海洋化学

海洋资源化学
海洋资源化学是研究海洋环境中各种化学资源的分布、形成机制、提取利用及其环境效应的学科。

它涉及的内容广泛，主要包括以下几个方面：
1. 海洋无机化学资源：如海水中的溶解盐类（主要是氯化钠）、稀有金属元素（如锂、铀、锰、钴等）、以及非传统矿产资源（如深海沉积物中的锰结核、富集在海水或海底的稀土元素）。

2. 海洋有机化学资源：包括海洋生物资源中的天然产物，如从海洋动植物和微生物中提取的各种活性化合物，这些化合物在医药、化工等领域具有重要价值，例如抗肿瘤药物紫杉醇、抗病毒药物、生物酶抑制剂等。

3. 海洋能源资源：研究可再生能源的开发与利用，如潮汐能、波浪能、海洋温差能及海洋生物质能（如藻类产生的生物燃料）。

4. 海洋环境保护与修复：关注海洋环境污染问题，研究污染物在海洋环境中的行为、转化规律以及对生态系统的影响，并探索污染治理技术和生态修复方法。

5. 海洋新材料：基于海洋资源研发新型功能材料，比如从海洋生物中提取的生物胶原蛋白、壳聚糖等可用于生物医药和环保材料领域。

海洋资源化学不仅关注资源的开发和利用，同时强调可持续发展，注重保护海洋生态环境，在发掘和利用海洋资源的过程中实现经济效益与生态效益的和谐统一。

海洋中的化学资源
1. 盐和矿物质：海水中含有丰富的盐和矿物质，其中包括氯、钠、钾、钙、镁、铁、锌等。

2. 石油和天然气：海底沉积物中的石油和天然气资源是海洋中的重要化学资源。

3. 海洋生物资源：海洋中生长着丰富的海洋生物，包括海藻、海绵、珊瑚、贝类、鱼类等，它们都含有丰富的蛋白质、脂肪和维生素等成分，可作为人类的食品和药剂来源。

4. 海洋矿藏：海底中还蕴藏着大量的矿物质资源，如锰结核、铜、金、银、钴等。

5. 海水利用：海洋中的淡水资源可用于人类的生产和生活，在海洋中进行盐化处理，将海水转变为淡水，可为人类提供一种重要的水资源。

6. 稀土元素：海洋中还含有大量的稀土元素资源，这些元素在磁性材料、石油催化和电子设备等领域中应用广泛。

7. 海洋能源：海洋中还包含有大量的潮汐能、波浪能和海流能等能源资源，这些能源都具有非常广阔的应用前景。

海洋化学期末复习资料第一章1. 海洋化学的定义是什么，研究内容是什么？海洋化学是研究海洋各部分的化学组成、物质分布、化学性质和化学过程，以及海洋资源在开发利用中的化学问题的科学，是海洋科学的一个分支（学科定义）。

研究内容概括：含量、迁移、过程、通量①海洋环境中各种物质的含量、存在形式、化学组成及其迁移变化规律；②控制海洋物质循环的各种过程与通量，特别是海-气、海-底、海-陆、海-生等界面的地球化学过程与通量。

2. 海洋化学和化学海洋学的定义与区别。

化学海洋学是研究海洋各部分的化学组成、物质分布、化学性质和化学过程的科学，是海洋化学的主要组成部分。

海洋化学包括：化学海洋学、海洋资源化学区别：海洋化学是研究海水或是海洋里物质的化学，是以化学为主。

化学海洋学是用化学的方法来研究海洋。

3. 海洋中广泛存在五大化学作用分别为：氧化还原作用、沉淀溶解作用、酸碱作用、络合作用、界面作用第二章1. 海水中包含各种各样的物质，分为几类，分别是什么？(p16，元素存在形态）颗粒物质：包括由海洋生物碎屑等形成的颗粒有机物和各类矿物所构成的颗粒无机物；胶体物质：包括多糖、蛋白质等构成的胶体有机物个Fe、Al等无机胶体；气体：包括保守性气体（N2、Ar、Xe）和非保守气体（O2、CO2）；真正溶解物质：包括溶解于海水中的无机离子和分子以及小分子量的有机分子。

