海洋物理化学
海水分析化学
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（3）微量元素 含量≤1mg/Kg（1mg/L）即1ppm以下。其 （ 以下。 含量 ） 以下 多种。 中含量在1ug/L（1ppb）以下的元素有40多种 中含量在1ug/L（1ppb）以下的元素有40多种。 仅占总含盐量的0.1%左右。 左右。 仅占总含盐量的 左右 （4）溶解性气体 N2、O2、CO2、He、Ne、Kr、Xe、Rn、 、 、 、 、 、 H2、NH3等。海水中溶有大气中所含的各种气 体。
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• 透明度是指水样的澄清程度。洁净的水 透明度是指水样的澄清程度。 是指水样的澄清程度 是透明的。透明度与浊度相反， 浊度相反 是透明的。透明度与浊度相反，水中悬 浮物和胶体颗粒物越多， 浮物和胶体颗粒物越多，其透明度就越 低。 测定方法： 测定方法： 1、铅字法 2、塞氏盘法 3、十字法
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（5）有机物质 按溶解可否分为颗粒性有机物和 按溶解可否分为颗粒性有机物和溶解性有 颗粒性有机物 机物，另外还有胶体有机物。其化学成分为碳 机物，另外还有胶体有机物。 胶体有机物 水化合物、脂肪、蛋白质及元素有机化合物。 水化合物、脂肪、蛋白质及元素有机化合物。
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海水中的各种溶解物质， 海水中的各种溶解物质，浓度之间的比例 是相对均匀的。在海水中， 是相对均匀的。在海水中，氮、磷、硅不仅是 海洋浮游植物生长繁殖所必需的成分， 海洋浮游植物生长繁殖所必需的成分，也是海 洋初级生产力和食物链的基础， 洋初级生产力和食物链的基础，所以海洋化学 家习惯地称它们是海水中的“营养元素” 家习惯地称它们是海水中的“营养元素”。同 时 由于这些元素是以盐的形式存在于海水中， 由于这些元素是以盐的形式存在于海水中，人 们将海水中溶解着的磷酸盐 硝酸盐、 磷酸盐、 们将海水中溶解着的磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸 铵盐和硅酸盐称为 海水营养盐” 称为“ 盐、铵盐和硅酸盐称为“海水营养盐”。海水 中 的营养盐是可以再生和循环的。 的营养盐是可以再生和循环的。
05第五章海洋环境及其相模式
过 烈。
渡 生物：最为繁盛，底栖生物繁多。
带
亚
相
范围：过渡带以外，浅海陆棚最主要的环境单元
静水为主，大规模的风暴浪才能产生作用
沉积物：粘土、粉砂，极少量细砂。
.
2
结
碳酸盐、铁、锰、铝、磷等。 构：较滨岸相稍差
滨 构 造：水平层理、浪成交错层理，浪成波痕，
外
生物扰动构造、虫孔、虫迹
陆 生 物：种类和数量众多
粒序层或滞留层沉积段（可为贝壳层，有侵蚀 的底，可见渠模和工具模） ；悬浮状态沉积物
快速沉积过程；
平行层段 丘状交错层理或浪成交错层理段；波浪、涡流
作用
泥岩或页岩段。遗迹化石（逃逸迹）
正粒序
单层厚度约几十厘米到1米
砾石、生物化石是原地或浅海环境的
（4）近源性风暴岩和远源性风暴岩
近源风暴岩
相对较厚，粒度较粗，底部侵蚀构造发育， 形成于水体相对较浅的陆棚区。常以生物 碎屑灰岩或砂屑为主,贝壳层主要是腕足类 和双壳类.
