海洋生物地球化学
的产生与发展
研究员、博导 宋金明
(中国科学院海洋研究所, 青岛266071)
摘 要:对全球环境问题如全球气候变化、全球生态环境变化等的关注导致了海洋生物地球化学的飞速发展,使海洋生物地球化学成为了全球变化研究的核心,本文阐述了海洋生物地球化学的产生与发展及我们实验室近年来这方面研究的主要结果。
关键词:海洋地球生物化学 发展
当今的人类面临着全球气候变暖和全球
生态环境遭到严重破坏等一系列重大环境问
题,海洋占据地球表面积的70 8%,占地球总
水量的96 5%,海洋在全球环境中占据的地位
是首屈一指的[1-3]。海洋可以减缓全球气温
升高的幅度,海洋环境的健康与修复在全球生
态环境变异中起决定性的作用。因此,要解决
全球环境问题就必须面对海洋这个在全球环
境变化中起决定作用的庞然大物,要深入研究
海洋的作用,深层次的海洋学过程是科学家们
必须要研究的,作为海洋学过程核心的海洋生
物地球化学过程就成为了近年来海洋学乃至
全球变化研究的中心,所以有必要对生物地球
化学的产生与发展有一深刻地了解,本文对此进行了阐述,并简要叙述了我们近年来在海洋生物地球化学过程研究方面取得的主要结果。
海洋生物地球化学(biogeochemistry),我们从这个词很容易看出这是一个复合词,是一个多学科交叉的综合产物。下面,我们首先从生物地球化学的产生谈起。
一、生物地球化学的产生
一般认为,生物地球化学这个词最早正式提出是在1939年,前苏联著名的地球化学家维尔纳斯基(W.I.Vernadsky)院士首次创立并发表了系列论文,尔后在1943年,由哈钦森(G.E.Hutchi nson)引入到英文中,这方面的早期研究主要涉及生物体对微量元素的富集,研究生物体与环境中的元素比。这是生物地球化学作为独立研究领域发展的第一个阶段。
实际上,有关生物地球化学的研究远不止始于二十世纪的三十年代,应该说很早以前,
许多科学就注意到了生物过程在元素地球化
学循环中的作用,在这里值得一提的是英国牛
津的地质学家多布尼(C.G.B.Daubeny,1796-
1867),在170年前,他先做化学教授,而后又做
了植物学教授,对火山喷发、大气CO2水平对
石炭纪植物的影响以及臭氧产生的机制进行
过卓有成效的研究[4],这是典型的生物地球化
学综合研究,看来,个人多学科的知识是生物
地球化学产生的基础之一是不容质疑的。
1971年,著名的生态学家奥德姆(E.P.O dum)对生物地球化学循环提出了较清晰的解释,他认为!化学物质包括原生动物体内的所有组成元素,在生物圈内从环境到生物体再返回到环境的特定运转途径,就是所谓的生物地球化学循环?,他并把生物地球化学循环分为两类,第一类是大气圈与水圈贮库中呈气态的物质,第二类是在地球表壳贮库中沉积的物质。在二十世纪七十年代,生物地球化学研究出现了一些重要的进展,是生物地球化学研究发展的第二个阶段,其标志是环境生物地球化学的研究取得了长足进步。
二十世纪七十年代,生物地球化学得到了迅速发展,这期间国际上召开了几次生物地球化学或与之相关的国际会议,如水地球化学与生物地球化学会议(1972)、第四届国际环境生物地球化学会议(1979)等,都出版了会议论文集。这个时期还发表了大量的学术论文及几部有影响的专著,如克伦宾(Krumbein,W.E)的三卷本的!环境生物地球化学与地质微生物学?(1978),尼雷古(Nriagu.S.O.)二卷本的!环境
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宋金明(SONG Ji nming,1964,4~),男,1985年毕业于长春地质学院(现长春科技大学),后在中国科学院海洋研究所获硕士和博士学位。现任中国科学院海洋研究所海洋化学研究室副主任、研究员、博士生导师。主要从事海洋生物地球化学与应用海洋化学研究,已在#中国科学?等重要刊物发表学术论文70余篇,出版#中国近海沉积物-海水界面化学?等专著4部。1999年获国家杰出青年科学基金资助。曾获中国科学院自然科学二等奖(1992)、三等奖(1998)各一项,中国科学院科技进步一等奖(1996)、三等奖(1996)各一项,1998年获山东省委组织部、省人事厅、省科协授予的!山东省青年科技奖?和中共中央组织部、国家人事部、中国科协授予的!中国青年科技奖?,1999年获青岛市委市政府授予的!青岛市青年学术工程技术带头人?称号。
国家杰出青年科学基金(No.49925614)和国家自然科学基金(No.49776300)资助课题。
生物地球化学(1976)?,扎基克(Zajic,J.E.)的!微生物的生物地球化学?(1969)。克伦宾(Krumbei n,W.E)!微生物地球化学?(1983)等,这些专著对环境生物地球化学及微生物地球化学进行了系统的阐述,总结了生物地球化学研究领域自二十世纪三十年代创立以来四十年的研究成果,并为以后的系统打下了基础。
二、海洋生物地球化学的发展
如果说环境生物地球化学是生物地球的化学发展的第二个阶段,那么二十世纪八十年代中期至二十世纪末的海洋生物地球化学显然是生物地球化学发展的第三个阶段。
二十世纪八十年代以来,国际大型研究计划的兴起导致了生物地球化学成为科学家们注重的焦点,其代表是1983年提出,1991年正式开始实施的国际地圈生物圈计划(IGBP),侧重研究物质的生物地球化学循环,其目标是阐述和了解控制地球系统及其演化的相互作用的物理、化学和生物过程,以及人类活动在其中所起的作用,中心目标是为定量评估整个地球的生物地球化学循环和预报全球变化建立科学基础,目前已实施和将要实施的IGBP 中有8个核心计划,即IGAC 、JGOFS 、PAGES 、GC TE 、BAHC 、LOICZ 、GAIM 和GLOBEC,这其中大部分与海洋有关或整个核心计划都集中于生源要素的海洋生物地球化学过程研究,可以说是全球变化研究导致了近年来海洋生物地球化学的迅猛发展。
在整个地球系统中,生物地球化学循环实质上占据并参与了大部分过程,而海洋生物地球化学过程在海洋中成为了控制海洋系统最关键的体系[1,7]。这些我们可从图1地球系统与生物地球化学过程的关系中明确地看出这一点[1]。应该这样说是科学探索自然的进步,对过程研究的强烈需求,
导致了海洋生物地球化学成为了地球科学的核心。
图1 地球系统与生物地球化学过程的关系
海洋生物地球化学是研究海洋环境中生物参与下生源要素或生物有关元素的地球化学过程,目前侧重于对碳、氮、硫、磷、氧、硅等生源要素的研究。碳是海洋生物地球化学研究的核心元素,因此,碳循环也是海洋生物地球化学过程研究的关键之所在[4-8],它的特殊关键地位在于,第一、海洋循环在很大程度上决定了全球气温乃至全球气候的变化趋势;第二、碳循环是海洋生态系持续、发展的基础,因此,决定了海洋生态环境变化的走向,从这两个方面可明确看出海洋碳循环在全球变化研究中作用的极端重要性。海洋碳循环的研究也是围绕全球气候与全球生态变化展开的。