2.Marcet-Dittmar 恒比规律是什么？海水中常量元素基本保持恒定的原因是什么？影响海水中常量元素恒定性的原因是什么？Marcet-Dittmar恒比规律，即表示海水的大部分常量元素，其含量比值基本上是不变的。

（意味着不管盐度从一个地方到另一个地方如何变化，海水中常量元素的比值几乎是恒定的。

）海水中常量元素基本保持恒定的原因是：水体在海洋中的迁移速率快于海洋中输入或迁出这些元素的化学过程的速率。

（加入和迁出不改变海洋中元素总量，只改变离子浓度和盐度）海水常量成分恒定性成因：混合作用――大洋海水通过环流、潮流、垂直流等运动，连续不断地进行混合。

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”。

海洋中的化学元素及用途介绍一、化学元素：钠海水盐分中占比最大的是氯化钠，即食盐的主要成分。

我国沿海地区从商周时期开始就有“煮海为盐”（从海水中提取氯化钠）的传统。

生活中常见的纯碱（碳酸钠）和小苏打（碳酸氢钠）等，也都是以氯化钠为原料生产的。

氯化钠还是重要的无机化工原料。

工业上通过电解饱和食盐水可以生产烧碱（氢氧化钠）和氯气等大宗化学品，这个过程被称为“氯碱工业”。

在新能源时代，钠离子电池是有望替代锂离子电池的新型可充电电池。

相比锂而言，钠的储量要多得多，有利于降低电池成本，扩大应用范围。

二、化学元素：镁海水中含量仅次于钠的金属元素是镁。

镁元素最引人瞩目的应用是制造镁合金。

镁合金是以镁为基础元素，添加铝、锌、锰、锆、稀土等其他元素构成的合金。

镁合金最大的特点是密度小，是应用于工程的最轻的金属材料之一。

镁合金还具有生物相容性，可以在人体内逐渐降解，因此常被作为植入物用于骨折固定、骨缺损修复、心血管支架等生物医用材料领域。

金属镁可以在空气中剧烈燃烧，放出耀眼的光芒，曾经被制造成镁光灯，用于照相曝光，在军事上则被用于生产照明弹。

三、化学元素：钙海水中的钙元素是构成贝类、珊瑚等海洋生物碳酸钙外壳的重要成分。

通过生物矿化作用，这些海洋生物可以把海水中的钙离子与二氧化碳溶于水产生的碳酸根离子结合起来，形成碳酸钙沉积层，从而为自己搭建一个保护壳。

贝类体内形成的珍珠，其主要成分也是碳酸钙。

珍珠不仅是名贵的珠宝，还具有药用价值。

由珊瑚虫聚集而成的珊瑚礁是一种重要的海洋环境生态系统，除了具有观赏价值、提供海产品外，还具有抵抗风浪、保护海岸的作用。

从碳中和的角度来看，由于海水中的钙离子可以吸收和固定大气中的二氧化碳，因此碳酸钙的形成和溶解是调控二氧化碳浓度的重要因素，故有海洋是一个巨大的“储碳库”之说。

四、化学元素：钾陆地上的钾矿分布不均匀，而海水中含有丰富的钾。

钾离子在人体内起着保持酸碱平衡、调节心脏功能、维持神经传导等重要作用。

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。

1海洋中存在的一些气体，如氧气、一氧化二氮、一氧化碳、甲烷等，会因为人类活动或其他生物地球化学过程的影响而偏离保守行为，故将其称为非保守的活性气体。

氮气、氩气、氙气等则不受人类活动或生物地球化学过程的影响而偏离保守行为。

2化学耗氧量（Chemical Oxygen Demand，简称COD）是以化学方法氧化水样中的还原性物质，主要是有机物，所消耗的氧化剂以氧表示的量。

3生物需氧量（Biochemical Oxygen Demand，简称BOD）是指在一定期间内，微生物分解一定体积水样中的某些可生化降解的物质，所消耗的溶解氧的量。

