海水的物理化学特性
海水的恒定性原理
海水的恒定性原理
海水的恒定性原理是指海水在一定条件下具有一定的稳定性。
海水的成分和性质在绝大部分情况下保持不变，即使受到外部环境的影响也能够保持相对的稳定。
这一原理在海洋学和地球科学领域具有重要意义。
海水成分的恒定性
海水是淡水和盐类溶解物质的混合物。
海水中主要含有氯化钠、镁、钙等盐类元素以及各种微量元素。
尽管海水在不同地区和深度略有差异，但总体成分保持相对恒定。
这种稳定性使得海水成为全球范围内的一个重要稳定化学环境。
海水性质的恒定性
除了成分外，海水的物理性质也具有恒定性。
比如海水的密度随着深度和温度的变化而变化，但相对较小的范围内密度基本保持稳定。
海水的热容量大使得海水对温度变化具有缓冲作用，保持了海水的相对稳定性。
海水环境的恒定性
海水环境中的其他因素，如盐度、 pH 值、氧含量等也具有一定的恒定性。
海水中的生物和化学过程受到这些环境因素的影响，而这些环境因素相对恒定有助于维持海洋生态系统的平衡。
恒定性的重要意义
海水的恒定性原理对于海洋科学研究和人类生活都具有重要意义。
在气候变化的背景下，海水的恒定性有助于我们更好地理解海洋环境的变化趋势和生态系统的演化。
同时，海水的恒定性也为海洋资源的利用提供了基础，例如海水淡化、海水养殖等技术均依赖于海水的相对恒定性。
综上所述，海水的恒定性原理是海洋环境稳定性的基础，它对于维持海洋生态平衡、促进人类社会的可持续发展具有重要作用。
进一步研究和理解海水的恒定性将有助于我们更好地保护海洋环境、利用海洋资源，并推动海洋科学领域的发展。
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。
物理海洋--整理
....... 第四章 水团分析
第一节 水团的基本概念和术语 水团：是在一定的时期中形成于同一源地的、一定体积的水体，在同一水团内，主要海 洋学特征（温度、盐度等）在空间上具有相对的均一性，在时间上具有大体一致的变化 趋势，与其周围海水的物理、化学性质及其变化规律存在明显差异。 核心，边界，强度，形成和变性，运动和海流
可从纬向，经向，区域，垂向各个方面讨论。 大洋密度的时间变化 密度跃层（温度跃层）：春季形成，夏季强盛，秋冬衰亡。
第六节 海洋温度、盐度、密度的细微结构 双扩散对流：当高温高盐水和低温低盐水重叠且呈稳定层结时，若上下密度差异小，由 于分子热传导效应比盐度扩散效应强得多，则上层海水因失热较快而冷却下沉，下层则 因受热较快而增温上升，于是形成双扩散对流。 盐指：由于双扩散对流，而在界面上出现的簇状小长柱结构。 多层阶梯状结构：界面上下的水层，因升降盐指的搅拌而趋于均匀，逐渐形成多层阶梯 状结构。
小。 渗透压：渗透作用达到平衡状态时，膜两侧的压力之差。 粘度：相邻水层之间存在相对运动，由于分子不规则运动，产生动量传递，从而形成切 应力。
第一节 海洋热平衡分量
第三章 海洋表面热平衡和水平衡
穿过海表面热交换的四个过程：
来自太阳的短波辐射 ——太阳辐射能
大气与海洋之间的长波（红外光部分）辐射热交换 ——有效回辐射
混合层（从海面向下到几十米水层）， 风使该层海水充分混合，维持同温度
温跃层（混合层下温度骤变区），因季节 而异
位温：海水微团从海洋某一深处（压强为 p）绝热上升到海面（压强为一个标准大气压） 时所具有的温度。（为了便于大洋环流研究，需用某些保守量来标记水块，即其特性不 涉及能量交换，因此引入位温。） 第四节 盐度 绝对盐度：海水中溶解物质质量与海水质量的比值。 1978 年实用盐标：在 1 标准大气压下，15℃的环境温度下，海水样品与标准 KCL 溶液
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
