1、1海洋中存在的一些氣體，如氧氣、一氧化二氮、一氧化碳、甲烷等，會(huì)因?yàn)槿祟?lèi)活動(dòng)或其他生物地球化學(xué)過(guò)程的影響而偏離保守行為，故將其稱(chēng)為非保守的活性氣體。氮?dú)?、敏氣、氤氣等則不受人類(lèi)活動(dòng)或 生物地球化學(xué)過(guò)程的影響而偏離保守行為。2化學(xué)耗氧量(Chemical Oxygen Demand ,簡(jiǎn)稱(chēng) COD)是以化學(xué)方 法氧化水樣中的還原性物質(zhì)，主要是有機(jī)物，所消耗的氧化劑以氧表 示的量。3生物需氧量(Biochemical Oxygen Demand ,簡(jiǎn)稱(chēng) BOD)是指在一 定期間內(nèi)，微生物分解一定體積水樣中的某些可生化降解的物質(zhì)， 所 消耗的溶解氧的量。4從質(zhì)量的角度來(lái)說(shuō)，海洋中含量最多的元素是氧，

2、約占海水總質(zhì)量的 85.79%。5溶解氧在水中的溶解度隨溫度的升高而降低。 表層海水溫度自赤道向 兩極高緯度地區(qū)呈逐漸降低的變化趨勢(shì)，對(duì)溶解氧含量產(chǎn)生顯著影 響。6在水體穩(wěn)定度比較好且生物光合作用較強(qiáng)烈的海區(qū)真光層內(nèi)，在海洋表面以下數(shù)十米深度，可觀察到由浮游生物光合作用所形成的溶解氧 極大值，其出現(xiàn)深度通常與初級(jí)生產(chǎn)力最高的層次相一致。7溶解氧和pH都是反映水環(huán)境健康的主要指標(biāo)。當(dāng)前低氧已經(jīng)成為 世界范圍內(nèi)沿岸物理交換不良水域的一個(gè)主要環(huán)境問(wèn)題。伴隨低氧現(xiàn)象而出現(xiàn)的近海局部 季節(jié)性酸化現(xiàn)象，與開(kāi)闊大洋相比危害更加顯著。 典型的例子如墨西 哥灣、長(zhǎng)江口、珠江口、渤海灣季節(jié)性大范圍底層酸化現(xiàn)象。8

3、pH指溶液中氫離子的活度的負(fù)對(duì)數(shù)值，海水 pH常用實(shí)用標(biāo)度表 示。在天然海水正常pH范圍內(nèi)，其酸堿緩沖容量的約 95%是由二 氧化碳碳酸鹽體系所貢獻(xiàn)。在幾千年以?xún)?nèi)的短時(shí)間尺度上，海水的 pH主要受控于該體系。9海水的pH 一般在7.58.2變化，屬于弱堿性范圍。10通常海洋表層水為弱堿性，pH在8.08.2。工業(yè)革命以來(lái)海洋吸收了人類(lèi)排放二氧化碳總量的 1/3 ,對(duì)減緩全球變暖具有重要作用， 但海洋持續(xù)吸收大氣二氧化碳會(huì)導(dǎo)致pH下降，即海洋酸化。11海洋生物的鈣化過(guò)程吸收海水中的碳酸鹽， 這個(gè)過(guò)程并不移除二氧化 碳，卻導(dǎo)致海水pH降低和游離二氧化碳濃度升高，反而促進(jìn)海洋酸 化。12近岸上升流是

4、海洋中重要的高生產(chǎn)力區(qū)， 其共有的環(huán)境特征（相對(duì)于 其鄰近海區(qū)）是溫度和溶解氧含量較低、營(yíng)養(yǎng)鹽含量較高、鹽度也較高。13海洋是地球上最大的碳庫(kù)，比大氣二氧化碳儲(chǔ)庫(kù)大得多。海洋對(duì)氣候 變化的影響不僅在于海氣間熱量和其他能量的交換，而且海氣間物質(zhì)（二氧化碳、甲烷 等）的交換同樣起著重要作用，因此海洋碳儲(chǔ)庫(kù)的各種微小變化可能 對(duì)大氣二氧化碳產(chǎn)生很大的影響。14溶解無(wú)機(jī)碳是海水中最大的碳儲(chǔ)庫(kù)，溶解有機(jī)碳是海水第二大碳儲(chǔ) 庫(kù)。15全球大洋最強(qiáng)的二氧化碳吸收區(qū)域位于北大西洋。16溫室氣體是指大氣中那些能夠吸收地球表面放射的長(zhǎng)波紅外輻射、對(duì) 地球有保溫作用的氣體。溫室氣體中最重要的是水汽，它在大氣中的 含量