三、海洋生物地球化学研究的重要进展
近年来,我们一直从事中国近海生物地球化学过程研究,在珊瑚礁生态系生源物质循环、近海沉积物-海水界面化学过程、海洋沉降颗粒物及沉积物中的早期成岩作用等几个方面进行了研究,取得了一些重要进展,具体表现在以下几个方面:
1 获得了珊瑚礁生态系中稀有与稀土元素的垂直通量[7]
,并提出了维持珊瑚礁生态系高生产力原因的新观点%%%拟流网理论[1]。珊瑚礁生态系是典型的海洋生态系之一,它最大的特点是存在于周围非常寡营养的水域中,那么高生产力的珊瑚礁是如何保持它这种特性的,这就是科学工作者一直难解的!珊瑚礁营养盐之谜?。近年来,珊瑚礁作为全球变化研究的重点,珊瑚礁生态系研究成为国际海洋学的前沿,我们通过对南沙珊瑚礁生态系的系统研究,提出了维持其高生产力的根本原因是热带相对固着生物对营养物质的吸收,即珊瑚礁是一个特殊的!生物化学反应器?,其中的生物相对于海水来说是相对固着的,不像外海许多生物随海水运动而迁移,这些固着生物可以吸收外界相对寡营养水中的营养物质,且吸收量随海水流速的增大而增加,这些生物起到了寡营养水中营养物质!富集器?的作用,形象地说这些生物类似海中捕鱼用的!流网?,尽管水中的鱼虾较少,但一进入流网区内,鱼虾全被网了下来,而正是这种流水源源不断地向流网区内输送大量的鱼虾,所以由热带相对固着的生物组成的生物化学反应器大量富集外海寡营养水中的营养物质是珊瑚礁生态系高生产力最根本的原因[1]。珊瑚礁生态系中生源物质的快速循环是其维持其高生产力的主要原因。当相对固着的生物富集了寡营养水中大量的营养物质以后,其代谢、排泄与尸体分解又将营养物质释放到水中,沉入到泻湖底部的颗粒进一步分解亦向水体扩散,泻湖内营养物质的循环速度是外海的几十倍到数百倍,营养物质的快速循环维持了珊瑚礁生态系的高生产力[1]。这是目前关于!珊瑚礁营养盐之谜?最新的研究结果。并提出在珊瑚礁生态系中,非生源要素的垂直转移主要依赖于生物过程的新观点[1,2],珊瑚礁内稀有、稀土元素及部分主要元素的垂直转移与海水温度密切相关,部分元素可以成为预测海水温度变化的!指示剂?,可用来反推全球气温变化的趋势,这是对全球海洋通量研究的重要贡献,对珊瑚礁生态系生态系统动力学研究有重要的科学意义。
2 系统研究了中国近海沉积物-海水界面化学过程,建立了一整套界面化学的研究方法[1]。沉积物-海水界面化学过程是近海物质循环的关键控制环节之一,在陆架体系中,沉积物-海水界面附近物质的循环在很大程度上控制和决定其上的海水体系中物质的分布,南沙珊瑚礁泻湖中沉积物向海水提供大量的营养物质,对NH -4N 而言,占其总循环
量的12%[1]
,东海的冲绳海槽海域Cl -向海水的转移量达10 2mmol/(m 2&d),充分表明该区域火山活动的特殊影响[1],所有这些新的结论对研究海洋中的物质循环和近海沉积物-海水界面化学新学科的形成都有重要的作用。
3 提出了评价海洋沉积物氧化还原特性的定量标准,为系统研究海洋中的化学过程奠定了基础[1]。海洋沉积物中的氧化还原过程是变价元素在海洋中的主要控制过程,以往由于海洋沉积物氧化还原特性的复杂性,对海洋沉积物氧化还原特性的描述是定性的,即采用单因素法或多因素分立因
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子评价法,这样也就不可能真正搞清海洋沉积物的氧化还原特性,我们提出了定量评价其特性的评价函数即新概念!氧化还原度(ROD)?,并随之提出了描述沉积物氧化还原电对的!相对平衡度(DRE)?,描述沉积物粒度的纯化学标准!粒度标(GSL)?等一系列新概念,继而提出近海沉积物氧化还原界面在Eh=200mV和ROD=15[1],使海洋沉积物氧化还原特性的研究完全定量化,推进了化学海洋学理论的发展,这一套方法用于渤海沉积物腐蚀环境评价,取得了很好的结果。
4 通过对沉降颗粒物-海水-沉积物复合体系研究,建立了判断沉降颗粒物特源与沉降过程的判定指标与方法[7]。垂直沉降颗粒物中的有机组分到达沉积物-海水界面前,已经过了强烈的生物化学改造,其含有丰富的类异戊二烯酮、醛、醇脂类及类异戊二烯二烯烃(C25HBI)证明了这一点。有机组分主要来源于泻湖内的生物包括细菌,陆生高等植物(主要为人为带入)占较少部分[1,7]。C25HBI主要来源于角刺藻和根管藻。垂直沉降颗粒物中的矿物主要由文石及方解石组成,并含有少量的粒土矿物。文石占70%以上,方解石不超过30%,文石质主要由六射珊瑚、仙掌藻、软体动物提供,垂直沉降颗粒物与表层沉积物的矿物组成极为相似,不同沉积环境其垂直沉降颗粒物的矿物组成完全不同[1]。
5 建立了我国近海沉积物早期成岩作用的数学模型,得到了一系列有价值的化学动力学参数[1]。将!扩散-平流-反应?模式引入早期成岩作用研究,建立反应项,得到在南黄海沉积物中硅溶解的一级动力学常数为0 00142a-1,有机磷分解的一级动力学常数在0 00171~0 00231a-1,SO2-4还原的速率在表层超过1m mol/(dm3&a),在辽东湾,通过反应速率得到的卤素与碳(有机部分)的计量系数F/C=0.12,Br/C= 10 37~6.4)?10-9[1],显然这些化学动力学参数的获得对研究生源物质的循环具有重要的价值。
目前,海洋生物地球化学研究正方兴未艾,所揭示的规律必将大大促进人类利用海洋来减缓全球环境变化的认识与行动。
参考文献
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Origination and Evolution of Marine Biogeochemistry
Professor SONG Jinming
(Institute of Oceanology,Chinese Academy of Sciences,Qingdao266061)
Abstract:The results o f the global changes p otentially have enormous consequences for the functionary o f the earth system and the well being o f human endeavors.Focuses on the global environmental problems such as world climate chenges,e coenvironment worsening have been accelerting the evolution o f marine biogeochemistry.In this pap er,the origination and evolution o f marine biogeochemistry,the main pro gresses in ou laboratory are induced.
