化学海洋学第二章 海水的化学组成.pptVIP

第二章 海水的化学组成 第1节 引言 从太空俯瞰，地球是蓝色的，就像一颗宝石漂浮在沉沉夜空。 覆盖地球表面的辽阔水域在阳光作用下，形成宝石般的蓝色。 /v_show/id_XMjA2OTAxNzAw.html 宇宙大爆炸 三、地球的形成 环球博览—地球的形成 /u54/v_NTk0MjA5OTU.html （1）异常高的冰点与沸点， 导致其高的热容量。 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。 30亿年前海水化学组成与现代海水的比较 海洋物质的粒径区分标准 海水化学组成（以浓度高低排序） Marcet-Dittmar恒比规律 海水的大部分常量元素，其含量比值基本上是不变的。 不管盐度从一个地方到另一个地方如何变化，开阔大洋水中的常量元素的比值几乎是恒定的。 开阔大洋表层水与深层水主要阳离子与氯度的比值 早在1819年，Marcet就向英国皇家学会呈送一篇论文，在论文中，他根据全世界各大洋不同海域的分析结果，提出“全世界一切海水水样，都含有相同种类的成分，这些成分之间具有非常接近恒定的比例关系。而这些水样之间只有盐含量总值不同的区别”。 1884年Dittmar分析了英国“挑战者”号调查船从世界主要大洋和海区77个海水样品结果证实，海水中主要溶解成分的恒比关系，即“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。 海水中常量元素恒定的原因 水体在海洋中的移动速率快于加入或迁出元素 的化学过程的速率，因为加入或迁出水不会改 变海洋中盐的总量，仅仅是离子浓度和盐度的 改变。 恒比规律的引论： ① 相对于海水混合速率，常量组分由河流输入海洋 的速率是慢的，这也称为保守行为，但河口区与 近岸污染严重海域例外； ② 常量组分对海域生物过程、地球化学过程不敏 感，仅受控于物理过程。例外的情况包括：生物 过程对Ca2+、Sr2+的影响；结冰和融冰对Na+、 SO42-的影响；海底热液的影响等。 ③ 恒比规律不适用于微量或痕量组分。 ④ 恒比规律没有历史继承性，并非指海水之过去和 未来都有相似的规律。 ⑤ 恒比规律表明常量组分具有保守性质，并不是说 这些组分未经任何化学等反应，仅仅是因为它们 的浓度大到足以掩盖这些过程的效应。 4、海水常量组分组成非恒定性的影响因素 （1）河口区：河水输入对区域恒比规律有一定影响 （2）缺氧海盆：细菌的还原作用，使SO42-被还原为 H2S，进而可通过形成FeS、ZnS、CuS等沉淀将硫 迁出水体，由此导致海水中的SO42-/Cl-非常低，偏离 恒比规律。 （3）海冰的形成：海冰形成时，仅少量离子结合进入 海冰，导致盐卤水常量组分比值偏离恒比规律。 海冰形成时，SO42-结合进入冰体，导致海冰具有 高SO42-/Cl-比值，而残余水的SO42-/Cl-比值较低。 海冰形成过程中，CaCO3沉淀在海冰中的形成也 会导致Ca/Cl比值的变化。 4、海水常量组分组成非恒定性的影响因素 （4）矿物的沉淀与溶解： 海洋中文石或方解石的沉 淀会导致海水中Ca2+浓度 的减少，而文石或方解石 在深层水中的溶解可导致 Ca2+浓度增加约1%，这 就导致海水中Ca/Cl比值 的变化。 （5）海底热液的输入：热液的注入对绝大多数海 水主要成分的影响很小，但最近对海底热液的研 究显示，一些常量组分也会发生变化，如Si和Ca 浓度的增加，Mg、K、B和SO42-浓度的降低等。 此外，在大西洋海脊处观察到高的F/Cl比值，也 被归因于海底火山气体的注入。 （6）与盐卤水的混合：不同矿物，如NaCl（食盐）、 CaCO3（文石）、CaSO4?2H2O（石膏）是在蒸 发的不同阶段形成，即在不同时间以不同的速率迁出。 （7）海-气界面物质的交换：每年通过气泡释放至大 气中的离子高达109吨，其中的绝大多数直接或间接 地返回海洋。在此过程中，由于气泡会将部分溶解组 分和颗粒物选择性地富集在其表面并离开海洋，导致 元素组成发生分馏。 由风引起的海水飞沫的搬运：Cl、Br、F 海面的蒸发：I、Br、S、H3BO3 气体溶入海水中：CO2、SO2、CH4 （8）沉积物间隙水的影响 沉积物间隙水的一些常量组分与海水明显不同，例如，Ca2+浓度由于沉积物有机碎屑氧化释放出CO2，进而导致CaCO3的溶解而发生变化；SO42-因为细菌作用还原为H2S而发生变化。另外，K+和其它一些阳离子会与黏土矿物进行离子交换而发生变化。 间隙水