5、不受人類(lèi)活動(dòng)的直接影響。直接受人類(lèi)活動(dòng)影響的主要溫室氣體 是二氧化碳、甲烷、氯氟炫和臭氧等。17二氧化碳的溫室效應(yīng)為世人熟知并引起世人的重視，但其資源效應(yīng)卻 常被忽視。如同天然氣一樣，二氧化碳也可實(shí)現(xiàn)工業(yè)開(kāi)采。二氧化碳 氣田中產(chǎn)出的高純度二氧化碳用途廣泛， 可用于食品工業(yè)，生產(chǎn)碳酸 飲料；干冰用于人工降雨、滅火，作為清洗劑用于汽車(chē)工業(yè)、電子工 業(yè)、船舶業(yè)、核工業(yè)、印刷業(yè)等；二氧化碳也可與其他化工原料一起 合成尿素等。18高二氧化碳水平下，部分海洋浮游藻類(lèi)和植物類(lèi)群的生長(zhǎng)和光合作用 會(huì)增強(qiáng)，但這不是普遍規(guī)律。對(duì)其他物種來(lái)說(shuō)，高二氧化碳和酸化會(huì) 對(duì)它們的生理產(chǎn)生負(fù)面的影響或不產(chǎn)生影響。19海洋在氣

6、候系統(tǒng)中的地位：全球海洋吸收的太陽(yáng)輻射( Qs)占進(jìn) 入大氣頂?shù)目俀s的70%左右。海洋有著極大的熱容量。相對(duì)大 氣運(yùn)動(dòng)，海洋比較穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)和變化比較緩慢。海洋是地球大氣系 統(tǒng)總二氧化碳最大的匯。20廈門(mén)大學(xué)教授焦念志提出了海洋儲(chǔ)碳新機(jī)制一“海洋微型生物碳泵”(Microbial CarbonPump , MCP )理論框架。MCP 被 Science 評(píng) 論為“巨大碳庫(kù)的幕后推手”。海洋是地球上最大的碳庫(kù)。全球氣候變 暖主要是由大氣二氧化碳增加所導(dǎo)致的，而海洋可以大量吸收二氧化 碳，從而緩解氣候變暖。海洋吸收二氧化碳的已知機(jī)制是“生物泵”(BP)和“溶解度泵” SP),而新提出的“微型生物碳

7、泵" MCP) 是基于溶解有機(jī)碳的非沉降機(jī)制。MCP比BP的儲(chǔ)碳能力更強(qiáng)。MCP不僅儲(chǔ)碳，而且釋放氮、磷，從而促進(jìn)海洋初級(jí)生產(chǎn)力的提升。 與SP相比，MCP具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)：不存在化學(xué)平衡移動(dòng)， 不會(huì)導(dǎo)致海洋酸化。21海水是名副其實(shí)的液體礦藏，平均每立方千米的海水中有 3 570萬(wàn) 噸的礦物質(zhì)，世界上已知的 100多種元素中，天然存在的約 90種 元素除個(gè)別放射性同位素外幾乎都可在海水中找到。221772年法國(guó)人拉瓦錫首先測(cè)定海水成分，成為第一個(gè)對(duì)海水成分進(jìn) 行分析的人。23海水中的11種主要成分：鈉離子、鎂離子、鈣離子、鉀離子、鋸離 子、氯離子、硫酸根離子、碳酸氫根離子（也包括碳

