ][CO32- ]
K'sp 随温度升高而降低，随盐度和压力增大而变大。
4
第六章 海洋地球化学
2、海水中的固体碳酸钙与CO2系统
③ 碳酸钙饱和度（ Q ）：
Q [Ca 2 ][CO32- ]
② 总碱度AlK：每千克海水中所
含的弱酸根离子全部转化成 游离酸所需的氢离子毫克当 量数；
AlK [HCO3- ] 2[CO32- ] [H2CO3- ]
西太平洋海水总碱度表层较 低，深层较高。
西太平洋海水碱度垂直断面分布图
10
第六章 海洋地球化学
4、海水的酸碱性与CO2 系统
③ 比碱度AlK/Cl：总碱度与氯度的比值；深度越深，比碱度
① 海洋中溶解的气体除CO2外，还包括N2、O2、惰性气体 和人类活动释放到大气的气体；
② 海洋化学过程、生物过程、地质过程和放射性核素衰 变过程产生的CO、CH4、H2、H2S、氧化亚氮、氦和氡 等，也会通过大气与海水的交换进入海水中；
③ 溶解于海水中的气体以惰性气体最稳定，含量变化 小；H2 、CH4 、CO2 和CO等主要产生于海洋生物化学过 程，其含量的时空变化较大；
第六章 海洋地球化学
第六章 海洋地球化学
6.1 海洋CO2系统 6.2 海水中的溶解氧 6.3 海水中的微量元素 6.4 海水中的有机物 6.5 海水中的放射性核素
1
第六章 海洋地球化学
1、海洋和大气的CO2交换
① 总二氧化碳（CO2）：海水中二氧化碳系统各成分的 总浓度
CO2 [CO2]T [HCO3- ] [CO32- ]
氧在三大洋中的垂直分布
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第六章 海洋地球化学
2、溶解氧在海水中的分布
② 溶解氧的垂直分布：
中层：下沉生物残骸和 有机体在分解过程中消 耗了氧，使氧含量急剧 降低，多在700~1000m处 出现氧含量极小值；
深层：位于氧含量极小 值的水层之下，氧含量 随深度增加而增加。
氧在三大洋中的垂直分布
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第六章 海洋地球化学
第六章 海洋地球化学
6.1 海洋CO2系统 6.2 海水中的溶解氧 6.3 海水中的微量元素 6.4 海水中的有机物 6.5 海水中的放射性核素
24
第六章 海洋地球化学
① 海水中溶解含量大于1mg/L的元素和成分11种：Na+、Mg2+、 Ca2+、K+、Sr2+、Cl-、SO42-、HCO3-、Br-、F-和硼酸分子 （H3 BO3 ），占海水所有溶解物质的99.9%；
37
第六章 海洋地球化学
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第六章 海洋地球化学
4、海水的酸碱性与CO2 系统
① 海水中的CO2系统与海水pH 值关系密切，海水pH一般 7.8~8.4，略呈碱性，导致 海水中的CO2主要以HCO3-存 在，其次为CO32-，而溶解的 CO2 含量很低；
CO2与pH关系图
9
第六章 海洋地球化学
4、海水的酸碱性与CO2 系统
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第六章 海洋地球化学 ④ 海洋与大气的气体交换规律：海洋吸收大气中的CO2和有
机氟等大气中不断增加的气体，同时海洋向大气排放CO、 CH4 、H2 、氧化亚氮、碘甲烷等气体，其交换速率随温度 升高和风速加快而增高。
海洋输入大气的气体统计表
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第六章 海洋地球化学
海洋与大气的气体交换
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第六章 海洋地球化学
22
第六章 海洋地球化学
2、溶解氧在海水中的分布
③ 溶解氧的区域分布：
在太平洋和大西洋南纬50处，都有富氧的表层海水下沉，形成 南极中层水，它一直向北延伸，达南纬20的800m深处；
北大西洋北纬60处，表层水下沉形成深层水，它向南运动，一 直延伸至南大西洋；
南极周围的富氧水，在深层可自南太平洋延伸至北太平洋，这 些南极周围海域下沉的富氧水至深层和中层，在流动过程中， 含氧量逐渐降低；
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第六章 海洋地球化学
2、溶解氧在海水中的分布 ① 影响氧在海水中溶解度的因素：
温度：海水中氧溶解度随温度升高而降低； 盐度：海水中氧溶解度随盐度增加而减少； 昼夜变化、季节变化以及海流等；
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第六章 海洋地球化学
2、溶解氧在海水中的分布
② 溶解氧的垂直分布：
表层：为风浪的搅拌作用达到的深度，垂直对流作用强，氧在表层水 和大气之间交换，并很快处于平衡状态，由于生物的光合作用，氧含 量出现极大值，最深可达50m；