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海洋事件地球化学:一门很有发展前途的边缘学科地矿部海洋地质研究所 李双林提 要 本文简要介绍了海洋事件地球化学的含义,研究现状和研究内容,从学科发展的角度,指出了海洋事件地球化学的发展趋势和对相关学科发展的深远影响。
关键词 海洋事件 地球化学 边缘学科事件这一术语在科学语言上被广泛地用来表示离散的现象或不连续的过程阶段,其延续时间与所经历的那段时间相比应当是很小的。
地质事件是指在地质历史上突然发生的、难于预测的、稀有的突变或灾变现象,其地质记录是事件沉积层(吴智勇,1996)。
各类地质事件在其发生和发展过程中必然留下地球化学的痕迹,因此,开展事件地球化学研究将有助于确定事件的性质及其地质意义,加深对重大地质问题的认识。
一、海洋事件地球化学的含义近20年来飞速发展的古海洋学研究的核心内容是古海洋事件。
古海洋的历史是由一系列事件组成的,而每一个事件引起的古海洋条件的变化,环环相扣,互为因果,因此,由一次事件触发的一系列相关联的变化,往往引起全球性古海洋状况的改变,并进而影响海洋历史演化的方向(张明书,1989)。
现有研究已经揭示出海洋历史中的多种地质事件。
这些事件有些是区域性甚至洲际性事件,包括风暴及其它类似突发事件、季纹泥沉积物、不整合事件或沉积物漫流面事件、大洋缺氧事件、大洋分层事件及海洋环流事件等(覃建雄,1994);有些是全球性事件,主要包括有磁极倒转事件、气候灾变事件、构造巨变事件、全球海平面上升事件、星球撞击事件(陨击事件)、凝灰沉积事件(火山灰事件)、全球冰川事件、全球生物事件等(Kauffm an,1986)。
对上述各类事件的地球化学特征进行研究,给出其地球化学标志是海洋事件地球化学研究的核心。
海洋事件地球化学研究以现代或古海洋沉积层为对象,以元素地球化学、同位素地球化学、同位素年代学和有机地球化学等作为主要研究手段,以揭示海洋沉积过程中各类地质事件及其地球化学特征和标志为目的。
通过海洋事件地球化学研究能够为古海洋学、古气候学和古全球变化等提供解释,为高分辨率地层系统的建立提供依据。
一．关于地球化学的定义：地球化学是研究地球（包括部分天体）的化学组成、化学作用和化学演化的科学。
二．地球化学的基本问题1、地球系统中元素的组成（质）2、元素的共生组合和赋存形式（量）3、元素的迁移和循环（动）4：地球的历史和演化（史）三．地球化学研究思路在地质作用过程中，在宏观地质体变化和形成的同时，亦伴有大量肉眼难以辨别的化学组成变化的微观踪迹，它们包含着重要的定性和定量的地质作用信息，应用现代化学分析测试手段，剖析这些微观踪迹，从而揭示宏观地质作用的奥秘。
（一句话那就是“见微而知著”）第一章地球和太阳系的化学组成第一节地球的结构和组成一．大陆地壳和大洋地壳的区别：1.大洋地壳较薄，10-5公里，平均厚8公里；大陆地壳较厚，最厚可达70公里,平均厚33公里。
(整个岩石圈也是大陆较厚，海洋较薄。
海洋为50—60公里，大陆为100—200公里或更深。
)2.在元素的分配上，洋壳比陆壳贫硅和碱金属，但较富镁富铁。
正是这种原因，大洋沉积物中富含Fe、Mn、Co、Ni等亲铁元素，它们是现代海洋中巨大的潜在资源。
二. 固体地球各圈层的化学成分特点○1地壳：O、Si、Al、Fe、Ca○2地幔：O、Mg、Si、Fe、Ca○3地核：Fe-Ni○4地球：Fe、O、Mg、Si、Ni第二节元素和核素的地壳丰度一．概念1.地球化学体系:按照地球化学的观点，我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态（C,T,P等）并且有一定的时间联系。
2.丰度:表示元素在某地质体中（如地球，地壳，宇宙星体及某岩类，岩体等）的含量。
3.克拉克值：元素在地壳中的平均含量4.质量克拉克值：若计算元素在地壳中的平均含量时以质量计算，则称为质量克拉克值。
5.原子克拉克值：以原子数之比表示的元素相对含量（即指某元素在某地质体中全部元素的原子总数中所含原子个数的百分数）任意元素的原子克拉克值=某元素在某地质体中的相对原子数（用N表示）/所有元素相对原子数之和（用 N表示）6.浓度克拉克值：某元素在某地质体中的平均含量/元素克拉克值二．克拉克值的变化规律：①递减：元素的克拉克值大体上随原子序数的增加而减少（但锂，铍，硼以及惰性气体的含量并不符合上述规律，丰度值很低）②偶数规则：周期表中原子序数为偶数的元素总分布量（86%）大于奇数元素的总分布量（14%）。