Key words:biogeochemistiy,development
(责任编辑:李克勤) 21世纪青年学者论坛
我校海洋科学学科建设的思考 研究生处 我校是一所以海洋、水产为主要特色的大学，《全国科技兴海规划纲要》（2008～2015年）已经明确发展海洋经济、学校的发展一直与广东海洋经济事业发展和海洋发展战略紧密相结合。广东海洋大学肩负着培养海洋科技人才，推进海洋科技创新的历史重任。因此，建设海洋科学学科，培养是学校的使命所在。 一、海洋学科的学科结构 我国海洋科学的学科建设，厦门大学的历史最为久远，是我国海洋科学研究的发祥地，始于1946年。现在我国海洋科学有的两个国家级重点学科，分别是厦门大学和中国海洋大学。海洋科学一级学科博士点共有3个，别是厦门大学、中国海洋大学和中国科学院海洋研究所。这两所大学是我国海洋科学学科建设的领头羊，下面就对这两所学校的学科结构进行分析，希望能从这两所大学的海洋学科的构架对我们学校海洋学科发展思路有所启发。 1、中国海洋大学： 中国海洋大学的海洋环境学院，有海洋科学，海洋学，海洋管理，大气科学和应用气象学5各本科专业。(070601)气象学，(070602)大气物理学与大气环境，(070701)物理海洋学，(070720)应用海洋学（自设），(070721)海洋资源与权益综合管理（自设），(077203)流体力学6各硕士点；070601气象学；(070602)大气物理学与大气环境；(070701)物理海洋学；(070720)应用海洋学（自设）和(070721)海洋资源与权益综合管理（自设）5个博士点。 2、厦门大学 本科专业：环境科学、海洋科学、海洋技术，拥有海洋科学一级学科硕士、博士点和一级学科下二级学科的所有的硕士点和博士点。厦门大学是我国海洋科学学科发展最好的一所大学，在物理海洋学科中以水声遥测遥控、河口近岸物理海洋学和海洋环境动力学为主要研究方向。在海洋化学学科中以海洋生物地球化学，同位素海洋化学，河口化学，海洋环境化学，海洋有机地球化学等研究方向。在海洋生物学科中以海洋浮游生物学、鱼类学、底栖无脊椎动物学、海洋动物生态学为主要研究方向。在海洋地质学科中以海洋资源（油气、矿产）、海洋环境、海岸工程为主要研究方向。 二、我校海洋科学学科结构现状： 本科专业有海洋科学，海洋技术，大气科学和环境科学等专业。本科专业与中国海洋大学和厦门大学没有太大的区别。我校现在仅有海洋生物学一个二级学科的硕士点，有海产经济动物发育生物学和海洋生物环境与资源保护两个方向。在我校申报博士授权单位规划中，海洋科学作为授权学科规划有海洋生物学、
海洋科学导论复习题 第一章绪论 2.海洋科学的研究对象和特点是什么？ 海洋科学研究的对象是世界海洋及与之密切相关联的大气圈、岩石圈、生物圈。 它们至少有如下的明显特点。首先是特殊性与复杂性。 其次，作为一个物理系统，海洋中水—汽—冰三态的转化无时无刻不在进行，这也是在其它星球上所未发现的。 第三，海洋作为一个自然系统，具有多层次耦合的特点。 3.海洋科学研究有哪些特点？ 海洋科学研究也有其显著的特点。首先，它明显地依赖于直接的观测。 其次是信息论、控制论、系统论等方法在海洋科学研究中越来越显示其作用。 第三，学科分支细化与相互交叉、渗透并重，而综合与整体化研究的趋势日趋明显。 5.中国海洋科学发展的前景如何？ 新中国建立后不到1年，1950年8月就在青岛设立了中国科学院海洋生物研究室，1959年扩建为海洋研究所。1952年厦门大学海洋系理化部北迁青岛，与山东大学海洋研究所合并成立了山东大学海洋系。1959年在青岛建立山东海洋学院，1988年更名为青岛海洋大学。1964年建立了国家海洋局。此后，特别是80年代以来，又陆续建立了一大批海洋科学研究机构，分别隶属于中国科学院、教育部、海洋局等，业已形成了强有力的科研技术队伍。目前国内主要研究方向有海洋科学基础理论和应用研究，海洋资源调查、勘探和开发技术研究，海洋仪器设备研制和技术开发研究，海洋工程技术研究，海洋环境科学研究与服务，海水养殖与渔业研究等等。在物理海洋学、海洋地质学、海洋生物学、海洋化学、海洋工程、海洋环境保护及预报、海洋调查、海洋遥感与卫星海洋学等方面，都取得了巨大的进步，不仅缩短了与发达国家的差距，而且在某些方面已跻身于世界先进之列。 第二章地球系统与海底科学 3.说明全球海陆分布特点以及海洋的划分。 地表海陆分布：地球表面总面积约5.1×108km2，分属于陆地和海洋。 地球上的海洋是相互连通的，构成统一的世界大洋；而陆地是相互分离的，故没有统一的世界大陆。在地球表面，是海洋包围、分割所有的陆地，而不是陆地分割海洋。
1.生物圈：生命活动的范围包括水圈，大气圈，浅层岩石圈。 有机圈：生物及其产生的有机质分布空间。它不仅包括生物圈，而且包括沉积岩石圈。 2.地球化学界面：是指Eh值或pH值的某种特定值或某种特定界限，特定的矿物或沉积物只在界限的一边存在，不在界限的另一边存在。 3.有机物界面：指位于Eh值为0的界面（界限），有机物在下方为还原环境，有机物能够保存，在上方为氧化环境，有机物不能保存。 4.沥青A：使用有机溶剂直接从沉积物或岩石中直接提取的可溶有机物。 沥青B：从已抽取沥青A的沉积物或岩石的残积物，经过高温热解再用有机溶剂提取的有机物。 沥青C：从已抽取沥青A的沉积物或岩石的残余物，经过酸（HCL)的处理后，再用有机溶剂提取的有机物。 5.氯仿沥青A组分：（1）油质：即溶于石油醚而不被硅胶吸附的沥青部分。（2）胶质：用苯和乙醇—苯从硅胶中解析的产物。（3）沥青质：溶于氯仿而不溶于石油醚的沥青部分。 6.干酪根：泛指一切不溶于常用有机溶剂的沉积岩中的有机质。 7.有机显微组分：能在显微镜下辨认出来的有机组分。 8.稳定碳同位素δ13C值：是指稳定13C与12C相对原子丰度比值。 9.干酪根的类型：一，据生物来源分类可以分为腐泥型和腐植型。二、根据显微组分、如果干酪根主要由某一显微组分组成，即称它为这种
干酪根。三、根据干酪根元素分类法:可将干酪根划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型。 10.腐泥型干酪根：主要由产烃能力高的腐泥质（类脂化合物，蛋白质）组成的干酪根。 腐殖型干酪根：主要由产烃能力低的腐殖质（高等植物组分，木质素，丹宁，纤维素）组成的干酪根。 11.有机质的成熟度：是指有机质的热演化水平，是沉积有机质在低温升高的条件下有机质化学性质和物理性质的总和。 12.生烃演化模式：是指有机质在生烃演化过程中所表现的基本规律的总和。 13.生油门限：是指沉积盆地中干酪根开始热降解生烃作用的起始成熟度或深度。跨越这一成熟度或深度后，干酪根便开始有效的生烃作用。 液态窗：油气大量生成的温度范围65.6—149. 14.未熟—低熟油：是指所有非干酪根晚期热降解成因的各种低温早熟的非常规油气，包括在生物甲烷气生烃高峰之后，在埋藏升温达到干酪根晚期热降解大量生油之前，经由不同生烃机制的地温生物化学反应生成并释放出来的液态和气态烃。 15.生物标志化合物：是指油气中和沉积有机质中源于生物具有的特征，稳定的碳骨架，在油气生成过程中没有或很少发生变化，能追溯和识别其原始先质的碳骨架化合物。 16.质谱图：化合物在电子的轰击后，会根据化合物结构属性离解成