海水中的化学 知识点
第三单元海水中的化学一、海洋化学资源1、海水中的物质（1）海水由96.5%的水和3.5%的溶解的盐组成。
①海水中主要有4种金属离子（Na+、Mg2+、Ca2+、K+）和2种酸根离子（Cl-、SO42-）。
当把海水蒸干时，任一金属离子和酸根离子都可以结合构成一种盐，故海水中主要的盐有：Na2SO4、NaCl、MgSO4、MgCl、CaSO4、CaCl、K2SO4、KCl。
②海水之最：含量最多的金属离子：Na+，含量最多的非金属离子或酸根离子：Cl-含量最多的非金属元素：O，含量最多的金属元素：Na海水盐分中含量最多的非金属元素：Cl。
（2）海水制镁Ⅰ.流程：Ⅱ.化学方程式：①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2③MgCl2通电Mg+Cl2↑注意：①海水中原本就有氯化镁，为什么要先加石灰乳生成氢氧化镁沉淀，再加盐酸得到氯化镁呢？海水中氯化镁的含量很低，要想得到它，首先要设法使之富集。
提取镁时，如果直接以海水为原料，则将其中的氯化镁转化为沉淀的过程就是为了使镁元素富集；如果以卤水为原料，则在海水晒盐阶段就经过了一次富集，转化为沉淀的目的即可使镁元素进一步富集，又可除去其中的氯化钠等杂质。
②从海水中提取镁时，选择石灰乳做沉淀剂的原因是什么？因为石灰乳价廉易得，大海中富含贝壳，它们的主要成分为碳酸钙，可就地取材通过大海制得石灰乳，反应的化学方程式为：CaCO3高温CaO+CO2↑、CaO+H2O＝Ca(OH)22、海底矿物（1）可燃冰①可燃冰——天然气水合物——固体——极易燃烧②形成：由天然气（主要成分是CH4）和水在低温、高压条件下形成的冰状固体。
③优点：燃烧产生的热量比同等条件下的煤或石油产生的热量多得多。
燃烧后几乎不产生任何残渣或废气，被科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”。
注意：①纯净的天然气水合物呈白色，形似白雪，可以像固体酒精一样直接被点燃，被形象的称为“可燃冰”。
第三章海水的物理性质和世界大洋的层化结构
第三章：海水的物理特性和世界大洋的层化结构一、海水的主要热学和力学性质（一）水的密度水结冰时，密度减小，体积增大，所以冰总是浮在水面上，这与一般物质的性质“热胀冷缩”不同，是一种反常膨胀。
水的密度随温度的这种不正常的变化，是由水分子的缔合造成的。
（二）水的热性质特殊水的熔点、沸点、比热、蒸发潜热和表面引力值都比氧的同族氢化物高。
其原因就在于熔化和汽化时，缔合分子的溶解需要消耗较多的能量。
（三）海水的盐度海水是含有多种无机盐类的溶液，盐度是其浓度的一种量度，它是描述海水特征的基本物理量之一。
海洋中发生的许多现象都与盐度的分布和变化密切相关。
长期以来，人们对盐度的定义、计算标准和测量技术进行了广泛的研究和讨论，先后有1902年盐度、氯度定义；1969年的电导盐度定义；1978年的实用盐标。
1、1902年盐度、氯度定义大量海水分析结果表明，不论海水中含盐量的大小如何，各主要成分之间的浓度比基本上是恒定的，这种规律称为“海水组成恒定性”又称为马赛特原则。
海水组成恒定性规律的发现，为测定海水的盐度提供了方便条件。
1902年，克努森（Knudsen）等人建立了盐度、氯度定义。
1)盐度：1千克海水中的碳酸盐全部转换成氯化物，溴和碘以氯当量置换，有机物全部氧化之后所剩固体物质的总克数，单位：克每千克，用符号S‰表示。
2)氯度：1千克海水中的溴和碘以氯当量置换，氯离子的总克数，单位是克每千克。
（氯度量稍大于海水中实际氯含量）用硝酸银滴定法测定海水的氯度时，需要知道硝酸银的浓度，为此，配置一种标准的知道其氯度值的标准海水，作为国际统一标准硝酸银溶液的浓度。
