第四章 海水的化学组成和特性
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一.名词说明1.常量元素:即海水的主要的成分。
除组成水的H和O外,溶解组分的含量大于1mg/kg的仅有11种,包括Na+、Mg2+、Ca2+、K+和Sr2+五种阳离子,Cl-、SO42-、CO32-(HCO3-)、Br-和F-五种阴离子,以及H3BO3分子。
这些成分占海水中总盐分的99.9%,所以称主要成分。
2.养分元素:主要是及海洋生物生长有关的一些元素,通常是指N、P和Si。
3.主要成分恒比定律:尽管各大洋各海区海水的含盐量可能不同,但海水主要溶解成分的含量间有恒定的比值,这就是海水主要成分的恒比定律,也称为Marcet-Dittmar恒比定律。
4.元素的保守性:海水中物质的浓度只能被物理过程(蒸发和降水稀释)而不被生物和化学过程所变更。
5.海水的碱度:在温度为20℃时,1L海水中弱酸阴离子全部被释放时所须要氢离子的毫摩尔数6.碳酸碱度:由CO32-和HCO3-所形成的碱度7.硼酸碱度:由B(OH)4-所形成的碱度8.海洋低氧现象:对水生生物的生理或行为,如生长速率、繁殖实力、多样性、死亡等产生有害影响的氧环境。
通常把溶解氧浓度不大于2mg/L作为缺氧推断临界值。
9.悬浮颗粒物:简称“悬浮物”,亦称“悬浮体”、“悬浮固体”或“悬浮胶体”,是能在海水中悬浮相当长时间的固体颗粒,包括有机和无机两大部分。
10.硝酸盐的复原作用:NO3-被细菌作用复原为NO2-,并进一步转化为NH3或NH4+的过程11.反硝化作用:NO3-在某些脱氮细菌的作用下,复原为N2或NO2的过程12.海洋生物固氮作用:通过海-气界面交换进入海水中的溶解N2,在海洋中某些细菌和蓝藻的作用下复原为NH3、NH4+或有机氮化合物的过程。
13.Redfield比值:海洋漂游生物对养分盐的汲取一般根据C:N:P=106:16:1进展,这一比例关系常被称为Redfield比值。
14.养分盐限制:养分盐比例不平衡会导致浮游植物生长受制于某一相对缺乏的养分盐,通常被称为养分盐限制。
海洋的形成和海水的组成在元素全球生物地球化学循环中,水既是重要的参加者,又是一种重要的介质。
因此,水循环的研究是国际全球变化研究的一个重要组成部分。
2.1太阳系物质的含水量1)碳质球粒陨石含水量很高,主要以含水矿物的形式存在。
有些碳质球粒陨石类型I 之中水的重氢的浓度比地球上任何地方的都高得多。
2)陨石经大气层时,磨擦发热,可能失水。
然而经大气层降落时因发热而生成熔融表层,能有效地保存陨石内部的气体的状况,因此也可能起保存水的作用。
陨石落到地球上之后,也可能会混合入地球上的水。
3)表2.1中的水仅是地壳部分,除以整个地球质量而得的商,应当说是地球含水量之下限。
假设地球与普通球粒陨石的单位含水量相同,则由表2.1可见在地壳以下还存在着8倍的地壳水量。
4)地球与金星的比较。
金星的资料主要来自美苏宇宙飞船。
地球与金星除含水之外,其他组分的气体含量大体上相近;CO2和N2含量相近。
地球不则是在含水矿物不分解的条件下,与次生物质合为一体。
所以还有相当数量的含水矿物没有分解,故含水量高。
5)地球内部除水之外,还有稀有气体。
例如氙(Xe)、氦(He)、氩(Ar)等。
2.2地球和海洋水的形成地球上有大量海水存在,地球的水是与地球的形成紧密联系在一起。
2.2.1地球的物质集积过程在地球的物质集积过程终结时,可辨识的原始大气忽略不计。
“挥发性物质经脱气作用,由地球内部向地表供给为主,原始大气的存在可被忽略。
即在地球聚集过程中化学反应所生产的气体,少到可以忽略。
”这是关于地球的物质集积过程的一个较常见的观点。
2.2.2地球的表层水和内部水2.2.2.1脱气作用与向地表供水地球上的水对其热历史有很大影响。
在聚集过程终结时,由于聚集过程的重力能、放射性衰变能等的影响,地球被加热,其水合物可能会慢慢地分解,而水会向地球上方移动,向地表层开始供水,最后聚集在地球表面。
(在地核形成过程及形成终结时)地球的脱气作用,在地球形成史上是最为活跃的。
海水的理化性质(一)海水的化学性质海洋是地球水圈的主体,是全球水循环的主要起点和归宿,也是各大陆外流区的岩石风化产物最终的聚集场所。