《海洋要素计算与预报》的课程特点与教学建议针对《海洋要素计算与预报》课程特点及教学实践中存在的问题，提高该 课程教学质量和授课效果的对策主要为：加快正式教材的編辑出版，克服当前“无教材”可用的尴尬局面;通过理论内容物理图像化，增强学生课堂参与度，展示当前热点研究成果;积极保持良好的备课、授课态度，采用多种手段充分调动毕业班学生对该课程的学习积极性。 标签：《海洋要素计算与预报》;课程特点;教学方法;困境;对策 《海洋要素计算与预报》（以下简称《海洋要素》）是绝大多数中国高等院校海洋科学类专业本科生培养方案中设置的一门重要的专业必修课程，其总学时一般不少于48个学时。海洋要素的分析、计算与预报是各涉海专业和涉海行业在具体业务工作中共同关心的问题，也是海洋科学类专业本科生务必掌握的一门基本的专业技能。随着中国海洋科技的迅猛发展，特别是近年来海洋强国战略的提出，使得海洋环境要素预报中应用的各种要素计算方法取得了长足的进步。尽管如此，《海洋要素》课程内容有着其自身的特点和特殊性，在现阶段教学实践环节中也暴露出一些问题亟待合理有效地解决。 一、《海洋要素》课程特点与教学困境 1、课程特点 该课程重点介绍基本海洋环境要素包括潮汐、海流、温盐特征、海浪、海冰等的分析与预报方法，其与另一门海洋科学类专业必修课《物理海洋学》比较，前者重应用方法学习，后者重基本理论学习。此外，每一种海洋要素的讲授都需要注意其各自的特点，结合我们自身教学经验归纳概括如下： 潮汐部分主要讲授长期、中期、短期资料分析以及潮汐特征值计算，掌握这些分析、计算方法的前提就是要真正理解潮汐各引潮力势的理论导出及调和分析，亦即调和常数的物理含义，而这将涉及到大量且繁琐的理论推导，因此成为潮汐预报这一章的难点。 海流部分重点介绍各类海洋学问题对应的动力学方程（组）及其数值求解方法，其中数值求解方法将涉及到对动力学方程的差分近似和多种开边界条件的定义与设置，而这又将涉及较为复杂的数学推演过程，由此成为这一章的难点。 海水温盐主要是围绕以下诸多方面展开，包括中国近海海洋季节的划分，海水温盐密度预报方法，其中又包括经验预报法、统计预报法和数值预报法，此外还有海洋水团的定义、强度、变性、形成过程及其判断方法，海洋跃层与锋面动力结构，最后是海水温盐度资料处理及温盐图解法的应用等等。由此可见，该章所要讲授的内容之多，如何讲得详略得当，且让学生融会贯通是这一章的教学难点。
海洋污染与海洋环境保护[课件资料] 海洋污染与海洋环境保护 二十一世纪是海洋的世纪，“海洋权益”“海权之争”……越来越成为人们耳熟能详的名词，海洋既是人类生存的基本空间，也是国际斗争的重要舞台，海洋环境是我们维护海洋权益的重要平台，因此，海洋污染与海洋环境保护就必然成为不可忽视的问题。 “海洋污染”在地理学、环境地理学上的定义是人类活动排放的污染物进入海洋中，破坏海洋生态系统，引起海水质量下降的现象。就海洋科技、海洋科学、环境海洋学学科来讲是指人类直接或间接地把物质或能量引入海洋环境，以致发生损害生物资源、危害人类健康、妨碍包括渔业在内的海洋活动、损害海水使用素质和降低或毁坏环境质量等有害影响。海洋污染改变了海洋原来的状态，损害海洋的生物资源，妨碍捕鱼和人类在海上的其他活动，使海洋生态系统遭到破坏，损坏海水质量和环境质量，最终危害人类健康。海洋污染主要发生在靠近大陆的海湾，由于密集的人口和工业，大量的废水和固体废物倾入海水，加上海岸曲折造成水流交换不畅，使得海水的温度、pH、含盐量、透明度、生物种类和数量等性状发生改变，对海洋的生态平衡构成危害。目前，海洋污染突出表现为石油污染、赤潮、有毒物质累积、塑料污染和核污染等几个方面。由于污染已造成渔场外迁、鱼群死亡、赤潮泛滥、有些滩涂养殖场荒废、一些珍贵的海生资源正在丧失。 由于海洋是一个完整的水体，海洋本身对污染物有着巨大的搬运、稀释、扩散、氧化、还原和降解等净化能力。但这种能力并不是无限的，当局部海域接受的有毒有害物质，超过它本身的自净能力时，就会造成该海域的污染。海洋污染物通过风、陆上径流、沿海工程建设、人类海上活动排放入海。根据污染物的性质和毒性，以及对海洋环境造成的危害方式，主要的污染物有农药;石油及其产品;重金属
海洋环境研究报告 什么是“海洋环境”？ 答：地球上海和洋的总水域，按照 海洋环境的区域性可分为河口、海 湾、近海、外海和大洋等，按照海 洋环境要素可分为海水、沉积物、 海洋生物和海面上空大气等。海洋 环境指地球上广大连续的海和洋的 总水域。包括海水、溶解和悬浮于 海水中的物质、海底沉积物和海洋 生物。是生命的摇篮和人类的资源 宝库。随着人类开发海洋资源的规 模日益扩大，已受到人类活动的影 响和污染。 地球上连成一片的海和洋的总水域，包括海水、溶解和悬浮于水中的物质、海底沉积物，以及生活于海洋中的生物。因此海洋环境是一个非常复杂的系统。人类并不生活在海洋上，但海洋却是人类消费和生产所不可缺少的物质和能量的源泉。随着科学和技术的发展，人类开发海洋资源的规模越来越大，对海洋的依
洋对人类的影响也日益增 大。在古代,人类只能在沿 海捕鱼、制盐和航行，主 要是向海洋索取食物。到 现代，人类不仅在近海捕 鱼，还发展了远洋渔业；不仅捕捞鱼类，而且还发展了各种海产 养殖业；不仅在沿岸制盐，还发展了海洋采矿事业，如在海上开 采石油。此外，还开发了海水中各种可用的能源,如利用潮汐发电 等。海洋现在已成为人类生产活动非常频繁的区域。20世纪中叶 以来，海洋事业发展极为迅速,现在已有近百个国家在海上进行石 油和天然气的钻探和开采；每年通过海洋运输的石油超过20亿吨； 每年从海洋捕获的鱼、贝近1亿吨。随着海洋事业的发展，海洋 环境亦受到人类活动的影响和污染。目前，海洋环境研究工作的 主要任务之一，是探索保护海洋生态系统的途径和方法。 上文中说到了“地球上连成一片的海和洋的总水域”。那么， 什么是海和洋呢？ 根据海洋形态和水文特征等，可把海洋分成主要部分和附属部分。 前者叫洋，后者叫海、海湾或海峡。 洋 洋一般远离大陆，面积广阔,水深在2000米或3000米以上， 盐度、水温不受大陆影响，季节变化小，透明度大，有独立的潮
海洋要素计算作业之二——潮汐（威海2013年五月份） 一．本次潮汐调和分析共选取了十三个分潮： MSf，Q1，O1，K1，P1，K2，N2，M2，S2，MK3，M4，MS4，M6 为使您查看方便，将本次大作业的放在本文件夹各文件内，具体参考如下： 1.原数据为：qd.dat; 2.Fortran编程见该文件夹内：tide.f90文件； 3.求各分潮调和常数H、g的值及其中间过程得到的各值见：qd_tide.dat文件；二．对比回报值和实测值： 1. 回报1968年一月份的水位值见：huibao.dat； 2. 用matlab绘制的潮汐过程曲线见：潮汐过程曲线.bmp 3. 用给定的六个分潮求得的高潮和低潮发生的时刻及潮位值见—：gaodichao.dat; 运行tide.f90后求得威海地区2013年5月份的平均潮差。 由图可知：由于只计算了一个月的潮汐数据，所以回报值和实测值相符的不是很好，如果计算一年的数据，应该会取得比较良好的结果。
