第四章 海水的化学组成和特性

化学海洋学是用化学的原理和方法解决海洋中有关问题的科学，其基本内容就是研究海水的化学组成和特性，包括发生在海水中的各种均相化学过程、海水与大气界面上的各种气—液界面化学过程以及海水与沉积物、悬浮颗粒等固—液界面上的化学过程。

1872年“挑战者号”进行了首次大规模海洋科学调查。在这次调查中首次测定了海水的化学组成。20世纪以来，分析化学以及海水采样技术的快速进步，给化学海洋学的发展带来极大的推动力，化学海洋学在20世纪获得迅速发展。

化学海洋学是海洋科学的一个重要分支。它为海洋科学其它方向的发展提供了化学的基础，也和它们结合形成了新的研究方向和新兴学科。如研究海洋环流、水团等需要利用示踪方法跟踪海水的运动，海水化学成分的分析也有助于确定其运动和来源；生物海洋学研究海洋初级生产力必须借助化学手段；化学海洋学对海洋沉积和海水—底质的物质交换研究，则是海洋地质学的重要组成部分。

§4.1海水的化学组成

海水是一种非常复杂的多组分水溶液，其主要组成见图4—1。海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在。在海水中铜的存在形式较为复杂，大部分是以有机络合物形式存在的。在自由离子中仅有一小部分以二价正离子形式存在，大部分都是以负离子络合物出现。所以图4-2中的自由铜离子仅占全部溶解铜的一小部分。海水中有含量极为丰富的钠，但其化学行为非常简单，它几乎全部以Na+离子形式存在。

海水中的溶解有机物十分复杂，主要是一种叫做“海洋腐殖质”的物质，它的性质与土壤中植被分解生成的腐殖酸和富敏酸类似。海洋腐殖质的分子结构还没有完全确定，但是它与金属能形成强络合物。

海水中的成分可以划分为五类：

1.主要成分(大量、常量元素)：指海水中浓度大于1×10－6mg/kg的成分。属于此类的有阳离子Na+，K+，Ca2+，Mg2+和Sr2+五种，阴离子有

H3BO3，其总和占海水盐分的99.9％。所以称为主要成分。

由于这些成分在海水中的含量较大，各成分的浓度比例近似恒定，生物活动和总盐度变化对其影响都不大，所以称为保守元素。

海水中的Si含量有时也大于1mg/kg，但是由于其浓度受生物活动影响较大，性质不稳定，属于非保守元素，因此讨论主要成分时不包括Si。

2.溶于海水的气体成分，如氧、氮及惰性气体等。

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，通常是指N，P及Si等。这些要素在海水中的含量经常受到植物活动的影响，其含量很低时，会限制植物的正常生长，所以这些要素对生物有重要意义。

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、腐殖质、叶绿素等。
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