[理学]2第二章 海水的化学组成.ppt

第二章 海水的化学组成 2.1 海洋的形成 2.2.海水的化学组成 2.3.海洋中元素的地球化学平衡 2.4.影响海水化学组成的因素 2.5.海水的氯度和盐度 约占地球总水量97.3%的海水人类无法直接饮用，也不能灌溉农田和用于工业生产。淡水只有总水量的2.7%，其中约有97%在两极、雪山冰川、深层地下水和永久性冻土所含的水，实际可利用的淡水，如湖泊、河流、浅层地下水，只占淡水总量的3%。 2．1太阳系物质的含水量 1）?碳质球粒陨石含水量很高，主要以含水矿物的形式存在。 2）?陨石经大气层时，磨擦发热，可能失水。 3）?表2.1中的水仅是地壳部分，除以整个地球质量而得的商，应当说是地球含水量之下限。假设地球与普通球粒陨石的单位含水量相同，则由表2.1可见在地壳以下还存在着8倍的地壳水量。 ?4）?地球与金星的比较。金星的资料主要来自美苏宇宙飞船。地球与金星除含水之外，其他组分的气体含量大体上相近；CO2和N2含量相近。地球不则是在含水矿物不分解的条件下，与次生物质合为一体。所以还有相当数量的含水矿物没有分解，故含水量高。 5）???地球内部除水之外，还有稀有气体。例如氙(Xe)、氦(He)、氩(Ar)等。 ? 2．2地球和海洋水的形成 地球的物质集积过程 在地球的物质集积过程终结时，可辨识的原始大气忽略不计。“挥发性物质经脱气作用，由地球内部向地表供给为主，原始大气的存在可被忽略。即在地球聚集过程中化学反应所生产的气体，少到可以忽略。”这是关于地球的物质集积过程的一个较常见的观点。? 地球的表层水和内部水 1.脱气作用与向地表供水 地球上的水对其热历史有很大影响。在聚集过程终结时，由于聚集过程的重力能、放射性衰变能等的影响，地球被加热，其水合物可能会慢慢地分解，而水会向地球上方移动，向地表层开始供水，最后聚集在地球表面，形成海洋之雏形。 （在地核形成过程及形成终结时）地球的脱气作用，在地球形成史上是最为活跃的。当地球表面逐渐固化构成地壳，脱气作用就不大活跃了。固化的地壳温度是不均匀的，于是水就在低温部分冷凝，最后形成海洋。 2.地球内部的水 地球内部的水，按地壳含水量和地幔含水量两者进行估算。 1）??地壳含水量：若地壳由玄武岩构成，由夏威夷外海底采集的新鲜玄武岩中，含水约0.3%~0.7%。如按地壳平均含有0.5%的水来估算，其总量相当于目前海水、极冰和沉积物中水量的0.6%。 2）? 地幔含水量：在地幔中存在的水有以含水矿物的形式固定在矿物结晶中水和游离水两种形式。? 2．3海水的化学组成 海水的化学组成，原始海水与现代海水两者的化学组成是不同的。 对海水化学组成的研究，基础方法是化学分析和对海水中主要成分的测定。基础理论是化学平衡和络合平衡原理。? 1. 原始海水的化学组成 研究海水的化学组成和变迁有两种方法：一种方法是“以古论今”。另一种方法是“以今论古”。 “以古论今”：设想原始海水的化学物质的组成，探讨原始海水经历种种过程和进行各种变化后，是如何变成现代海水的化学组成和浓度的。 “以今论古”：即研究现代海水的样品的化学组成，假定经历种种逆过程及相应的逆反应后，提出原始海水的化学组成和数量，证明其可行性。 “元素地球化学平衡法”——即按供给海水的元素量和从海水中除去的元素量之间达到动态平衡——是研究原始海水化学组成的一个方法。? 假设地球历史之初，球面开始有了海洋时，就进行着“蒸发-凝聚”所构成的水循环；水对其接触的岩石进行风化，岩石变成碎屑，元素融于水中，形成海水。 海水中的多数阳离子组分由此而来。 同过海洋生物地球化学过程，海水中又进行生成沉淀物和成岩作用等一系列二次作用。在整个海洋发育和地球化学历史中，元素就这样反复运动。 因此，地球历史上岩石被风化、溶解，而由河川带入海洋的物质的量，等于海水中溶存物质量加上沉淀物（碎屑和化学沉积物）的量，海洋处于元素地球化学的动态平衡。 1.原始海水的量 有人以陨石的数据作参考，估计存在于地壳和地幔中的水量月2×1025g，目前地球表面的水量约2×1024g，即约10%的水逸出到地表。? 2挥发性物质 ? ? 对海水中的挥发性物质：F、Cl、Br、I、B、S、Ar等，在海水中以阴离子形式存在，它们在海水中的含量，则远比从岩石中溶出的要多，这可能是火山，海底热泉等作用之故。 3原始海水的化学组成 CO2体系对海水是至关重要的。逸出的CO2溶入海水，使海水因酸—碱平衡而存在化学物种形式CO32-、HCO3-等，与海洋中金属发生络合作用，使金属以较稳定的溶解形式存在于海水中。因沉淀—溶解作用，氧化—还原作用，酸—碱作用，络合作用等与海水