4从质量的角度来说，海洋中含量最多的元素是氧，约占海水总质量的85.79％。

5溶解氧在水中的溶解度随温度的升高而降低。

表层海水温度自赤道向两极高纬度地区呈逐渐降低的变化趋势，对溶解氧含量产生显著影响。

6在水体稳定度比较好且生物光合作用较强烈的海区真光层内，在海洋表面以下数十米深度，可观察到由浮游生物光合作用所形成的溶解氧极大值，其出现深度通常与初级生产力最高的层次相一致。

7溶解氧和pH 都是反映水环境健康的主要指标。

当前低氧已经成为世界范围内沿岸物理交换不良水域的一个主要环境问题。

伴随低氧现象而出现的近海局部季节性酸化现象，与开阔大洋相比危害更加显著。

典型的例子如墨西哥湾、长江口、珠江口、渤海湾季节性大范围底层酸化现象。

8pH 指溶液中氢离子的活度的负对数值，海水pH 常用实用标度表示。

在天然海水正常pH范围内，其酸碱缓冲容量的约95％是由二氧化碳碳酸盐体系所贡献。

在几千年以内的短时间尺度上，海水的pH 主要受控于该体系。

9海水的pH 一般在7.5～8.2 变化，属于弱碱性范围。

10通常海洋表层水为弱碱性，pH 在8.0～8.2。

工业革命以来海洋吸收了人类排放二氧化碳总量的1/3，对减缓全球变暖具有重要作用，但海洋持续吸收大气二氧化碳会导致pH 下降，即海洋酸化。

11海洋生物的钙化过程吸收海水中的碳酸盐，这个过程并不移除二氧化碳，却导致海水pH降低和游离二氧化碳浓度升高，反而促进海洋酸化。

第一节海洋化学资源【知识梳理】一、海洋是巨大的资源宝库1、海水中的物质：①海水是溶液：海洋中含水96.5％，溶解在其中的盐类化合物约占3.5％，盐类物质主要有：NaCl、MgCl2、CaCl2、Na2SO4、KCl等。

②利用海水制取金属镁的原理：海水中主要含有的盐为NaCl，其次是MgCl2，利用化学反应可以将MgCl2中镁元素转化为镁单质，具体操作是：将石灰乳加入到海水中沉淀出氢氧化镁，过滤出来氢氧化镁，氢氧化镁再与盐酸反应生成氯化镁，电解熔融状态氯化镁即能制得金属镁。

金属镁广泛用于火箭、导弹和飞机制造业。

制取熟石灰的方法：①高温煅烧石灰石：；②制熟石灰：；③④⑤化学反应原理：③：；④：；⑤：；2、海底矿物：(1)海底蕴藏常规化石燃料：煤、石油、天然气，此外，在海底还发现了“可燃冰”这种新型矿产资源。

所谓“可燃冰”是由天然气(主要成份为甲烷)和水在低温、高压下形成的冰状固体，是一种天然气水合物(CH4·H2O)，因其极易燃烧，又被称为可燃冰。

可燃冰优点：①产热量高或热值大；②燃烧后不产生残渣或废气。

可燃冰被称为“未来能源”，“21世纪能源”。

思考：可燃冰燃烧后生成物有什么？请写出甲烷(CH4) 燃烧的化学方程式。

可燃冰燃烧后生成CO2和H2O。

甲烷(CH4)燃烧的化学方程式：：；(2)海底蕴藏金属矿物金属矿物主要以多金属结核形式存在，主要含有锰铁镍铜钴钛等20多种金属元素。

此外，海洋中还有丰富的动植物生物资源，还能提供动力资源。

可见海洋是人类共有的巨大的资源宝库。

二、海水的淡化：地球上可供人类使用的淡水不到总水量的1％，淡水资源的短缺越来越成为制约社会发展的重要因素，从海水中获取淡水对解决淡水危机具有重大意义。

海水淡化的方法：①多级闪急蒸馏法、②结晶法、③膜法。

70％的淡化海水是采用①方法生产的。

思考：海洋是人类的共同财富，人类正在运用各种方法开发利用海洋资源，在合理开发海洋资源的同时，如何保护海洋环境？随着海洋资源的开发，海洋污染越来越严重，为保护海洋资源，可采取多种措施，如：①海洋环境立法：禁止向其中排放工业“三废”；②建立海洋保护区；③加强对海洋环境监测；④提高消除污染的技术水平等。

第八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”。