海洋化学 第4章 海洋中的微量元素
海水主要化学成分可以分为哪五种
海水主要化学成分可以分为哪五种
海水是地球上最广泛的溶液，其中含有多种元素和化合物。
海水的主要化学成
分主要可以分为五种：无机盐类、氧气、溶解气体、微量元素和有机物质。
一、无机盐类
海水中的无机盐类是海水中最主要的组成部分，其主要包括氯化钠（NaCl）、
硫酸盐、碳酸盐等。
氯化钠是海水中含量最丰富的无机盐，占海水总溶解固体的大部分。
硫酸盐和碳酸盐也在海水中起重要作用，影响着海水的酸碱度和化学性质。
二、氧气
海水中溶解的氧气对海洋生物的生存至关重要。
氧气在海水中的溶解度受温度、盐度等因素影响。
海水中的氧气来源于大气中的氧气通过气体交换、植物光合作用等途径输入海水中。
三、溶解气体
除氧气外，海水中还溶解有二氧化碳、氮气、氩气等多种气体。
其中二氧化碳
是海水中含量较高的气体，与海水中的碳酸平衡反应密切相关，影响着海水的酸碱性质。
四、微量元素
海水中含有多种微量元素，如铁、锌、锰、铜等，虽然它们在海水中的含量很少，但对海洋生物的生长和发育却具有重要作用。
这些微量元素参与了海洋生态系统的多种生物化学过程。
五、有机物质
海水中的有机物质主要由生物排泄物、腐败有机体等组成，是海洋生态系统中
的重要组成部分。
有机物质的存在影响着海水的营养状况、生态平衡等，对海洋生物的生存和繁衍起着重要作用。
综上所述，海水主要化学成分可以分为无机盐类、氧气、溶解气体、微量元素
和有机物质五种，这些成分共同构成了丰富多彩的海洋生态系统，对地球生命和环境都具有至关重要的意义。
海水中微量元素
haishui weilia ng yua nsu海水微量元素minor eleme nts in sea water海水中含量小于1毫克/升的元素。
海水是一个多组分、多相的复杂体系，除水和占所有溶解成分总量的99.9 %以上的11种常量元素（见）之外，都是微量元素。
它们广泛地参加海洋的生物化学循环和地球化学循环（见），因而不但存在于海水的一切物理过程、化学过程和生物过程之中，并且参与海洋环境各相界面，包括海水-河水、海水-大气、海水-海底沉积物、海水-悬浮颗粒物、海水-生物体等界面的交换过程。
在这些过程中，微量元素的化学反应是十分复杂的。
虽然它们从环境输入海水体系的速率和输出到环境中去的速率相当，可是不同的微量元素有不同的输入或输出的速率；微量元素在海水中还有区域分布和垂直分布；它们有一定的存在形式，而且不断通过各相界面迁移。
这些方面，都是海洋化学的重要的研究内容。
20世纪50年代以前，为了研究海洋生物和发展海洋渔业，曾对碳、氮、磷、硅、铁、锰、铜等营养元素在海水中的含量及其分布，进行过一些调查。
人们从50年代开始，才对海水微量元素进行地球化学研究。
例如：1952年，T.F.W.巴尔特提出并计算了元素在海水中的逗留时间（见）；1954年，E.D.戈德堡发表了微量元素从海水向海底沉积物转移的研究结果；1956年，K.B.克劳斯科普夫对海水中13种微量元素的浓度和影响因素，进行了实验室模拟试验。
但是早期测定的数据，有一些是不可靠的，只有在P.G布鲁尔于1975年总结并发表了海水微量元素的含量、可能的化学形式和逗留时间的估算表之后，微量元素的测定，才有一些准确度很高的结果。
随后，E.博伊尔和T.M.埃德蒙于同年提出了判断测定数据是否真实可靠的标准：它们必须具有海洋学的一致性，即海洋中经过相同的物质循环过程的微量元素，应有较好的相关关系，它们在海水中的含量应有类似的分布。
例如：铜如果参加生物循环，则它的分布应与参加生物循环的氮、磷或硅等营养元素相类似。
化学海洋学_陈敏_第4章、海水中的营养盐
氮在海水中的相互转化和循环
水平分布
一般大洋水中硝酸盐的含量随着纬度的增加而增加。
右图是大西洋一个南北断面的分布图。
可以看出三大洋硝酸盐的含量为：印度洋>太平洋>大西洋，表层硝酸盐被浮游植物所消耗，含量较低，甚至达到分析零值，在500-800 m处含量随深度急剧增加，在500～l 000 m有最大值，最大值以下的
含量随深度的变化很小。
三大洋的NO
3
--N的垂直分布
NH
4
-N，NO
2
-N和NO
3
-N的季节变化，