8、酸根離子）、澳 離子、硼酸分子、氟離子。24海水中含量大于1 mg/kg的成分為海水主要成分，除組成水分子的 氫和氧以及非保守的溶解硅酸外，共 11種。含量最高的6種成分 從高到低依次為氯、鈉、硫酸根、鎂、鈣和鉀，占海水總鹽量的99%。 25鹽度為海水中含鹽量的一個(gè)標(biāo)度， 是海水最重要的理化特性之一。 海 水絕對(duì)鹽度是指海水中全部溶解固體與海水重量之比， 通常以每千克 海水中所含鹽分的克數(shù)表示。海水的平均鹽度約為 35。由聯(lián)合國(guó)教 育、科學(xué)及文化組織（UNESCO）、國(guó)際海洋考察理事會(huì)（ICES）、 海洋研究科學(xué)委員會(huì)（SCOR）和國(guó)際海洋物理科學(xué)協(xié)會(huì)（LAPSO ） 成立的海洋用表與標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合

9、專(zhuān)家小組（JPOTS）于1978年建立了 的實(shí)用鹽度標(biāo)度（PSS-78）。國(guó)際專(zhuān)家組提出的以在 15 C、一個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，電導(dǎo)率與鹽度為35的標(biāo)準(zhǔn)海水精確相等、質(zhì)量比為 32.435 6 310-3的高純氯化鉀溶液作為實(shí)用鹽度標(biāo)度的參考標(biāo)準(zhǔn)。26鹽度與沿岸徑流量、降水及海面蒸發(fā)密切相關(guān)。影響表層海水鹽度的 主要因素如下：降水量與蒸發(fā)量的對(duì)比關(guān)系，即降水量大于蒸發(fā)量， 則鹽度較低；有暖流經(jīng)過(guò)的海區(qū)鹽度較高，有寒流經(jīng)過(guò)的海區(qū)鹽度較 低；有大量淡水注入的海區(qū)鹽度偏低；海區(qū)形狀越封閉，鹽度就會(huì)越 趨向于更高或更低。極地等高緯度海區(qū)水分不易蒸發(fā)，也沒(méi)有多少降 水，但表層有夏季融冰水輸入，鹽度較低。2

10、7淡水在0 C結(jié)冰，0 C即淡水的冰點(diǎn)。因?yàn)楹Ｋ泻写罅康柠}， 所以海水冰點(diǎn)的變化與海水鹽度和密度有密切的關(guān)系。海水的冰點(diǎn)低于淡水，并且隨著鹽度的增加而降低。海冰鹽度總是低于形成它的海 水鹽度，渤海的海冰鹽度一般在 25之間，南極大陸附近大洋中海 冰鹽度高達(dá) 2223。28海水沸點(diǎn)隨海水鹽度升高而升高。鹽度每升高10,海水沸點(diǎn)溫度約升高0.16 C。 29赤道區(qū)海水表層為一深度不大、鹽度較低的均勻?qū)?，在其?100 200 m層，鹽度出現(xiàn)最大值；再向下鹽度又急劇降低，在水深800- 1 000 m層鹽度出現(xiàn)最小值，然后又緩慢升高；至 2 000 m以深， 基本變化很小。30受蒸發(fā)降水的影響，

11、世界大洋平均鹽度的南北向分布特征為赤道低 鹽、中緯度副熱帶高鹽、高緯度低鹽。31如果將海水中的鹽全部提取出來(lái)，其重量可達(dá)5億億噸。321884年，迪特瑪通過(guò)對(duì)“挑戰(zhàn)者”號(hào)采集的水樣的精確分析，證實(shí)了 海水主要溶解成分的恒比關(guān)系。馬賽特-迪特馬(Marcet-Dittmar ) 恒比規(guī)律：海水的大部分主要成分，其含量比值基本保持恒定。33海水中的營(yíng)養(yǎng)鹽通常是指氮、磷、硅等的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，氮、磷、硅是海 洋植物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，大洋表層水中含量較低乃至限制浮游藻類(lèi)的生長(zhǎng)。34在受人類(lèi)活動(dòng)影響較小的外海，表層海水營(yíng)養(yǎng)鹽含量與海洋浮游藻類(lèi) 生物量的消長(zhǎng)有明顯的關(guān)系，一般情況下呈現(xiàn)冬季 秋季)春季n夏