海水的历史可追溯到地壳形成的初期,在漫长的岁月里,由于地壳的变动和广泛的生物活动,改变着海水的某些化学成分。
1.海水的化学组成海水是一种成分复杂的混合溶液。
它所包含的物质可分为三类:①溶解物质,包括各种盐类、有机化合物和溶解气体;②气泡;③固体物质,包括有机固体、无机固体和胶体颗粒。
海洋总体积中,有96%~97%是水,3%~4%是溶解于水中的各种化学元素和其他物质。
目前海水中已发现80多种化学元素,但其含量差别很大。
主要化学元素是氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、硅、氟等12种(表5.5),含量约占全部海水化学元素总量的99.8%~99.9%,因此,被称为海水的大量元素。
其他元素在海洋中含量极少,都在1mg/L以下,称为海水的微量元素。
海水化学元素最大特点之一,是上述12种主要离子浓度之间的比例几乎不变,因此称为海水组成的恒定性。
它对计算海水盐度具有重要意义。
溶解在海水中的元素绝大部分是以离子形式存在的。
海水中主要的盐类含量差别很大(表5.6)。
由表5.6可知,氯化物含量最高,占88.6%,其次是硫酸盐,占10.8%。
海水中盐分的来源,主要来自两个方面:一是河流从大陆带来。
河流不断地将其所溶解的盐类输送到海洋里,其成分虽与海水不同(表5.7)(海水中以氯化物为最多,河水则以碳酸盐类占优势),但是,因为碳酸盐的溶解度小,流到海洋里以后很容易沉淀。
另一方面,海洋生物大量地吸收碳酸盐构成骨胳、甲壳等,当这些生物死后,它们的外壳、骨胳等就沉积在海底,这么一来,使海水中的碳酸盐大为减少。
硫酸盐的收支近于平衡,而氯化物消耗最少。
由于长年累月生物作用的结果,就使海水中的盐分与河水大不相同。
二是海水中的氯和钠由岩浆活动中分离得来。
这从海洋古地理研究和从古代岩盐的沉积、以及最古老的海洋生物遗体都可证实古海水也是咸的。
第一章:绪论1、如何理解地球科学是一个复杂的科学体系?2、海洋科学的研究对象和特点是什么?3、海洋科学研究有哪些特点?4、回顾海洋科学发展历史,你能够得到哪些启示?5、中国海洋科学发展的前景如何?第二章:地球科学与海底科学1、说明全球海陆分布特点以及海洋的划分。
2、什么是海岸带?说明其组成部分是如何界定的。
3、大陆边缘分为几种主要类型?说明各自的构成及其主要特点。
4、什么是大陆中脊体系,它有哪些主要特点?5、按照矿产资源形成的海洋环境和分布特征,海洋矿产资源有哪些主要类型?如何认识海洋是巨大的资源宝库?第三章海水物理特性和世界大洋的层化结构1、简述海水组成与纯水的异同点。
2、何谓海水的位温?有何使用价值?3、简述海水的主要热学与力学性质,它们与海水的温度、盐度和压力的关系如何?4、简述海水密度的表示方法(历史的和现有的)。
何谓海水状态方程?5、海水结冰与淡水结冰的过程有何不同?为什么?6、海冰的主要物理性质是什么?海冰对海况有何影响?7、固定冰和流冰的特点各是什么?8、为什么说太阳辐射为短波辐射、地球辐射为长波辐射?9、为什么称海洋水循环而不称海洋热循环?10、海洋热平衡方程中各项的物理含义是什么?它们是怎样对海洋的热状况产生作用的?11、为什么赤道海域的温度不会持续上升而两极海域温度不会持续下降?12、简述海洋中水循环过程13、简述世界大洋中温度、盐度和密度的空间分布特征。
14、大洋温度和盐度的水平分布与铅直分布有什么异同点?15、何谓大洋主温跃层和极锋?何谓季节性温跃层?16、为什么大洋热带海域盐度的最大与最小值总是出现在表层以下?17、简述中国近海温度和盐度的分布特征。
18、简要说明中国近海冬季上混合层的形成过程。
19、海水混合有几种形式?最主要的混合形式是__________,为什么?20、浅海内部混合的主要过程是什么?第四章海水的化学组成和特性1、海水的组成为什么有恒定性?2、海水中的常量元素主要有哪些?3、海水的pH值一般是多少?4、海水中的营养盐有哪些?对海洋生物活动的意义。
海水的主要成分及其特点是什么
海水是地球表面覆盖70%的水体,其中包含了丰富的成分,了解海水的主要成分及其特点可以帮助我们更好地理解海洋生态系统和地球的水循环。
1. 主要成分
海水的主要成分包括水分子和溶解在其中的无机盐、气体以及微量元素。
其中,水分子占据海水的绝大部分,约占体积的96.5%。