国际上统一使用氯度值精确为19.374‰的大洋水作为标准，称为标准海水，其盐度值对应为35.000‰。
2、1969年的电导盐度定义考克斯等1976年对由大洋和不同海区不深于100米的水层内采集的135个水样，准确的测定其氯度值计算盐度，同时测定水样的电导比R15，得除了盐度S‰与电导比之间的关系式：但此种盐度测定仍然未脱离对氯度测定的依赖，直至1978年实用盐标的建立，才使得盐度测定脱离了对氯度测定的依据。
海水问题回答
海水
海水是地球上最普遍的物质之一，约占全球表面积的71%，是生命的基础和地球的命脉。
海水的物理化学特性与淡水有很大不同，主要表现为含盐量高、稳定性强、溶解氧量低、黏度大等。
海水中含有大量的盐类、矿物质、微量元素、有机物等，除了提供生命所需的基本元素外，还对人类的生产生活有着重要的影响。
要知道，海水中的盐度是非常高的，平均值达到了3.5%左右，这是因为水与陆地不同，不仅可以把岩石和泥沙溶解和携带，而且可以溶解大量的无机盐。
这些盐包括氯、钠、钙、镁、硫酸盐和碳酸盐等，其中以氯和钠最多。
海水不仅可以提供这些元素的营养，而且还可以提供肥料和药物等其他物质。
此外，海水中还含有较多的生物碎屑、优良的有机物、氧化还原物质等。
其中，生物碎屑可以作为肥料，氧化还原物质能够维持海洋良好的生态环境，增加海洋生物的生命力。
而有机物可以作为生物和鱼类的食物，也可以分解变成碳酸盐等盐类营养物质。
最后，需要指出的是，海水的影响不仅体现在生物生长上，也涉及到
经济和工业发展。
海水中含有的盐类、矿物质和有机物等都可以用于制造肥料、饲料、化学品、医药品等多种产品，尤其是钠盐、氯盐广泛应用于生产电解质、玻璃、肥料、食品加工等行业。
因此，海水的开发利用是促进社会经济发展的重要手段之一。
总之，海水含盐量高、稳定性强、溶解氧量低、黏度大等独特的物理化学特性，为大自然及人类社会发展作出了重要贡献。
正因如此，保护和开发海洋资源，保障海洋环境安全，是我们共同的责任和使命。
海水的物理性质和化学性质
海水的物理性质和化学性质
海水的化学性质：1、海水含有盐分，1kg海水中一般含盐分33-38g，以3.3%-3.8%表示，盐分主要是氯化物、硫酸盐、碳酸盐等。
2、还含有Au、Ag、Ni、Co、Mo、Cu等几十种微量元素。
3、海水中还溶解有多种气体。
物理性质：1、海水的密度为1.02-1.03g/cm3，并随温度、压力及含盐度的变化而有所改变。
2、海水的压力由上层海水的重力产生的。
随深度的增加而增加，深度每增加10m，压力就增加1个大气压。
3、海水的颜色又称为海色，通常为蓝色。
4、海水的温度是以摄氏度（℃）表示的，简称水温，海水的温度随海水的深度增加而降低，热传导仅限于一定深度（200-300m）以内，洋底水温在2-3℃之间。
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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
是浮在水面上。
2、海水的温度
盐度平均值以大西洋最高，为34.90；印度洋次之，为34.76， 太平洋最小，为34.62。但是其空间分布极不均匀。
4、海水的密度
单位体积海水的质量定义为海水的密度，用符号“ρ”表示， 单位是千克每立方米。
温度和盐度决定了海水的密度：盐度越高，温度越低，则密 度越大。
小结：
从宏观上看，世界大洋中温、盐、密度场的基本特征是： 在表层大致沿纬向呈带状分布，即东—西方向上量值的差异相对很小，而在经 向，即南—北方向上的变化却十分显著。 在垂直方向上，基本呈层化状态，且随深度的增加其水平差异逐渐缩小，至深 层其温、盐、密的分布均匀。 在垂直方向上的变化相对水平方向上要大得多，因为大洋的水平尺度比其深度 要大几百倍至几千倍。