(2)后滨亚相(潮上带)——平均高潮线至海岸砂丘 受不同规模的风暴潮冲刷 沉积物：中粗砂 结 构：分选、磨圆较好 构 造：平行层理、低角度交错层理
(3)前滨亚相(潮间带)：平均高潮线至平均低潮线 频繁的冲浪冲刷为主 ——冲洗回流带
沉积物：中砂 结 构：成熟度较高，跳跃组分为主，常分两组；
上部分选好于下部 构 造：大型低角度交错层理（冲洗交错层理）、 平行层理、（不）对称波痕、菱形波痕、 冲刷痕、泡
④层序 海退型进积层 序最 常见 ——下 粗上 细正旋回。
潮汐三角洲和潮道亚相
(1)潮汐通道也称为期道、潮沟、潮渠，是位于障壁岛之 间的连接泻湖与海洋的通道。潮汐通道属于潮下高能环境. 其沉积物主要是由沿平行海岸方向的侧向迁移形成的，与 曲流河的侧向迁移相类似。
海洋科学中的海洋系统与海洋生态
海洋科学中的海洋系统与海洋生态海洋是地球上最大的生态系统，占据了地球表面的71%。
海洋为地球上所有生命提供了大量的食物、水分和氧气，同时还能调节全球的气候和天气。
在海洋科学中，海洋系统和海洋生态是非常重要的两个领域。
一、海洋系统海洋系统是指海洋中的各种物理、化学和生物过程的相互作用。
这些过程包括海水的流动、海洋生物的生长繁殖、海洋气候的形成等等。
海洋系统的研究涉及到多个学科，包括物理学、化学、生物学等。
1. 海洋物理海洋物理是通过研究海水流动、海水温度、盐度、水深等参数来研究海洋系统的学科。
海洋物理主要研究海水的运动规律和海洋气候的形成过程。
海水的流动对海洋生态系统和生物圈都具有重要影响，海洋物理学的研究结果有助于理解海水流动对生态系统的影响，为环境保护和海上交通安全提供科学依据。
2. 海洋化学海洋化学是研究海水中元素、化合物、物理化学性质等的学科。
其中，海洋生态学中的海洋营养盐循环是一个重要的研究领域。
为了探究海洋生态系统的物质循环过程，海洋化学家需要了解海水中的氮、磷、硅等元素含量及其变化规律。
这些元素的循环过程对海洋生物的生长繁殖、能量过程以及生态食物链的形成都具有重要意义。
3. 海洋生物学海洋生物学是研究海洋生物的分类、分布、生命周期和生态位等的学科。
海洋生物学与海洋生态学密切相关。
生态学家通过研究海洋生物的生存环境和生态位，探究整个海洋生态系统的构成和演化过程。
二、海洋生态海洋生态学是指研究海洋生物群落及其与环境之间相互作用的一门科学。
海洋生态学主要走近于生态学，但由于海洋环境的独特性，海洋生态学具有独特的研究内容和方法。
海洋生态学中的海洋生态系统是其中的一个重要研究领域。
1. 海洋生态系统海洋生态系统是指海洋环境中的相互作用的生物、非生物因素所构成的一个完整的有机体系。
常见的海洋生态系统包括珊瑚礁生态系统、海岸带生态系统、浮游生态系统、深海生态系统等。
这些生态系统中具有丰富的生命形式和物种多样性，是研究全球生态系统的重要组成部分。
海洋科学进展复习题
海洋物理学的主要研究：海水各类运动和海洋与大气及岩圈的相互作用的规律，为海况和天气的监测及预报提供依据；研究海洋中的声、光、电现象和过程，以掌握其变化和机制；研究海洋探测的各种物理学方法，从而实现有计划地在海上进行现场的专题观测和实验。
海洋物理学发展史，可概括为三个阶段：海洋考察；早期的理论研究和观测仪器的研制；现代海洋学。
海洋光学：是光学与海洋学之间的边缘科学，主要研究海洋的光学性质；光辐射与海洋水体的相互作用；光在海洋中的传播规律；激光探测海洋；光学海洋遥感；海洋中光的信息传递等。
利用多光谱遥感资料，根据海水中叶绿素强吸收光谱和透射光谱的比值，探测海洋叶绿素含量的方法称为光谱比值法。
海洋光学的研究内容：在基础研究方面：海洋辐射传递过程、海面光辐射、水中能见度、海水光学传递函数、激光与海水相互作用等；在应用研究方面主要是遥感、激光、水中照相工程等海洋探测方法和技术的研究。