海洋地球化学的概念及研究内容海洋地球化学主要参考书1. 赵其渊等编，海洋地球化学，地质出版社，1989 （青岛海洋大学）2. Roy Chester, Marine Geochemistry(2nd ed.), Oxford: Blackwell Science Ltd, 19993. 张正斌、陈镇东、刘莲生、王肇鼎著，海洋化学原理和应用——中国近海的海洋化学，海洋出版社，19994. 张经主编，中国主要河口的生物地球化学研究，北京，海洋出版社，19965. 赵一阳、鄢明才，中国浅海沉积物地球化学，北京，科学出版社，19945. 宋金明著，中国近海沉积物-海水界面化学，海洋出版社，19976. 陈松等著，海洋沉积物-海水界面过程研究，海洋出版社，1999海洋地球化学的定义李法西（1987）研究海洋中化学物质的含量、分布、形态、转移和通量的学科。
它是地球化学中以海洋为主体的一个分支，也是化学海洋学的主体。
赵其渊（1989）海洋地球化学是地球化学的新兴的分支学科，是地质学、海洋地质学、海洋学和海洋化学相结合而形成的边缘科学，它集中研究海洋环境下的各种地球化学作用过程和在这些过程中化学元素的行为规律和自然历史。
胡明辉（1998）* 研究海洋中物质的来源、迁移、转化及循环过程* 研究全球海洋收支（budget）平衡（balance）* 研究各种界面过程及物质的输入输出通量例子1：海洋中Mg的收支不平衡（imbalance）问题海洋中Mg的通量(1012mol/yr) ：河流输入：+ 8.0大气再循环：-0.5 -6.3 （？）离子交换：-1.2问题：Mg到哪里去了？——海洋化学（溶液化学时代）长期未能解决的一个悬案70年代末~ 80年代初，MIT的Edmond等开展海底热泉活动的化学通量研究，发现镁的热液输出通量与河流通量相当，解决了长期未决的海洋主要物质不平衡（balance）的悬案，同时也补足了一份海洋物质收支平衡的较完整的清单。
元素逗留时间:某元素以稳定速率向海洋输送，将海水胸该元素全部置换出来所需要的时间（单位:年）称为该元素的逗留时间。
前提条件 1.稳态 2. 元素在海洋中是均匀的海洋“稳态”原理: 海洋中各元素的含量（供给和从海水中去除）处于一种动态平衡的状态。
dA/dt=0 各元素含量不随时间改变保守性元素:海洋中的浓度表现为无变化或几乎无变化的元素。
非保守性元素:海洋中的浓度表现为随位置变化而变化的元素。
恒比规律: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。
海水盐度:是指海水中全部溶解固体与海水重量之比，通常以每千克海水中所含的克数表示。
海水氯度简称“氯度”:早期定义为：一千克海水中所含的溴和碘由等当量的氯置换后所含氯的总克数。
单位为“克/千克，符号为Cl‰。
为了使氯度值保持永恒性，便于相互比较，克努森和雅科布森在1940年提出新的定义：沉淀0.3285233千克海水中全部卤素所需银原子的克数，即为氯度。
标准海水:经过放置和严格的过滤处理，调整其氯度为19.38‰左右（其氯度值准确测定到0.001‰）的大洋海水。
中国标准海水由中国海洋大学生产，其氯度值与中国海平均氯度数值相近，在17—19‰左右。
实用盐度标度:将盐度为35的国际标准海水用蒸馏水稀释或经蒸发浓缩,在15℃时测得的相对电导比.绝对盐度:符号SA，定义为海水中溶解物质的质量与溶液质量的比值营养盐:一般指磷、氮、硅元素的盐类。
营养盐再生:在真光层内，营养盐经生物光合作用被吸收，成为生物有机体组成部分，生物体死亡后下沉到真光层以下，有机体分解、矿化，营养元素最终以无机化学形式返回到海水中的过程为营养盐再生。
铁假说:离子缔合:两个异号电荷离子相互接近到某一临界距离形成离子对的过程。
EH:通称氧化还原电位，氧化还原反应强度的指标。
PH:指氢离子浓度指数,是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比。
1.大气的气体组成可分为不变气体成分和可变气体成分两部分：不变气体成分（11种）主要成分：N2、O2、Ar 微量成分：He、Ne、Kr、Xe、H2、CH4、N2O；可变气体成分：CO2、O3、NO2、CO、SO2、NH3、H2O2.生源: CH4、NH3、 N2O、 H2、 CS2、 OCS 光化学: CO、 O3、 NO2、 HNO3、 OH、 HO2、H2O2、 H2CO 闪电: NO、HO2 火山: SO24.真实气体（ Vander Waals方程）式中，a、b为范德华常数。
环境海洋学化学部分答案一．名词解释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.营养元素：主要是与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改变。
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需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、繁殖能力、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作为缺氧判断临界值。