三大洋的N/P比值见图5.6，从调查结果来看，这个
值是近似恒定的，即N/P＝16(原于数)，N/P=7(质量)。
根据这些常数，可计算在不同pH值时，3种磷酸盐阴
离子H
2PO
4
-，HPO
4
2-和PO
4
3-所占总磷量的百分比(如
图)。
磷在海水中的相互转化和循环
垂直分布
图5.11表示了三大洋水
中磷酸盐的垂直分布情
况。
它大体反映出三大
洋水中磷酸盐含量分布
变化的一般规律；。
海洋化学资源概况
引言：海洋化学资源是指存在于海洋中的各种化学元素和化合物，包括海水、海洋沉积物、海藻、海洋生物等。
这些资源拥有广泛的应用领域，从食品工业、医药领域到能源和环境保护等方面都有着重要的意义。
本文将对海洋化学资源进行概述，介绍其类型、分布、利用和挑战。
概述：海洋化学资源非常丰富多样，包括海洋化学元素和化合物。
海洋化学元素主要包括氧、氮、磷、硅等，它们是构成海洋生态系统的重要组成部分。
海洋化合物则涵盖了海洋中的有机和无机物质，如蛋白质、多糖、有机酸、无机盐等。
这些资源不仅支持着海洋生物的生长发育，还具有广泛的应用前景。
正文：1.海洋水体中的化学资源1.1海水中的溶解氧和二氧化碳1.2海水中的盐度和溶解盐1.3海水中的重金属和有机污染物1.4海水中的营养物质和微量元素1.5海水中的放射性物质和稀土元素2.海洋沉积物中的化学资源2.1沉积物中的有机质2.2沉积物中的矿物质和金属元素2.3沉积物中的磷和硅2.4沉积物中的稀土元素和放射性同位素2.5沉积物中的有害物质和污染物3.海洋生物中的化学资源3.1海洋生物中的蛋白质和多糖3.2海洋生物中的有机酸和酶3.3海洋生物中的抗氧化物质和抗菌物质3.4海洋生物中的生物活性物质和天然产物3.5海洋生物中的微量元素和稀有元素4.海洋化学资源的利用4.1食品工业的应用4.2医药领域的应用4.3能源和化工领域的应用4.4环境保护和污染控制的应用4.5新材料研发和生物技术的应用5.海洋化学资源面临的挑战5.1过度开发和过度利用5.2海洋污染和生态破坏5.3气候变化和海洋酸化5.4法规和管理的缺失5.5资源可持续利用的问题总结：海洋化学资源是一种重要而丰富的自然资源，具有广泛的应用前景。
海洋水体中的化学资源，沉积物中的化学资源和海洋生物中的化学资源都具有独特的特点和潜力。
海洋化学资源的利用也面临着一系列的挑战，需要通过科学研究、合理开发和管理来实现其可持续利用。
这对于海洋经济的发展和环境保护都具有重要意义。
海洋元素的元素符号
海洋元素的元素符号海洋是地球上最大的生态系统之一，其中包含了多种元素。
下面是一些海洋元素及其元素符号的列表：1.氧（O）-是海洋中最丰富的元素之一，用于海洋动物的呼吸和细胞呼吸作用。
2.氢（H）-是海洋中最常见的元素之一，由水分子H2O组成，它是海洋中的主要溶剂。
3.碳（C）-海洋中的有机物质的主要组成成分，用于生物体和生态系统的生长和繁殖。
4.氮（N）-是海洋中的关键元素之一，用于蛋白质和核酸的合成，也是海洋生态系统的基本成分之一5.硅（Si）-是海洋中广泛存在的元素，用于硅藻等浮游植物的生长，也是珊瑚和硅化海绵的主要成分。
6.钾（K）-是海洋中的重要离子之一，用于细胞内外的离子平衡和维持水分平衡。
7.钠（Na）-是海洋中的主要离子之一，用于细胞内外的离子平衡和维持水分平衡。
8.镁（Mg）-是海洋中的主要元素之一，用于藻类和珊瑚等生物体的生长。
9.钙（Ca）-是海洋中的关键元素之一，用于珊瑚和贝壳等生物体的骨骼和外壳的合成。
10.硫（S）-是海洋中的重要元素之一，用于蛋白质合成和化学平衡的维持。
11.铁（Fe）-是海洋中的微量元素之一，对浮游植物的生长和生态系统的化学循环起着关键作用。
12.锰（Mn）-是海洋中的微量元素之一，对浮游植物的生长和水体中氢氧化的氧化作用起着重要作用。
13.镧（La）-是一种稀土元素，存在于海洋中的微量元素之一，对海洋中的环境和生态系统有着重要的影响。
14.锶（Sr）-是海洋中的微量元素之一，对贝壳和硬骨鱼类等生物体的骨骼和壳的形成起着重要作用。
15.铜（Cu）-是海洋中的微量元素之一，对水生生物的生长和免疫系统起着重要作用。
这些是海洋中一些重要的元素及其元素符号。