海洋的表观光学性质：太阳和天空辐射通过海面进入海中所形成的海洋辐射场分布，主要表现为辐亮度分布、辐照度衰减、辐照比和偏振特性等所有与辐射场有关的光学性质。
海中光传播规律主要决定于多次散射，研究海中光传播规律的海洋辐射传递理论是海洋光学的核心问题。
已知海洋水体的散射函数和吸收系数，对海洋辐射传递方程求解，即可得到日光、人工光源和激光在海水中的传播规律。
反之，由辐射场确定海水基本性质，是遥测海洋技术的基本方法。
海洋光学的应用基础研究主要包括:水中对比度及图像传输研究;海洋水体光学传递函数研究;激光与海洋水体相互作用研究;探测海洋的光学遥感模式研究。
激光与海洋水体的相互作用研究主要是海水激光荧光光谱、受激赖曼散射。
海洋激光雷达所激起的海水激光荧光光谱是探测海水化学组分的基本遥测方法。
海水受激赖曼散射随温度增高而红移，这种物理现象是激光雷达遥测海洋表层温度剖面的有效方法，精度可达±0.5度。
海洋声传播的影响因素：声波在海水中传播时，海中的气泡、海洋生物和悬浮体，都会散射和反射声波。
第二章海洋的化学组成及物理化学特征
第一节 海洋的化学组成
Water is a powerful solvent and we have it everywhere – the hydrological cycle
基本知识回顾：
氯度和盐度：(大致体现了海水中各化学组分总和的浓度）
海水的盐度是衡量海水组成的重要指标，反映了海水的含盐量。 而海水化学组成最大的特点是其主要组分（H和O除外）之间的浓度 比值基本保持恒定。因此，可以以盐度为基础根据其固定比例关系 得出海水中各种主要化学组成的含量。
➢金属元素的生物移出
✓生物对金属元素的摄取符合 Redfield 律: C:N:P:Fe:Zn:Mn:Ni:Cd:Cu:Co:Pb
180:23:1:0.005:0.002:0.001:0.0005:0.0004:0.0002:0.00004
✓金属元素在生物壳体中的 富集 (Ba, Sr, Cu, Ag, Zn, Pb, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni)与生 物种类有关。
元素 > 1ppm
次要元素
Br、C、Sr、B、Si、溶解氧和氟
微量 主微量元素(>10ppb) N、Li、Rb、P、I、Ba、Mo
元素 <1ppm
微量和痕量元素
浓度低于10ppt的其他元素
各主要溶解组分之间比例恒定，海水盐度主要由前6种元素
决定，占总量的99%左右。
海水组成的恒定性
部分地区海水组成不恒定的原因
重要的生 物过程
微生物（例如趋磁性细菌和浮游植物）细 胞生长要靠对Fe的摄取。
极端还原环境的产物极端氧化环境的产物有机质的成岩作用和海洋环境中油气的生成有机质的成岩作用在成岩作用过程中将伴随着有机质的还原脱羧脱氨基脱甲基化环化歧化和芳构化一般将发生于1000m左右沉积柱深度以内的作用都叫做成岩作用其特点是所涉及的温度效应比较低约2550
海洋物理化学思考题1
海洋物理化学思考题第一章液态水的结构1、液态水有哪两种结构模型一混合型理论模型间隙模型混合模型闪动簇团模型二连续体模型2、“闪动簇团”模型有什么特点？不必假设冰I h结晶的存在，也不必考虑簇团中水分子构成的方式，因而避开了过冷、结冰与流动性等现象所提出的问题“自由”水中的氢键已破裂，分子之间力为偶极-偶极作用和L o n d o n作用簇团具有闪动的特性3、用“闪动簇团”模型解释压力和温度对纯水结构的影响。
压力：簇团理论：簇团由于具有一定的构型而比它周围“自由”的水体积更大，压力增大，将破坏这些簇团使体积减小温度：：簇团的破坏所引起的密度增加和正常热膨胀所引起的密度减小两种因素综合作用的结果。