三．程序 %% 潮汐过程曲线图 clear,clc %% huibao=load('G:\chaoxi\huibao.dat'); % huibao=fread(fhuibao); shice=load('G:\chaoxi\qd.dat'); % shice=fread(fshice); %huibao_y=zeros(1,12*62); %shice_y=zeros(1,12*62); huibao=double(huibao'); huibao_y=double(huibao(:)); %shice_y=reshape(shice',1,[]) %for i=1:12; % for j=1:62 % huibao_y(i)=huibao(i,j) % shice_y(i)=shice(i,j) %end %end shice=double(shice'); shice_y=double(shice(:)); x=linspace(1,31,length(huibao_y)); plot(x,huibao_y,'r-') hold on plot(x,shice_y,'b-') title('威海(37°31′N ,122°08′E)2013年五月潮汐调和分析图') legend('回报值','实测值') xlabel('时间（2013年五月份）') ylabel('水位（m）')
海洋生态学复习思考题2014 第一章绪论 1.海洋生态学的十大主要研究内容是什么？请具体说明。 –海洋初级生产力总量的研究 –微型和超微型浮游生物研究 –海洋新生产力研究 –海洋生态系统食物链、食物网的研究 –海洋微型生物食物环研究 –大海洋生态系统的研究 –全球海洋生态系统动力学研究 –生物泵及海洋对大气二氧化碳含量的调节作用研究 –热液喷口和冷渗口特殊生物群落的研究 –保护海洋生物多样性的研究 (具体说明看课件） 2.什么是海洋生态学研究的重要任务？ 答：探讨人与环境的协调关系和对策，以达到可持续的生物圈的目的。（这是现代生态学发展的明显趋势。也是海洋生态学的研究的重要任务。） 3.哪三个研究领域为生态学优先发展的领域和当前急需解决的问题？ 答：①全球变化(global change)，包括气候、大气、陆地和水域变化的生态学原因和后果； ②生物多样性(biodiversity)，决定生物多样性的生态因子和生态学意义，全球性和区域性 变化对生物多样性的影响； ③可持续的生态系统(sustainable ecosystern)，探讨可持续生态系统的生态学原理和策略以 及受损生态系统的恢复与重建的原理和技术。以上三个优先研究领域实际上阐明了生态学优先发展的领域和当前急需解决的问题。 4.厄尔尼洛现象和南方涛动如何影响海洋环境和全球气候，举例说明。（看文献，写作业，ppt） （作业，自整理） 第二章海洋与海洋生物间的相互关系 1. 基本名词： 温跃层——是位于海面以下100—500m之间、温度和密度有巨大变化的薄薄一层，是上层的薄暖水层与下层的厚冷水层间出现水温急剧下降的层。 热常数——指有效温度（即高于生态学零度以上的温度）和发育持续时间的乘积。 K=N(T-T0) K为该生物所需的有效积温，N为天数，T为当地该时期的平均温度，T0为该生物生长活动所需的最低临界温度（生物零度） 海洋生物的垂直移动——海洋动物在夜晚升到表层，随着黎明的来临又重新下降。光是影响动物昼夜垂直移动的最重要的生态因子。 生态位——指一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。 补偿深度——：在某一深度层，植物24小时中光合作用所产生的有机物质全部为维持其生命代谢消耗所平衡了，没有净生产量，这样的深度为补偿深度 临界深度（the critical depth）：在这个深度上方整个水柱浮游植物的光合作用总量等于其呼吸消耗的总量。临界深度通常大于补偿深度。 利比希最小因子定律——一“植物的生长取决于处在最小量状况的必需物质”。当环境中某物质的
海洋调查方法 1.绪论，为什么要学习海洋调查方法，海洋调查对海洋科学发展的贡献，如何学习海洋调 查 2.海洋调查之深度测量 3.海洋调查之温度测量 4.盐度测量及海水透明度、水色、海发光测量 5.水深、水温及采样实习 6.如何实现海流测量 7.分析海流观测的特点和调查方案 8.海流观测实习 9.海洋潮汐水位观测 10.海浪观测 11.海洋气象观测 12.海洋遥感、浮标及潜标观测 13.重要海洋观测计划介绍 14.针对特定科学问题，如何制定海洋调查方案，实施海洋调查 1. 水深测量的目的与意义？ （1）了解海底地形、地貌的分布状况 （2）海底地貌地形的分布状况对海面航行的船只避免搁浅、触礁，对海中潜艇 的隐蔽、防御，对建造海上建筑物、海洋工程以及渔业养殖业的经营都是必要的资料。借 助于水深测量来了解海底地形的分布状况，对国防和国民经济建设具有很重要的意义。 2. 列出海温测量与盐度测量的仪器。 1、液体温度计表面温度计（表面）颠倒温度计（深层 2、机械式温度计 3、电子温度计：热电式温度计电阻式温度计电子式温度计晶体震荡式温度计 4、玻璃液体温度计 5、颠倒温度计测温 6、温深系统测温：深自计仪（CTD、STD），电子温深仪（EBT），投弃式温深仪（XBT） 3. 什么是冰期，我国哪些海域易出现海冰？ 冰期指冰维持的时间，自出现冰之日起至冰消失的时间段 4. 什么是验潮零点 是记录潮高的起算面，其上为正值，其下为负值。一般来讲，验潮零点所在的面称为"潮高基准面"，该面通常相当于当地的最低低潮面。 5. 给出遥感卫星传感器的种类。可见光传感器红外传感器微波传感器 6. 列出海面气象观测的项目 能见度、云、天气现象、风向、风速、空气的温度和湿度、气压、降水量 7. 介绍水色和海发光的观测方法。 水色：观测透明度后，将透明度盘提到透明度值一半的位置，根据透明度盘上所呈现的海水 颜色，在水色计中找出与之最相似的色级，并计入水温观测记录表中。 海发光：根据海发光的征兆，目测判定海发光的类型和等级，并记入表中，为能感觉出微光，观测前，观测者应在黑暗环境中适应几分钟，地点应选在船上灯光照不到的黑暗处。海 发光只在夜间观测，连续观测站，在20、23和02时观测，大面观测站船到站观测，但两站 间的航行中要观测一次，海滨观测站在每天天黑后进行一次海发光观测。 8. 什么是海洋工程？ 应用海洋基础科学和相关技术学科，从工程角度开发利用海洋。
《海洋环境管理》答案（得分92分） 考生：宋德才本考试时长60 分钟，共30 道题，满分100 分。 在下列各题的四个选项中，只有一个答案是符合题目要求的。 第1题下列选项中，不属于环境优先污染物特点的选项是（）【2分】A.容易降解B.有生物积累性C.致畸形D.有毒性本题答案： A 第2题对于海洋环境管理，不是按照环境管理空间范围划分的选项是（）【2分】A.海岸带环境管理B.河口环境管理C.海港环境管理D.大洋环境管理本题答案：C 第3题我国目前的环境标准体系由两级五类构成，下列不属于五类的是（）【2分】A.环境基准B.污染警报标准C.污染物排放标准D.环境保护基础标准本题答案：A 第4题海洋环境质量现状调查与评价，包括哪些内容?下列选项不正确的是（）【2分】A.制定环境事故风险分析与评价实施方案B.建设项目所在海域和区域的社会环境与社会经济活动现状 C.建设项目周围海域海洋功能区划和海洋环境保护规划 D.制定环境质量现状调查与评价实施方案本题答案：A 第5题建设海洋自然保护区具有多方面的作用，下列选项不属于其作用的是（）【2分】A.保护海洋生态过程和生命维持系统 B.海洋生物单一性的基地 C.保留海洋自然条件的天然“本底”和“原始”风貌D.科学研究的天然现场本题答案： B 第6题下列选项中，不属于环境污染的选项是（）【2分】A.水污染B.大气污染C.城市垃圾污染D.土地沙漠化本题答案：D 第7题关于有机化合物对海洋的污染及其危害，其来源主要有化工、石油化工、医药、农药、杀虫剂、除草剂等，其危害不包括下列哪一方面?