[上海海洋大学海洋化学课件]第二章海水的化学组成.ppt

水具有异常的密度变化 水中盐分的增加导致冰点的降低以及达到最大密度的温度降低 水中盐分的增加导致渗透压增加 海水的元素组成 常量元素，微量元素， 营养盐等 海水常量元素组成的恒定性 恒比定律 ?? 1779年，Bergman最早对海水进行化学分析； ?? 1819年，Marcet首次指出：海盐的化学组成基本恒定； ?? 1965年，Forchhammer测定世界海洋表层水Cl-、SO42-、Mg2+、Ca2+、K+、Na+的浓度，发现元素之间的比值仅存在很小变化； ?? 1884年，Dittmar分析了“挑战者”号采集的样品，结果与Forchhammer的相当吻合，但深水中的Ca2+浓度比表层水高约0.3%； ?? 1965年，Culkin综合此前的数据，进一步证明海水常量元素组成相对恒定的观点。 海洋中常量元素和Marcet—Dittmar恒比规律 “尽管各大洋各海区海水的含盐量可能不同，但海水主要溶解成分的含量间有恒定的比值”，这就是Marcet-Dittmar恒比规律。 海洋中元素分成A、B、C、D、E五类，即：A为常量元素(50mmol/kg)；B为常量元素(0.05～50mmol/kg)；C为微量元素(0.05～50μ mol/kg)；D为痕量元素(0.05～50n mol/kg)；E为痕量元素(50pmol/kg) 恒比定律 恒比定律知识点 1.相对于海水混合交换速率，常量组分由河流输入海洋的速率较慢。（保守行为） 2.常量组分受控于海洋物理过程，对生物过程和地球化学过程不敏感； 3.恒比定律不适用于微量和痕量组分； 4.恒比定律没有历史继承性，不说明海水在过去和为了都有相似的规律； 5.常量组分具有保守性质，但不说明在海洋中为发生任何化学变化。 物质输送的平流-扩散方程 Fick第二定律（保守组分） 5.海洋化学组分的物理输送 水团运动 平流和湍流 海洋水体的运动主要由两个过程来完成，即平流和湍流。 ?? 平流作用导致水体经历大尺度的净替换，而湍流作用是水分子的随机运动。 ?? 海洋中绝大多数的平流输送是通过海流来实现的，地转流驱动的表层水的运动速率一般介于1-10 cm/s之间，而热盐环流驱动的深层水的运动速率一般仅0.01-0.1 cm/s。 平流作用可将水体在水平与垂直方向上运动，最典型的例子即全球热盐环流。 ?? 平流作用速率比湍流作用来得快，水团往往可保留住它们最后一次在海表面时所获得的温度、盐度特征，因此，可以利用深层水团独特的温度、 盐度信号来追踪热盐环流的路径。当然，相邻水团之间的湍流混合最终将磨灭这些独特的温盐信号。 全球海洋大洋环流 水体的湍流混合受密度梯度所控制，由于海水垂向密度层化较强，因此，水平湍流作用比垂向湍流作用所起作用的空间尺度更大。 ?? 对于绝大多数海洋水平环流，从技术上是无法区分水平平流与水平湍流在水体运动中各自的贡献。 ?? 垂向湍流又称为涡动扩散，即与分子扩散相类似。用于支持涡动扩散的能量主要来自海面风的作用、相邻水团之间的剪切力和沉积物—水界面的摩擦力。 ?? 湍流混合作用比平流输送慢约103-105倍。 如果海冰的密度大于海水，请想象海洋将成为什么样的图象。！！！！ 思考题 * 第二章 海水的化学组成 内 容 引言 海洋的形成 海水的化学组成 盐度和氯度 海洋化学组分的物理输送 1.引 言 地球的吸引？？？？？ 2.海洋的形成 宇宙的形成:140亿年前 太阳的形成：50亿年前 地球的形成：46亿年前 月球的形成：10亿年前 海洋的形成：40亿年前 大爆炸 星云瓦解 距离太阳较远的粒子和气体凝聚在一起就形成了地球 地球的一部分，围绕地球转动 脱气作用与向地表供水 3.海水的化学组成 水的性质和意义 原始海水的化学组成 海水化学组成的变迁 现代海水的化学组成 水的性质和意义 水具有异常高的冰点和沸点，导致其具有高的热容量 水所具有的高热容量对于维持地球的气候与生命具有重要意义。夏天的时候，热被储存在海洋中，而到冬天的时候再将其辐射回大气，由此使地球的气候较为舒适。这也是为何沿海地区夏天没有内陆地区来得热，而冬天没有内陆地区来得冷的原因。 水分子具有异常高的熔点和沸点 水的性质和意义 对于中纬度地区水中生物的生存 具有重要意义。当冬季接近的时 候，表层水变冷，密度的增加导 致这些水往深层下沉。此过程不 断连续进行直至水温降低至4°C 以下，在更低温度的时候，进一 步的冷却使水的密度降低，此时 下沉停止了。如果气温达到 0°C，冰首先在表层形成，并成 为下覆水体与大气冷却的屏障， 延缓深层水的结冰。因此，结冰 是从表层往下进行的。这也