4、什么是电缩作用？离子与水偶极的局部电荷的相互静电作用把水分子拉近离子周围，使靠近离子附近水的比容变小，即离子周围水的体积缩小了，这种现象称为电缩作用。
5、水的双区模型有几种？6、什么是溶剂化配位水？7、什么是非溶剂化配位水？第二章海水状态方程式1.什么是海水状态方程式2.海水状态方程式可能的用途3.UNESCO高压海水状态方程式的形式4.UNESCO高压海水状态方程式有什么优点？第三章海水热力学基础与盐度、离子强度的关系；离子强度与盐度的关系。
1、ms2、偏摩尔体积与表观摩尔体积的定义，它们之间的关系。
第四章离子水化作用1、根据连续电解质模型，推导水化焓公式2、对连续电解质模型的改进工作有哪些？3、在结构水化模型中，将离子与水的相互作用分成了几个步骤？最后得到的水化焓公式是什么？第五章海水体系中离子－离子相互作用1、离子雰的概念，离子互吸理论的假设。
由于静电作用力的影响，在中心离子（正离子）周围，距离正离子愈近的地方，正电荷密度愈小，负电荷密度愈大，结果在中心周围大部分的正负电荷相互抵消，但总效果犹如在其周围分布着一个大小相等而符号相反的电荷，我们把这一层电荷所构成的球体称为离子雰。
2、离子雰在中心离子J上引出的电能变化是什么，并据此推导D-H活度系数公式。
海水的物理化学特性
如何把已经产生的过剩CO2除去就更令人感兴趣。
3、 海水中的营养元素
海水中由N、P、Si等元素组成的某些盐类，是海洋植物生长 必需的营养盐，通常称为“植物营养盐、“微量营养盐”或 “生源要素”。
②降水 为海洋水收入的最重要因子。每年达411~416×10３km3。
③大陆径流 大陆径流及地下水入海是海洋水量收入的另一重要因子。 进入各大洋的径流量最大的为大西洋，其次为印度洋。对太 平洋来说，注入最大的河流是中国的长江。
④结冰与融冰 结冰与融冰为海洋水平衡中的可逆过程。 海冰被海水冲击到陆地上使海洋失去水量，相反，冻结在陆 地上冰的融化会使海洋水量增加。 如果被冻结在陆地上的冰全部融化流入海洋，将使海平面上 升66m。 就目前地质年代而言，结冰与融冰的量基本上是平衡的。
食盐：烹调必须的成份，化学工业的重要原料。海水质量 的3.5%是溶解固体物，其中氯化钠占71%。
镁：海水中仅次于氧、氢、氯、钠含量最多的元素。在各 种建筑结构中有广泛用途。
溴：海水中丰度列第九位的元素，是海水制盐或海水提镁 的副产物，它可用作汽油的抗爆化合物，也可用于制药。
铀：在海水中的浓度是溴的1/2000，即使如此，许多国家 仍在开展海水提取铀的研究，以期获得铀的稳定来源。但目前 陆源的铀成本低得多，故海水提铀尚难进入商业化。
（4）水的密度变化有反常 “热胀冷缩”是一般物质的性质。 纯水在大气压力下，温度4℃时密度最大，为1000kg·m3； 4℃以上时，密度随温度的降低而增大； 4℃以下时却随温度的降低而减小，即所谓“反常膨胀”。 水结冰时体积增大，密度减小，可达916.7 kg·m3，所以冰总
海水中重金属污染的检测与治理
海水中重金属污染的检测与治理海洋是地球上最大的水体，也是生命赖以生存的重要环境之一。
然而，随着工业化和城市化的快速发展，海水中重金属污染问题日益严重，给海洋生态系统和人类健康带来了严重威胁。
因此，对海水中重金属污染的检测与治理显得尤为重要。
本文将就海水中重金属污染的检测方法和治理措施进行探讨。
一、海水中重金属污染的检测方法1. 传统检测方法传统的海水中重金属污染检测方法主要包括采样分析和实验室分析。
采样分析是通过采集海水样品，然后送至实验室进行分析，通常采用原子吸收光谱、电感耦合等离子体质谱等仪器进行检测。
这种方法准确性高，但需要耗费大量时间和人力物力，且无法实现实时监测。
2. 在线监测技术随着科技的发展，出现了一些新型的海水中重金属污染在线监测技术，如电化学传感器、光学传感器等。