（）【2分】A.易被海洋生物富集B.毒害海洋生物，抑制浮游植物光合作用，生长和繁殖 C.通过食物链，毒害人类D.为海水表层浮游藻类提供营养物质本题答案：D 第8题下列选项，不属于海上倾倒区的选划程序的是（）【2分】A.提出倾废申请B.初步审查和组织倾倒区选划 C.组织倾废区环境监测D.审批本题答案：C 第9题在沿岸区堆放、弃置和处理固体废物的管理措施方面，下列选项不正确的是（）【2分】A.禁止在岸滩区擅自堆放、弃置或处理固体废弃物B.临时堆放和处理固弃物的，应履行审批手续，只有经行政主管部门审查批准后，才可临时堆放和处理 C.即使批准的，使用单位或个人，也要按要求建造防护堤主防渗漏、防扬尘等设施，保证在使用过程中废弃物入海的发生D.被批准的废弃物堆放场和处理场，使用单位可以堆放、处理未经批准的其他种类废弃物本题答案：D 第10题海洋环境监测的分类，按其实施周期长短和目的性质可分为多种类型，下列选项不属于该种划分的是哪一项?（）【2分】A.例行监测B.临时性监测C.应急监测D.测定海洋环境中物理量及其状态的物理监测本题答案：D 多项选择题，在下列每题的四个选项中，有两个或两个以上答案是正确的。
第十六届全国有机地球化学学术会议论文摘要集 前言 2017年12月9日至12月11日，第十六届全国有机地球化学学术会议在美丽的山城重庆市召开。本届会议主题是古老油气系统中的地球化学，由中国石油学会石油地质专业委员会、中国地质学会石油地质专业委员会和中国矿物岩石地球化学学会沉积学专业委员会联合主办，中国石油勘探开发研究院、中国石油西南油气田分公司和中国石油天然气集团公司天然气成藏与开发重点实验室联合承办。 本届会议共收到来自中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司、中国海洋石油总公司、国土资源部、中国科学院、高等院校、农业部等各下属56个单位的论文摘要604篇，内容涉及烃源岩与煤地球化学、石油与天然气地球化学、油气生成与成藏地球化学、非常规油气地球化学、深层-超深层油气生成与演化、分子同位素有机地球化学、生物与环境有机地球化学和地球化学实验技术与方法等多个方面，充分反映了我国近年来有机地球化学及相关学科领域研究取得的新理论、新技术成果及未来发展趋势等。 第一届全国有机地球化学学术会议于1982年5月27日－31日贵阳市举行。我国有机地球化学经过近40年的不断发展，已经从常规油气勘探领域拓展到了页岩气、煤、生物和环境等几大主要研究领域，为我国国民经济发展和社会进步作出了重要贡献。全国有机地球化学学术会议是促进有机地球化学相关领域创新、发展与应用的平台。近年来，油气勘探领域逐渐向深层和非常规油气发展，油气资源的勘探难度越来越大，对油气基础地质研究和有机地球化学实验分析技术的需求也越来越高。我们相信，第十六届全国有机地球化学学术会议的召开，将对推动我国主要含油气盆地剩余油气资源勘探、深层－超深层油气勘探和非常规油气勘探、生物与环境有机地球化学研究发挥重要作用。 本论文摘要汇编在编辑过程中，对部分稿件的格式进行了修改和压缩。由于时间仓促，难免有疏漏之处，望作者和读者谅解。 第十六届全国有机地球化学学术会议秘书处 2017年12月
题目：宋体，二号字，段落30磅，段后空1 行 ——副标题（如有副标题，用三号字段落20磅） 作者（仿宋四号字，15磅） 摘要：（两端缩进两字，“摘要”黑体六号，摘要正文，宋体六号，段落13磅）钙同位素是近20 a 来才被人们 关注的海洋中阳离子同位素，通过对东北印度洋近30 万a 来冰川旋回中浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer 壳体δ44Ca 的研究，并与δ18O 和δ13C 的对比分析给出了冰川旋回中水圈、气圈、生物圈的Ca 循环和C 循 环的一般模式：当大洋生产力升高时，由于海洋生物构建硬体的需要取走大量CaCO3，生物固定Ca2+和CO2的 “泵”功能增强，海水中δ44Ca 值升高，引起大气CO2浓度降低，促进了全球气候变冷；当大洋生产力降低、生 物总量减少时，生物对Ca 同位素 关键词：（宋体六号，关键词之间用分号隔开，段落13磅） (正文段首缩进两个汉字，宋体五号，段间距15磅，段落中，选择两端对齐，中文版式中，选择“按中文习惯控制首尾字符”、“自动调整中文和西文的间距”、“自动调整中文和数字的间距”。) 渤海是一个典型的半封闭海湾，除了渤海海峡北部的深槽外，其他海域的水深都较浅，平均水深约为17 m。渤海包括3 个海湾，东北的辽东湾、西部的渤海湾和南部的莱州湾。渤海湾泥质海岸带是中国北方滨海平原的最新成陆地带，也是第四系地层发育较为完好的地区[1-2]。渤海湾西北岸全新统地层的一个典型特征是发育了数量众多、规模巨大的埋藏牡蛎礁体[3]。迄今已发现30 余处，自中全新世以来均有分布，最新的是存活于现今渤海湾的活牡蛎礁体[4]。 1材料和方法(一级题目，宋体，四号字，段落15磅，前回车空一行，段落里段后空0.5行) 大吴庄埋藏牡蛎礁体位于渤海湾西北岸牡蛎礁平原的东北部( 图1 )，牡蛎礁体厚约6 m，被厚约4 m的泥质沉积物所覆盖（王宏等，2006）。14 个系统的生物壳体14C 年代测定与校正结果表明，该礁体始建于7 200 cal. a BP……。 1.1二级标题，黑体，五号字，段落15磅，段前段后各空0.2行 1.1.1 三级标题，宋体五号字，标题后空2个汉字接排正文。 图题、表题均黑体六号字，段落13磅，居中或居右，除图题和表题外的文字说明用宋体6号。 表格均为三线制，首线和末线线宽1磅，中线0.5磅 图和表的英文标题均为Times New Roman 白体 参考文献：（参考文献正文用宋体六号字，段落用13磅，详见国家标准GB/T 7714－2005《文后参考文献著录规则》） [1] Altshuler B, Pasteenack F, Currie L A, et al. Statistical measures of lower limit of detection of a radioactivity counter[J]. Health Physics, 1963, 9(2): 149-154. [2] Currie L A. Limit for quantitative detection and quantitative determination[J]. Analytical Chemistry, 1968, 67(3): 586-593. [3] 王宏, 范昌福, 李建芬, 等. 渤海湾西北岸牡蛎礁研究概述[J]. 地质通报, 2006, 25(3): 314-331. [4] 阎玉钟, 王宏, 李凤林. 渤海湾西岸BQ1孔揭示的沉积环境与海面波动[J]. 地质通报, 2006, 25(3): 357-358. [5] Jones E P. Air-sea interaction (instrument and methods) [C]. New York: Plenum Press, 1980, 433-445. [6] 国家环境保护总局.《海水水质标准》(GB 3097-1997) [S]. 北京: 中国环境科学出版社, 1997, 15-21. [7] 周爱国, 蔡鹤生. 地质环境质量评价理论与应用[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1998: 70-83.