12、季的變化趨勢(shì)。35氮、磷、硅是海洋生物生長(zhǎng)所必需的元素，其在海水中含量的高低會(huì) 影響海洋生物生產(chǎn)力與生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)； 反過(guò)來(lái)，生物活動(dòng)又會(huì)對(duì)其在 海水中的含量、分布產(chǎn)生明顯影響，故稱(chēng)其為主要營(yíng)養(yǎng)元素。36澳在自然界中和其他鹵素一樣，基本沒(méi)有單質(zhì)狀態(tài)存在。它的化合物 常常和氯的化合物混雜在一起，但是數(shù)量少得多。在一些礦泉水、鹽 湖水（如死海）和海水中含有澳。鹽鹵和海水是提取澳的主要來(lái)源。 整個(gè)大洋水體的澳儲(chǔ)量可達(dá) 100萬(wàn)億噸。地球上99%的澳元素以 澳離子（Br-）的形式存在于海水中，所以人們也把澳稱(chēng)為“海洋元素” 37天然氣水合物是在高壓低溫條件下由輕炫、二氧化碳及硫化氫等小分 子氣體與水結(jié)合

13、形成的白色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)， 是一種非化學(xué)計(jì)量型晶體 化合物，或稱(chēng)籠形水合物、氣體水合物。因其可以燃燒，俗稱(chēng)可燃冰。 天然氣水合物具有低密度、低熱傳導(dǎo)率和低電阻率等物理特性，而其 中的氣體成分主要為 C1C4的有機(jī)氣體和一些非有機(jī)氣體（如二 氧化碳、硫化氫等）。自然界中存在的天然氣水合物的主要成分為甲 烷（ 90%）,所以又常稱(chēng)為甲烷水合物。38天然氣水合物為籠形結(jié)構(gòu)，形象地說(shuō)，主體水分子構(gòu)成籠子骨架，籠 中空隙則可以充填甲烷等客體氣體分子。 已發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物結(jié)構(gòu) 類(lèi)型有3種：I型為立方體晶體結(jié)構(gòu)，包含46個(gè)水分子，2個(gè)小 空隙和6個(gè)大空隙，僅能容納甲烷、乙烷和部分非炫小分子，這種 結(jié)構(gòu)在自然

14、界中分布最廣；II型為菱形晶體結(jié)構(gòu)，包含 136個(gè)水分 子，8個(gè)大空隙和16個(gè)小空隙，除甲烷和乙烷外，還可容納丙烷 和異丁烷等炫類(lèi)分子； H型為六方晶體結(jié)構(gòu)，包含34個(gè)水分子， 有3種不同的空隙，大的空隙可以容納直徑超過(guò)異丁烷的分子，早 期僅在實(shí)驗(yàn)室中合成，直到 1993年才在墨西哥灣發(fā)現(xiàn)其天然形態(tài)。 39天然氣水合物分解釋放出的甲烷從海底進(jìn)入海水中時(shí)， 會(huì)在甲烷氧化 菌和硫酸鹽還原菌作用下發(fā)生缺氧甲烷氧化反應(yīng)， 從而使大量的甲烷 被消耗分解。40科學(xué)家主要利用碳同位素來(lái)研究天然氣的成因與來(lái)源，例如：基于生物的同位素分儲(chǔ)原理，根據(jù)S 13C值負(fù)偏程度判斷天然氣中的甲烷 是深源氣、生物氣還是混合

15、氣；基于14C的衰變?cè)?，根?jù)14C含 量值判斷甲烷是地質(zhì)來(lái)源還是濕地來(lái)源。41金屬鎂與戰(zhàn)爭(zhēng)有著密切的關(guān)系。除了照明彈里有鎂粉外，燃燒彈里也 裝有鎂粉。每架飛機(jī)的外表，是用耗費(fèi)近半噸鎂的鋁鎂合金制成的。海水中也含有大量的鎂，現(xiàn)在人們常從海水中提取鎂。42海水中鈾濃度很低，但蘊(yùn)藏量巨大，約45億噸，是陸地上已探明的 鈾礦儲(chǔ)量的2 000倍。日本是世界上第一個(gè)開(kāi)發(fā)海水鈾源的國(guó)家。日本于1986年4月在香川縣建成了鈾的海水提取廠。43海水提鈾的方法：吸附法。生物富集法。起泡分離法，在海水 中加入一定量的鈾捕集劑，如氫氧化鐵等，然后通氣鼓泡，分離海水 中的鈾。最為有效的是吸附法，因此目前對(duì)于海水提鈾的