这些技术具有实时性强、操作简便、成本低廉等优点，能够实现对海水中重金属污染物的快速监测和预警，为治理提供了重要依据。
二、海水中重金属污染的治理措施1. 加强源头治理要从源头上减少海水中重金属污染物的排放，加强工业废水、城市污水等的处理，推动企业采取清洁生产技术，减少重金属排放。
同时，加强对污染源的监管和执法力度，严格执行环保法律法规，确保排放达标。
2. 生物修复技术生物修复技术是利用植物、微生物等生物体对重金属污染物进行吸附、富集、转化和降解的过程，达到净化水体的目的。
例如，利用水生植物如莲藕、芦苇等植物对水体中的重金属进行吸附和富集，起到净化水体的作用。
3. 物理化学治理技术物理化学治理技术包括沉淀、絮凝、离子交换、膜分离等方法，通过这些技术可以将海水中的重金属污染物沉淀、吸附、分离，达到净化水体的效果。
这些方法操作简便，效果显著，是海水中重金属污染治理的重要手段之一。
4. 综合治理海水中重金属污染治理需要综合运用多种技术手段，根据具体情况采取不同的治理措施，形成多层次、多方面的治理体系。
只有综合运用各种技术手段，才能更有效地净化海水，保护海洋生态环境。
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中国海洋大学本科生课程大纲
课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修
一、课程介绍
1.课程描述：
“海洋物理化学”是海洋化学专业的必修课程，是海洋化学学科的理论体系，并可指导海洋化学的应用与实践，对海洋化学专业本科生的知识框架搭建具有重要的作用。
该课程内容包括液态水的结构、海水状态方程式、海水热力学基础、离子水化作用、离子-离子相互作、海水中的离子平衡、海水的物理化学性质、Pitzer理论在海水物理化学中的应用和海洋中的界面化学作用等，这些内容对于理解海洋化学过程的本质具有非常重要的作用。
该课程理论性强，属于海洋化学学科的理论核心，需要在海洋化学其他课程已经开设的基础上设立。
对学生基本知识的要求较高，要求学生在掌握了相关前期课程，并已经对海洋化学学科有了基本知识积累和充分了解的基础上学习该课程。
2.设计思路：
海洋化学是海洋科学的重要组成部分，其研究内容非常广泛，例如：海水的组成、海水中物质的分布，存在形式和迁移变化规律，水体和大气的作用，海洋沉积物和间隙水的化学，河口化学，海洋中各种化学资源的开发利用，海洋环境保护以及物理海洋，海洋生物和海洋地质等环境因子与海洋化学的关系等。
这些内容对于海洋经济的
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可持续发展至关重要，与海洋科学相关领域的关系也极为密切。
海洋化学作为一门独立的学科，必须有自己的理论体系。
海洋物理化学就是海洋
化学的理论核心，它应用物理化学的理论、观点和方法，研究海洋中的化学问题和生
物地球化学过程。
物理化学的研究范畴很广泛，但其在海洋体系中的应用，目前还受
到研究方法、研究条件等多方面的限制。
该课程鉴于目前海洋物理化学的研究深度，
重点讨论海洋最重要的组成部分——海水体系的物理化学问题，即海水的物理化学，
对于涉及到海洋体系的其它一些重要的界面，如海洋——陆地界面，海洋——大气界
面，海洋——悬浮颗粒物界面，海洋——生物界面等，在本书中只做简单介绍。
借助
于基本理论的讲解，激发学生对理论知识的探索，培养学生对基础理论研究的兴趣。
3. 课程与其他课程的关系：
先修课程：无机化学I、分析化学I、海洋学、海水分析化学、物理化学I、化学
海洋学等。
本课程是以上课程在海洋化学中的理论综合，也是以上基础课程的理论提升，内容和要求各有侧重、联系密切。
海洋物理化学跟以上所有课程一起，组成了海
洋化学本科生完整的知识构架。
二、课程目标