正是这些元素共同作用，构成了丰富多样的海洋生态系统，维持了地球上众多生物的生存和繁衍。
海水各种元素含量
海水的成分是很复杂的.海水中化学元素的含量差别很大.除氢和氧外,每升海水中含量在1 毫克以上的元素有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B 和F 11种,一般称为“主要元素”.每升海水中含量在1 毫克以下的元素,叫“微量元素”或“痕量元素”.海水中几种主要无机盐的浓度如下：Cl- 19.10g/kg,Na+ 10.62 g/kg,SO4-- 2.66g/kg,Mg+ + 1.28g/kg,Ca+ + 0.40g/kg,K+ 0.38g/kg,痕量元素0.25g/kg.参考：《海洋手册》,郭琨编著,海洋出版社,1984年.另外海水是一种化学成分复杂的混合溶液,包括水、溶解干水中的多种化学元素和气体.迄今已发现的化学元素达80多种,依其含量可分为三类：、常量元素、微量元素和痕量元素.有时,后两类也通称微量元素.每升海水超过100毫克的元素．称为常量元素.最主要的常量元素有氧、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、鳃、硼、氟11种,约占化学元素总含量的99.99.9 .其他化学元素含量极少,其中,每升海水含有l～100毫克的元素．称为微量元素.如铁、钼、钾、铀、碘等.每升海水含有1毫克以下的元素称为痕量元素.如金、银、镉等．溶解于海水中的化学元素绝大多数是以盐类离子的形式存在的,其中氯化钠最多,占88.6%,硫酸盐占10.8%.海水的常量元素之间的浓度比例几乎不变．具有恒定性,这对于研究海水浓度具有重要意义．海水的主要盐分盐类组成成分每千克海水中的克数百分比氯化钠27.2 77.7 氯化镁3.8 10.9 硫酸镁1.7 4.9 硫酸钙1.2 3.6 硫酸钾0.9 2.5 碳酸钙0.1 0.3 溴化镁及其他0.1 0.3 总计35.0 100.0 海水中的气体主要由氮、氧和二氧化碳组成.氮占64%,氧化碳约占2%,氧易溶于水,并随水温增高而减少,温度0℃时．约占40%.。
海水中的化学元素
溴是一种贵重的药品原料，可以生产 许多消毒药品。例如大家熟悉的红药水就 是溴与汞的有机化合物，溴还可以制成熏 蒸剂、杀虫剂、抗爆剂等。地球上９９％ 以上的溴都蕴藏在汪洋大海中，故溴有 “海洋元素”的美称。１９世纪初，法国 化学家发明了提取溴的传统方法（即以中 度卤水和苦卤为原料的空气吹出制溴工 艺），这个方法也是目前工业规模海水提 溴的惟一成熟方法。此外，树脂法、溶剂 萃取法和空心纤维法提溴新工艺正在研究
肾脏——它是维持人体水电解质平衡的重要器官。 它可以通过一系列神经、体液调节来维持渗透压的恒定。 当人体需要钠时，肾脏便可通过肾小管的重吸收作用减 少钠的排出；如果体内含钠量太多，肾脏就会增加钠的 排出。当肾脏有病变的时候，就不能及时地将摄入体内 过多的钠排出体外，血液中钠离子浓度升高，通俗地说 也就是咸度增加。这时，较多的水进入血管，血液容量 增加了，心脏的负荷也就增加了。这时，心脏要加倍工 作，将静脉内回流的较多血液“泵”到动脉中去，从而 导致血压升高。故有肾脏病变时，必须限制食盐摄入量， 严重的肾病患者还应用专用盐，每日不可超过2 克。中 老年人，特别是有高血压倾向者，以低盐饮食为好。如 何掌握，应请专业医师指导。摄入食盐适当、适量，可 使自己健康长寿。
2.与水的反应在常温下，镁和水的反应 非常慢，几乎看不到现象，不过在加热时， 可观察到气泡。 热水 Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2
CO2中C是+4价的，思考镁是否可以把CO2 中的C还原？ 高温 2Mg+CO2==2MgO+C 问：相同质量的Mg分别在纯氧气中，CO2中燃 烧，质量增加最多的是什么？
液溴
碘
振荡
溴水
振荡
水
水
汽油
碘水
汽油
海洋中微量元素的地球化学研究进展
海洋中微量元素的地球化学研究进展自从20世纪50年代以来，海洋地球化学一直是海洋科学研究的一个重要分支领域。
其中，微量元素是海洋中最重要的一类元素之一。