无机盐主要包括氯化钠、硫酸盐、碳酸盐等,占据了海水的溶解物质中的大部分。
气体主要是氮气、氧气和二氧化碳,微量元素则包括铁、锰、铜等。
2. 特点
•高盐度:海水的平均盐度约为35‰,高于淡水。
这是因为海水中溶解了大量的盐类物质,使得海水呈现咸味。
•高密度:海水的密度通常比淡水高,大约为1.025g/cm³。
这是由于海水中的盐类物质增加了水体的质量,使得海水比淡水更加密集。
•含氧量高:相比淡水,海水中溶解氧气含量更高,这对海洋生物的生存和繁衍起着至关重要的作用。
•含微量元素:海水不仅含有常见的盐类和气体,还包含各种微量元素,这些微量元素是维持海洋生态系统平衡的重要因素。
•pH值稳定:海水的pH值通常维持在约8.1左右,呈碱性,这是由于海水中的碳酸盐溶解平衡的结果。
综上所述,海水作为地球上最重要的水体之一,拥有独特的成分和特点。
深入
了解海水的成分及其特点有助于我们更好地保护海洋环境,维护地球生态平衡。
海水的化学组成
海水是地球上最丰富的水体资源之一,其化学组成复杂多样。
海水主要由水和溶解在其中的各种物质组成,下面将详细介绍海水的化学组成。
主要成分
1.水:海水的主要成分是水,占据了海水总重量的绝大部分,约为
96.5%。
2.盐类:盐类是海水中的重要组成部分,主要包括氯化钠、硫酸镁、
硫酸钠、硫酸钙等。
这些盐类在海水中以离子的形式存在。
3.溶解气体:海水中还含有各种气体,如氧气、氮气、二氧化碳等。
这些气体的含量会受到温度、深度等因素的影响。
主要离子
1.氯离子(Cl-):是海水中最主要的阴离子,占据了海水中离子总浓度
的绝大部分。
2.钠离子(Na+):与氯离子在海水中呈现最主要的正负配对,氯离子和
钠离子的浓度比例基本稳定。
3.镁离子(Mg2+)、钙离子(Ca2+):海水中还含有少量的镁离子和钙离
子,但它们对海水的理化性质有一定影响。
其他物质
1.硅酸盐:海水中含有少量的硅酸盐,这些物质对海洋生态系统尤为
重要。
2.微量元素:海水中还含有各种微量元素,如锰、铁、铜等,这些元
素虽然含量较少,但在海洋生态系统中扮演着重要的角色。
总的来说,海水的化学组成是一个相对稳定且复杂的体系,其中水和盐类是海水的主要组成部分,各种离子和溶解物质共同构成了海水独特的化学特性。
以上是对海水化学组成的简要介绍,希望能对你有所帮助。
化学高一海水知识点归纳总结海水是地球上最重要的水资源之一,其中蕴含着丰富的化学成分。
了解海水的成分和性质,对于学习化学知识以及环境保护具有重要意义。
本文将对高一化学中与海水相关的知识进行归纳总结,帮助读者更好地理解海水的组成和特性。
一、海水的组成1. 盐类成分:海水中含有多种盐类物质,主要包括氯化物、硫酸盐、碳酸盐等。
其中,氯化钠(NaCl)是最主要的成分,占海水中盐类总量的约85%。
2. 溶解氧:海水中含有溶解氧,这对海洋生物的生存至关重要。
溶解氧的含量受到温度、盐度和水动力等因素的影响。
3. 微量元素:海水中还含有一些微量元素,如铁、锌、铜等。
这些元素虽然含量很低,但对生物的生长和代谢具有重要作用。
二、海水的性质1. 密度:海水的密度通常比纯水高,这是因为海水中的盐类和其他溶质增加了其质量。
海水的密度与温度和盐度密切相关,一般随着温度升高密度下降,随着盐度升高密度增加。
2. 味道和呈色:海水的味道较咸,这是因为其中的氯化物和硫酸盐等盐类成分。
此外,海水呈现蓝绿色,这是由于水分子吸收了较长波长的红光,而反射了短波长的蓝绿光。
3. 冰点和沸点:由于海水中的盐类以及其他溶质的存在,其冰点和沸点较纯水要低。
一般情况下,海水的冰点约为-2°C,沸点约为100.7°C。
4. pH值:海水的pH值一般介于7.5至8.4之间,表明其为碱性溶液。
这是由海水中的碳酸盐和其他碱性物质引起的。
三、海水与环境保护1. 淡化海水:由于淡水资源的不足,科学家们研发了海水淡化技术。
这种技术可以将海水中的盐类和其他杂质去除,从而得到可供人们使用的淡水资源。
然而,由于淡化海水的能耗较高且成本较高,因此目前主要用于海岛、沙漠地区等特殊地域。
2. 海水污染:近年来,随着工业化和城市发展的加速,海洋污染问题日益严重。
海水污染主要包括水体中溶解氧降低、富营养化、重金属污染等。
这对海洋生态系统和人类健康产生了重大影响,因此需要加强海水环境保护和治理工作。