本课程的教学目标是使学生掌握一些海洋物理化学的基本理论，对一些复杂的理论有初步的认识，并要求学生能够将学到的这些基本理论应用到海洋化学的研究中去，能够解释一些海洋化学现象；培养团队合作意识，充分利用已有文献资料丰富自己的知识体系，善于总结并敢于课堂展示。
到课程结束时，学生应能：
（1）对海洋化学理论体系有清晰的认识，掌握基本的海洋物理化学课程内容；
（2）提高海洋化学理论化水平，将课堂内容与文献资料相结合，充分利用课堂讨论，激发学生思考能力，发现并总结海洋化学理论体系最新的进展，并可以用理论解
释实践中遇到的问题。
（3）针对实际问题开展小组研究（包括问题提出、查阅资料、解决问题、归纳总
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结等），并通过口头报告和书面研究报告的形式提供研究结果；培养同学独立思考的能力和团队合作精神，提升学生提出问题和解决问题的能力。
三、学习要求
要完成所有的课程任务，学生必须：
（1）按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论、随堂练习和测试。
本课程将包含较多的随堂练习、讨论、小组作业展示等课堂活动，课堂表现和出勤率是成绩考核的重要组成部分。
（2）按时完成常规练习作业。
这些作业要求学生按书面形式提交，只有按时提交作业，才能掌握课程所要求的内容。
延期提交作业需要提前得到任课教师的许可。
（3）完成教师布置的一定量的阅读文献和背景资料、理论探讨、最新理论发展和课堂展讲等作业，其中大部分内容要求以小组合作形式完成。
这些作业能加深对课程内容的理解、促进同学间的相互学习、并能引导对某些问题和理论的更深入探讨。
四、教学进度
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五、参考教材与主要参考书
1、选用教材：
《海洋物理化学》（第1版），王江涛，谭丽菊主编，中国海洋大学出版社，2015年11月出版。
2、主要参考书：
[1]《海洋物理化学》（第1版），张正斌、刘莲生著，科学出版社，1989年2月出版；
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[2] 《水化学——天然水体化学平衡导论》，W. 斯塔姆，J. J. 摩尔根著，汤鸿
霄等译，科学出版社，1987年4月出版；
[3]《物理化学》（第4版），南京大学物理化学教研室编，高等教育出版社，1990
年5月出版；
[4]《海洋化学原理和应用——中国近海的海洋化学》，张正斌，陈镇东，刘莲生，
王肇鼎著，海洋出版社，1999年8月出版；
[5]《海洋化学》（第1版），张正斌主编，中国海洋大学出版社，2004年10月出
版。
六、成绩评定
（一）考核方式 A ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他
（二）成绩综合评分体系：
附：作业和平时表现评分标准
1）作业的评分标准
2）课堂讨论及平时表现评分标准
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七、学术诚信
学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。
他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。
本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。
八、大纲审核
教学院长：院学术委员会签章：
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