微量元素在海洋中非常广泛，包括镁、锰、铁、铜、锌、铅、锶、钍、铀等多种元素，虽然以微量存在，但对海洋生态系统和全球环境具有重要影响。
镁是海洋中占有量最大的元素之一。
在海水中，镁的浓度相当高。
镁离子是海水中的主要阳离子之一，也是海洋中最丰富的钙盐沉积物中的组成成分之一。
由于镁在盐度方面的灵敏度，因此它被视为海洋中生成盐度记录的一个有用标志元素。
锰是海洋中的一个重要元素。
锰的海水中浓度低于铁，但高于大多数其他微量元素。
锰的形态包括无机锰形态和有机锰形态。
无机锰形态在海洋中广泛存在，并且由于其高氧化还原电位特征，可以被用作排除其他元素和离子的剂。
通过研究锰的海洋环境，可以了解不同地区的环境特征和地质变化事件。
海洋中铁的含量非常低，但是它是海洋生态系统和全球气候变化的重要驱动因素之一。
铁对于海洋生态系统中的微型生物如硅藻和浮游植物的生长和繁殖非常关键。
铁的不同来源导致了海洋中铁分布的空间异质性。
同时，铁还可以通过携带氧气进入海洋，进而影响全球气候变化。
铜、锌和铅是海洋中的另外三个广泛存在的微量元素。
铜和锌是许多蛋白质和酶的重要成分，它们在海洋生物和海洋化学中发挥了重要作用。
海洋中的铅来源主要是人类活动，如工业排放和汽车尾气。
因此，海洋中的铅通常用作刻画人类活动和污染的指标元素。
海洋中微量元素的研究已经穿越了几十年。
随着技术的发展和进步，人们对海洋中微量元素的了解也越来越多。
现在，利用多种分析技术和模型，人们可以研究这些元素的循环过程，了解源汇过程和分布规律。
海洋中微量元素的研究不仅对深入了解海洋生态系统的运作机理，还对全球环境变化和人类活动对环境的影响进行评估和预测具有重要意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光照强度：光照增强，光合作用随之加 强。但光照增强到一定程度后．光合作 用不再加强。夏季中午，由于气孔关闭， 影响二氧化碳的进入，光合作用强度反 而下降，因而中午光照最强的时候，并 不是光合作削最强的时候。 光照强度和CO2浓度是影响光合作用的 两个主要外界因素
大气尘埃输送
藻类爆 发期
浮 游 植 物
但在测定弱平衡体系时，如海水是极为复杂的弱
氧化还原体系，由于铂电极并非绝对惰性，其表面 可形成氧化膜或吸附其他物质，影响氧化还原电对 在铂电极上的电子交换速率，因此建立平衡电位极 为缓慢，测量误差较大且测量重现性较差。然而在 海洋现场调查、 监测及氧化还原电位传感器的计量、 校准过程中，测定氧化还原电位需快速、准确。
短暂的风 暴
四
氧化态
还原态
电解质中由离子传递电荷， 从而形成电流回路。
这两个相对独立的电极(包括 金属部分及其紧邻的电解质部 分)可看成电池的一半，故称半 电池。
氧化还原电位（OxidationReductionPotential，ORP） 作为介质（土壤、天然水体、培养基等）环境条件 的一个综合性指标，已经沿用很久。长期以来，氧 化还原电位常采用两电极法测定，即用铂电极为测 量电极，饱和甘汞电极（或银—氯化银电极）作为 参比电极，与介质组成原电池，用pH计测定铂电极 相对于甘汞电极的氧化还原电位。
海水中有多个氧化还原电对，不一定达到平衡 最常见的是氧和水
海水（Eh0.74，E12.5）还Leabharlann 作用依 次 降 低Eh
pE 氧 脱氮
增高
锰+4—to+2 硝酸根
铁
有机物 硫酸根 此时接近
于缺氧水
甲烷
氢气生成
海水
氧的 分压 0.21
缺氧
砷酸
亚 砷 酸
1 在HNLC海域不受污染的 海水加入Fe离子可促进浮游 植物生长，加入铁的增代率 大于不添加铁的情况。 2 南极到赤道太平洋，光照 时间变短，但植物增代率提 高，fe对浮游植物光化学能 量转化效率有很大提高。 3 即使加入Fe，浮游植物增 代率几乎都比实验站同水温 下的最大增代率低，说明Fe 的可利用性限制了浮游植物 对营养盐和碳酸盐的摄入。 随温度升高Fe的利用率大大 提高。 4 T-7加入5nmol的铁的增代 率小于1nmol的T6，过量的 铁也会抑制生长。 5 赤道太平洋真光层随水深 增加，增代率逐渐增加，由 于表层光照太强，抑制了光 合作用。