二、海水的化学特性
1、海水的化学组成
①主要成份(大量、常量元素) 浓度大于1×10-6mg/kg。阳离子2+
和Sr2+，阴离子有Cl-，SO42-，Br-，HCO3- (CO32-)，F-，分子 形式存在的H3BO3。
总和占海水盐分的99.9%。
②溶于海水的气体成份 如氧、氮及惰性气体等。
相互抵消，所以水分子是极性分子。从而导 致水与其它液体或其它氧族元素的氢化物相 比，在性质上产生异常。
（3）水的溶解力很强 水是一种很好的溶剂，溶解能力很强。其原因是水分子有很
强的极性，容易吸引溶质表面的分子或离子，使其脱离溶质的 表面进入水中，海水正是水溶解了许多物质的一种复杂溶液， 所以其性质与纯水有差异。
三. 海洋环流
海流是指海水大规模相对稳定的流动，是海水重要的普 遍运动形式之一。
海流一般是三维的：水平和垂直方向。 由于水平尺度（数百至数千千米甚至上万千米）远远大 于其铅直尺度，因此水平方向的流动远比铅直方向上的流动 强得多。 习惯上常把海流的水平运动分量狭义地称为海流，而其 铅直分量单独命名为上升流和下降流。 海洋环流一般是指海域中的海流形成首尾相接的相对独 立的环流系统或流旋。就 整个世界大洋而言，海洋环流的时空变化是连续的，它 把世界大洋联系在一起，使世界大洋的各种水文、化学要素 及热盐状况得以保持长期相对稳定。
③营养元素(营养盐、生源要素) 主要是与海洋植物生长有关的要素，如N，P及Si等。
④微量元素 在海水中含量很低，但又不属于营养元素者。
⑤海水中的有机物质 如氨基酸、腐植质、叶绿素等。
2、海水中的二氧化碳系统
海水中溶解有大量碳化合物，如HCO3-、CO32-、H2CO3和CO2。 溶解CO2可以与大气中的CO2进行交换，这个过程起着调节大 气CO2浓度的作用。 “温室效应”，极大地影响了全球气候变化。
对整个世界大洋而言，约75%的水体温度在0～6℃之间，50% 的水体温度在1.3～3.8℃之间，整体水温平均为3.8℃。其中，太 平洋平均为3.7℃，大西洋4.0℃，印度洋为3.8℃。
3、海水的盐度
海水中的含盐量是海水浓度的标志，海洋中的许多现象和过 程都与其分布和变化息息相关。
盐度是指海水中所溶解的盐的总量，通常用1000克海水完全 蒸发后所留存的盐的克数来表示。
内容
一. 海水的物理特性 二. 海水的化学特性 三. 海洋环流 四. 海洋中的波浪与潮汐
一、海水的物理特性
1、纯水的独特属性
（1）水的三态 任何物质都能以液态、固态、气态三种状态（相）存在，但
水是地球上唯一一种在自然条件下存在三种状态的物质。
（2）水分子的结构特殊 水分子呈不对称结构，正、负极性不能
5、世界大洋的水量平衡
海洋与外界不断地进行水量交换。 海洋中水的来源及支出都是在地球系统自身之内进行循环的，所以又称为水循 环。海洋中的水量收支分别影响着水温和盐度的分布与变化。 影响水平衡的因子： 海洋中水的收入主要靠降水、陆地径流和融冰；支出则主要是蒸发和结冰。
①蒸发 蒸发使海洋失去水量。 每年海洋失去的水量为（440~454）×10３km3。蒸发将使海 洋每年下降124～126cm。
此外，海水中痕量Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，Co，B等元素， 也与生物的生命过程密切相关，称为“痕量营养元素”。
由于各类营养元素在海水中含量很低，在海洋表层常常被海 洋浮游植物大量消耗，甚至成为海洋初级生产力的限制因素， 所以，又称它们为“生物制约元素”。
4、海洋的化学资源
海洋资源：鱼、虾、贝、藻；航运、交通、能源和矿藏； 化工原料、海洋药物和肥料。