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.硝酸盐的还原作用：NO3-被细菌作用还原为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，还原为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还原为NH3、NH4+或有机氮化合物的过程。
13.Redfield比值：海洋漂游生物对营养盐的吸收一般按照C：N：P=106：16:1进行，这一比例关系常被称为Redfield比值。
14.营养盐限制：营养盐比例不平衡会导致浮游植物生长受制于某一相对不足的营养盐，通常被称为营养盐限制。
《地球化学》章节笔记第一章：导论一、地球化学概述1. 地球化学的定义：地球化学是应用化学原理和方法，研究地球及其组成部分的化学组成、化学性质、化学作用和化学演化规律的学科。
它是地质学的一个分支，同时与物理学、生物学、大气科学等多个学科有着密切的联系。
2. 地球化学的研究对象：- 地球的固体部分，包括岩石、矿物、土壤等；- 地球的流体部分，包括大气、水体、地下水等；- 地球生物体，包括植物、动物、微生物等；- 地球内部，包括地壳、地幔、地核等。
3. 地球化学的研究内容：- 地球物质的化学组成及其时空变化；- 地球内部和外部的化学过程；- 元素的迁移、富集和分散规律；- 地球化学循环及其与生物圈的相互作用；- 地球化学在资源、环境、生态等领域的应用。
二、地球化学的研究方法与意义1. 地球化学的研究方法：- 野外调查与采样：包括地质填图、钻孔、槽探、岩心采样等；- 实验室分析：包括光学显微镜观察、X射线衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）等；- 地球化学数据处理：包括统计学分析、多元回归、聚类分析等；- 地球化学模型：建立地球化学过程的理论模型和数值模型；- 同位素示踪：利用稳定同位素和放射性同位素研究地球化学过程。
2. 地球化学研究的意义：- 揭示地球的形成和演化历史；- 了解地球内部结构、成分和动力学过程；- 探索矿产资源的形成机制和分布规律；- 评估和治理环境污染问题；- 理解地球生物圈的化学循环和生态平衡；- 为可持续发展提供科学依据。
三、地球化学的发展历程与现状1. 地球化学的发展历程：- 起源阶段：19世纪初，地质学家开始关注矿物的化学组成；- 形成阶段：19世纪末至20世纪初，维克托·戈尔德施密特等科学家奠定了地球化学的基础；- 发展阶段：20世纪中叶，地球化学在理论、方法、应用等方面取得显著进展；- 现代阶段：20世纪末至今，地球化学与分子生物学、环境科学等学科交叉，形成新的研究领域。
海洋生物地球化学过程与生态环境效应研究进展洪华生戴民汉商少凌编著厦门大学海洋环境科学教育部重点实验室二OO二年度年报序言2002年12月13日至14日，在重点实验室学术委员会主任苏纪兰院士主持下，于厦门大学环境科学研究中心201会议室召开了第二届学术委员会第四次会议。
会上委员们听取了实验室重点研究方向的研究工作进展及成果汇报和实验室主任洪华生教授的年度工作报告。
经讨论，委员会对重点实验室过去一年的工作作出如下综合评议：1．实验室围绕亚热带近海主要研究方向，以台湾海峡、南海东北部及东南沿海河口港湾等为典型区域，开展了近海碳循环与全球变化、微型生物生态及其资源环境效应、有机物污染及其生态毒理效应和海岸带环境与可持续发展四个方面的研究，逐步形成了过程—机制—效应—应用综合的研究架构。
2．该室本年度在国家级重大项目的争取及科研成果水平等方面有了长足进步。
新争取科研总经费达1330万元，其中国家973项目子课题1项，国家863项目及子项目7项，国家基金重点项目1项。
发表论文78篇，其中SCI文章24篇，占发表文章总数的30%，其中1篇为国际权威刊物Environmental Science and Technology的评论性文章。
发表论文质量明显提高。
3．该室在人才引进和梯队建设方面成绩显著。
新增博士生导师2名，教授1名，从国内外引进从事生物地球化学过程和遥感研究人才各一名，使实验室人才结构更趋合理和完善。
目前该室有固定工作人员30名，其中研究人员27人，技术人员3人；具有博士学位的20人，约占80%；教授（研究员）15人，其中博士生导师 10人；平均年龄40.5岁，其中45岁以下的19人，占总人数的70%。
此外，该室现有在读硕士生59人，博士生41人，博士后4人，已成为该室一支重要的科研生力军。
4．该室国内外学术交流活跃。
国际方面，本年度有25人次出境短期合作或参加国际学术会议，140人次境外人员来我室访问、讲学及执行合作项目，1名与本室合作的美国学者获海外合作青年基金。