填空 1.海洋环境科学总体上是一门研究人类社会发展活动与海洋环境演变规律 之间相互作用关系、寻求人类社会与海洋环境协同演化和持续发展途径与方法的科学。 2.引发海洋环境变化的因素很多，其中气候变化和人类活动是引发海洋 环境变化的最大外在动力。 3.太阳辐射是海洋环境中最重要的环境要素之一，是海洋生产力的主要最终 能量来源。 4.海洋污染生态效应的基本类型包括：组成变化类型、结构变化类型、 功能变化类型、基因突变类型、生理变化类型、个体形态类型、综合变化类型。 5.海洋环境的自净能力包括：物理净化、化学净化、生物净化。 6.海洋水文观测方式主要有：大面观测、断面观测、走航观测、连 续观测、同步观测。 7.海洋环境监测分类为：研究性监测、监视性监测、海洋资源监测、 海洋权益监测、海洋监测、基线调查、常规监测、定点监测、应急监测、专项调查。 8.退化海洋环境的生态修复方法主要有减少污染物入海量，改善水质、生境 修复、生物修复。 9.海洋环境科学是综合应用海洋科学各分支学科知识，运用环境科学 的研究方法，结合社会、法律、经济因素，实施保护海洋环境及其资源的综合性新应学科。 10.海洋环境要素主要包括太阳辐射、海区气候、海水环境要素、 波浪、潮汐、海流、主要生物类群、生态系统等。 11.海洋自然灾害是由风、潮、浪、冰、雾等自然过程引发的，主要有热带气 旋、风暴潮、海啸、巨浪、海雾。 12.海洋污染生态效应分为海洋个体污染效应、海洋群体 污染效应、海洋生态系统污染效应三个层次。 13.海洋污染生态效应发生机制主要包括：物理机制、化学机制、 生物机制、综合机制。 14.海岸带地质灾害主要指在海岸附近发生的土地盐渍化、海水入侵、 海岸侵蚀、地震、沙土液化和滑坡等。 15.光照强度和温度是决定潮下带下限深度的重要环境因子。 16.人类活动对海洋环境的影响主要有：滩涂围垦、海洋污染、海洋 资源利用、河流水利工程和流域土地利用方式。 17.全球自然灾害造成的经济损失60%源于海洋灾害。 18.海洋环境容量指在一定的自然、经济条件下，结合各海域的使用功能及其环 境质量管理目标、预测该海域允许排放的污染物最大量。
海洋生物学 一、名词解释 1.初级生产者: 具有光合作用或者化能合成作用将简单无机物合成高能有机物质的细菌、藻 类或其它绿色植物，处于第一营养级。 2.河口：河流进入海洋的区域，该区域的盐度在淡水与海水之间变化。 3.赤潮：指海水中含有大量氮、磷等营养物质而使藻类等生物大量繁殖，造成水质恶化，水 中缺氧，鱼类大量死亡。 4.溶解潜伏热：1克的冰在同样温度下溶解为1克的水所产生的热量。 5.孤雌生殖：只有雌性个体参与的单性生殖方式。 6.光照层：海洋中的表层，在该水层中的光线能够保持海洋植物的光合作用。 7.浮游植物：在海洋中随水漂流的微型植物，个体多小于20微米。 8.牧食食物链：生物链的起点为活的海洋藻类，可以是浮游植物、也可以是大型藻类。 9.共生关系：对共生生物和宿主都有利的关系 10.潮间带：海岸张周围涨潮时的海平面与退潮时海平面之间的地区，称为潮间带，即位于低 潮线与高潮线之间的地区。 11.Salinity：水中总的含盐量称为盐度，以千分比的形式表示。 12.最低含氧带：在水深1000米左右，由于水中动物的呼吸作用和微生物的分解作用消耗氧 气的速度与氧气的产生速度相当，而导致溶氧量低的地带。 13.生物地球化学循环：环境中的各种元素沿着特定的路线运动，由周围环境进入生物体，最 终又回到环境中。其路线包括有生命阶段和由元素的基本化学性质所决定的无生命阶段，共同组成此循环。 14.食物链：能量和营养沿着生态系统中有生命活动的生物群落所经历的路线称为食物链，分 为牧食链和碎屑食物链。 15.寄生：存在于两种生物之间，一方受益，一方受到损害，受到损害的生物为前者提供营养 物质和栖息场所。 16.游泳生物：具有自主游泳能力和生物。即可以抵抗波浪而游动的生物。 17.海洋生物学：海洋生物学是研究生活在海洋中的生命有机体的科学。 18.归纳：由各个独立的观察结果而得到普遍性原理的过程。 19.演绎：从普遍性的原则推理出特定结论的过程。 20.大陆架：大陆边缘最浅的地方 21..熔化潜热：熔化潜热是指当物质加热到熔点后，从固态变为液态或由液态变为固态时吸 收或放出的热量。 22.盐度：是指海水中溶解物质质量与海水质量的比值 23.表层流：在近岸区域自海面向下至1—3米水层的流动；在深海区域，自海面往下至10米 水层内的流动。 24.初级生产力：当自养生物生产的有机物多于其呼吸所消耗的有机物时，净增 25.长的有机物
地球化学的现状及其在矿产勘探中的应用 摘要地球化学是地学的一门年轻的分支学科，是化学与地学各领域相结合的产物。随着科学技术的飞跃进步，地球化学的研究手段更加先进，研究领域不断扩大，原有分支迅速发展，同时新的分支相继出现。目前地球化学在地质探矿、环境保护、农业生产、灾害预报等领域发挥着重要的作用，已逐渐成为地球科学最活跃、最有生命力的学科之一。本文主要介绍地球化学的发展现状，同时结合矿产勘探实际工作来论述地球化学在地质找矿中的重要作用。 一、地球化学的现状 虽然地球化学思想的萌芽阶段可以追溯到遥远的过去，但是在早期阶段，主要是对与地壳的化学组成有关的某些地球化学现象的定性的描述。直至20世纪上半叶，地球化学才独立成型，作为一门独立学科，正式登上国际舞台。 然而随着化学、物理学和地学等领域的发展，地球化学迎来了大发展时期，当前地球化学研究手段日渐先进，研究领域不断扩展，研究精度不断提高，这些彰显了地球化学的活力。地球化学强劲生命力的另一个体现是原有分支的迅猛发展和新分支的不断涌现，下面通过几个主要分支的叙述来反映地球化学的发展现状。 1.元素地球化学 元素地球化学是研究地壳中或地表各类岩石、矿物、矿石及各种地质体中化学元素的组成、含量、分布及时空变化的学科，也是研究各种化学元素地球化学行为的主要学科。作为地球化学中最早出现的基础学科分支，现阶段元素地球化学的研究更广泛更深入了。对于元素在各种地质体中以及动植物中的含量和分布特征积累了越来越多的数据，对其控制规律有了更深入的认识；对于元素在各种地质作用过程中的地球化学行为有了更清楚的了解。 研究的元素种类有了明显的增加，包括许多微量元素，如稀土、稀有、分散元素，因而出现了微量元素地球化学，如稀土元素地球化学、稀有气体地球化学等，而且数据更精确、更合理了。元素地球化学，特别是微量元素地球化学研究，包括多种元素对比值的应用，现在己经成为探讨岩石、矿床以至行星的成因和演化的重要手段。