16、研究主要集 中在吸附劑的研制、吸附裝置與工程實(shí)施等方面。44澳及其衍生物是制藥業(yè)和制取阻燃劑、鉆井液等的重要原料，需求量 很大。國(guó)外從1934年開(kāi)始海水提澳試驗(yàn)，目前日本、法國(guó)、阿根廷 和加拿大等國(guó)家和地區(qū)已建有海水提澳工廠。目前全世界有80 %的澳從海洋中提取。45根據(jù)污染物的性質(zhì)和毒性，以及對(duì)海洋環(huán)境造成的危害方式， 主要海 洋污染物有以下幾類(lèi)：石油及其產(chǎn)品、重金屬和酸堿、農(nóng)藥、有機(jī)物 質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)、放射性核素、固體廢物和廢熱。46海洋腐殖質(zhì)主要由海水中的有機(jī)物經(jīng)化學(xué)及生化作用聚合形成， 是高 聚合度的大分子組分，既有溶解態(tài)的也有顆粒態(tài)的。腐殖質(zhì)的相對(duì)分 子質(zhì)量可從幾百變化至幾百萬(wàn)。由于腐

17、殖質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性， 迄 今有關(guān)腐殖質(zhì)的組成仍不能準(zhǔn)確鑒定。47海洋腐殖質(zhì)可分為以下幾大類(lèi)。腐殖酸（HA）:呈酸性。將腐殖質(zhì) 溶于堿中，再酸化至pH <2時(shí)析出的沉淀部分為腐殖酸。其中， 可溶于醇的部分為吉馬多美朗酸（BHA）。富里酸（FA）:在堿中 溶解，酸化后亦溶解的部分為富里酸。胡敏素（Humin）:腐殖質(zhì)在 堿和酸中都不溶解的部分。48海洋中，死亡生物體內(nèi)的生源組分在腐殖化的初始階段被降解為較簡(jiǎn) 單的有機(jī)組分。此后，通過(guò)各種不同的反應(yīng)機(jī)制產(chǎn)生大分子量的腐殖 質(zhì)，其中最主要的機(jī)制是氨基酸和酚類(lèi)的親核反應(yīng)，以及糖類(lèi)與氨基酸的氧化還原反應(yīng)。49根據(jù)瑞利蒸儲(chǔ)原理，云在冷卻凝結(jié)為雨的過(guò)

18、程中含有重同位素的水分 子更易于進(jìn)入液相中，而首先在低緯度海域降落，剩余的云因而含有 更多的輕同位素；繼續(xù)冷卻，降水中的輕同位素含量變少并在較高緯 度海區(qū)降落。因此，在海洋中低緯度海洋表層海水比高緯度的海洋表 層海水中的H218O含量高。50海洋產(chǎn)生的二甲基硫（DMS）的去向及其作用已成為全球氣候變化 方面的主要研究課題，備受人們關(guān)注。海水中的DMS主要來(lái)源于海洋藻類(lèi)。51海水中的有色溶解有機(jī)物（CDOM）,可散射可見(jiàn)光的黃光波段，從 而使水呈淺黃色，故被人們通俗地稱(chēng)為黃色物質(zhì)。52法國(guó)化學(xué)家?guī)靾D特瓦于1811年首先發(fā)現(xiàn)海水中的碘元素。碘是人 體必需的微量元素之一。碘對(duì)人體生理功能有許多有益幫助，可以促 進(jìn)生物氧化、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成和分解、促進(jìn)糖和脂肪代謝、調(diào)節(jié)水鹽 代謝、促進(jìn)維生素的吸收利用、增強(qiáng)酶的活力、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育。缺碘 會(huì)造成甲狀腺腫及其并發(fā)癥、甲狀腺功能減退、智力障礙等不良后果。 目前提取碘一般以海藻為原料。海帶中富含碘元素，常被用來(lái)作為工 業(yè)碘的提取原料，因此，多食用海帶可以有效預(yù)防地方性甲狀腺腫的 發(fā)生。53海帶是一種在低溫海水中生長(zhǎng)的大型海生褐藻植物，為工業(yè)生產(chǎn)褐藻 膠、碘和甘露醇提供優(yōu)質(zhì)原料?？ɡz是海