黄河口生物地球化学指标特征在河海划界中的应用 Ξ 陈友媛1,高 丽1,杨应斌2,贾永刚1,高振会2 (1.中国海洋大学环境科学与工程学院海洋环境与生态教育部重点实验室,山东青岛266100; 2.国家海洋局北海环境监测中心,山东青岛266033) 摘 要: 为了寻找黄河口河海划界的科学依据,对影响黄河口河海划界的各种水文、地质、生物、物理、化学等要素进行了丰、平、枯水期的现场测定和室内分析。结果发现,除了以前学者经常采用的水文、地质、生物等指标具有划界的作用外,电导率、盐度、常量离子、硅酸盐等指标特征也具有很好的划界指示意义。综合各项科学指标的划界结果表明:黄河口河海划界在距离新滩油田浮桥A03站位以东的2～13.5km 处;其中水文指标和化学指标(盐度、常量离子、硅酸盐等)的河海划界在距离A03站位以东的9～10km 处;地质指标(地形法)在2km 处,地质指标(地貌法)在13.5km 处;生物指标法在7.5km 处;而重金属、有机物污染、有机碳等指标不宜作为河海划界指标。关键词: 黄河口;河海划界;生物地球化学指标特征 中图法分类号: P641 文献标识码: A 文章编号:167225174(2008)042647206 河口地区是陆海相互作用的集中地带,各种过程(物理,化学,生物和地质过程)耦合多变,演变机制复杂,生态环境敏感脆弱。河口海岸地带又是经济发达、人口集居之地,科学地提出河口河海划分指标,对该地区社会经济的可持续发展有重要意义。 科学的河海划界不是一个固定的断面,受制于物理、地理、化学、生物等因素的影响。以前一些小河流河口以河流入海由窄变宽的口门断面作为分界线,大体是符合实际的[1]。但对自然情况复杂、人类经济活动频繁的大河河口就不适用,于健等提出河口河海划分应以几何形态法为主要方法,以地貌法为辅助方法,其它方法作为参考使用[2]。目前公开发表的河海划界文献,以行政和管理等主观因素为主,而客观、详实的科学技术指标较少[3]。 世界河口分别有以盐度、地形、地貌、生物等因素下的定义,这反映了河口的复杂性[427],其实河口地区的化学过程在物质迁移和转化中也有明显的特征。本文为了寻找黄河口河海划界的科学依据,对影响黄河口河海划界的各种水文、地质、生物、化学等要素进行了丰、平、枯水期的现场测定和室内分析,目的是找出更具有代表性、实用性、稳定性、合理性和连接性的黄河口河海划界的科学指标。 1 黄河口的概况 黄河是世界上泥沙含量最高的河流,渤海又是世界上最浅的海域之一,故黄河口是世界上淤进最快的河口地区之一[8]。黄河河道具有“大水带大沙”的特 点,其尾闾善淤、善决、善徒决定了河口地区的不稳定性[9]。黄河非汛期流量很小,潮区界约17km,潮流界为5～6km;汛期流量较大,潮区界约12km,潮流界为3～4km 。虽然黄河口是弱潮汐河口,但咸淡水混和类型具有明显的季节差异,枯水季节为强混和型,洪水期为缓混和型[10]。黄河口的近口段介于潮区界与潮流界之间、河口段介于潮流界与口门断面之间、口外海滨即口门外浅海[1],其中河口段是淡水和海水的混合区,长度不过3～8km,但其生物地球化学指标有明显的物理混和变化,表现出一定的规律性。 2 调查的内容和方法 国家海洋局北海分局监测中心与中国海洋大学联合组队对黄河口的近口段、河口段和口外海滨段,模拟黄河丰、平、枯水期(2004年11月,2005年5月,2005年9月)进行现场调查和取样分析。3个航次分别设置12个、8个、8个走航观测站位,自近口段的新滩油田浮桥A03站位开始,间距1～2km 左右,直到口门A01(距A03站位13～15km )以及口外海滨段水深相对较大的A012,A013站位。获取了表底层水文、常量离子、水质综合指数、营养盐、重金属、生物、有机物等资料,还调查了地质地貌情况,站位见图1。 3个航次的调查布点,样品的采集、保存、分析和评价均严格按照国家有关技术规范和标准。主要包括: 《海洋监测规范》(GB1737821998);《海洋调查规范》 (GB12763291);《海水水质标准》(GB309721997); 《海洋沉积物质量》(GB1866822002);《海洋生物质量》 Ξ基金项目:国家海洋局海域办专项基金资助 收稿日期:2007209212;修订日期:2008202225 作者简介:陈友媛(19662),女,博士,副教授,主要从事水环境研究与教学。E 2mail:youyuan@https://www.doczj.com/doc/c614235139.html, 第38卷 第4期 2008年7月 中国海洋大学学报 PERIODICALOFOCEANUNIVERSITYOFCHINA 38(4):647～652July,2008
有机地球化学国家重点实验室简介 1.1简介 有机地球化学是研究地质体中有机质分布、迁移、富集与转化的科学。生物死亡后的有机质演化及其地球化学过程均属其研究范畴。有机地球化学是当代地球科学最重要的分支学科之一，其发展壮大，与人类面临的能源、环境等问题紧密相关，因而具有强大的生命力。有机地球化学已形成石油地球化学、环境有机地球化学和生物有机地球化学等三个较稳定的研究方向。 有机地球化学国家重点实验室于1989年获批准建设，1992年11月通过国家计委组织的验收并正式对外开放。现任学术委员会主任为北京大学陶澍院士，实验室主任为张干研究员。实验室现有固定人员72人，其中科研人员53人，技术支撑人员18人，行政秘书1人。现有在站博士后22人、在读博士/硕士研究生203名。实验室现有中国科学院院士1人，基金委“杰出青年基金”获得者6人，基金委“优秀青年基金”获得者3人，中组部“万人计划”入选者3人。实验室总面积7700平方米。现有11类大型/超大型仪器/设施、18个专业实验室，截至2017年底，大中型仪器设备原值逾2.2亿元。 “十三五”期间，实验室主要在油气地球化学和环境地球化学两大研究领域，在深层油气资源与评价、非常规油气资源与评价、环境有机污染过程与风险管控原理、大气环境化学与区域空气质量改善原理等四个主要研究方向，承担重大研究任务，组织和部署基础性、前瞻性研究。同时，亦针对区域与全球环境变化，开展有机生物地球化学探索性研究。 有机地球化学国家重点实验室的精神，是“学，思，锲而不舍”（已故傅家谟先生的座右铭）。实验室的使命，是成为国际有机地球化学研究的卓越中心，服务于化石能源勘探和环
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、m s 2、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。 3、对D-H公式的修正有哪些？ 4、Pitzer理论的特点是什么，对D-H的改进有哪些？优点是什么？ Pitzer理论是半经验式的统计力学理论，其计算活度系数的公式引入了硬球动力效应。 计算电解质活度系数、渗透系数等热力学性质的公式的形式比较简明和紧凑。 应用范围非常广，对称价的电解质和非对称价的单电解质，无机的和有机的电解质，混合电解质溶液等的热力学性质都能准确地计算。可以应用于海水微量组分体系。 可用于真正的电解质浓溶液，离子强度可以高达6m。 第六章海洋中的络合作用——海水化学模型 1.什么是海洋化学模型？ 是为研究海洋中发生的地球化学过程与化学作用的关系，进而建立的定性和定量的模型。 2.什么是海水化学模型？海水中元素存在的化学形式。 3.研究海水化学模型有什么意义？ ?海水中元素的溶存形式，对其参与海洋中种种地球化学过程时所起的作用，对其在海洋中迁移变化规律的研究，都是必先预知的基本知识。 ?在海洋无机化学和海水无机资源开发利用研究方面，海水中元素的存在形式也是基础知识。 ?在海洋有机化学的发展中，海水化学模型中的有机存在形式的研究是其重要推动力之一。 ?在海水分析化学中，了解海水中元素的溶存形式是进行分析操作的必要前提。因为它直接决定了测定方法的选择。 ?在海洋污染和防污研究中，海水化学模型是每个研究者必须具备的知识，因为它对污染物的自净能力，污染物的海洋地球化学，及人类活动对海洋环境的影响的研究等均有重要意义。