化学海洋学试卷库
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课程名称:《化学海洋学》(考试方式:闭卷,考试时间:,考试要求:)一,填空( 每空1分,共计20分)1)海洋有机质按生物化学类别分类可分为_类脂物、碳水化合物、氨基酸和多肽、腐殖质,烃和氯代烃、维生素类和色素。
2)开阔大洋表层水盐度通常在___亚热带海域____(赤道海域、亚热带海域、亚极地海域)出现极大值。
3)在现场大气压为101.325 kPa时,一定温度和盐度的海水中,某一气体的饱和含量称为该温度、盐度下该气体的___溶解度_____。
4)在海-气界面气体交换的薄膜模型中,一般而言,风速约大,薄膜层厚度越_____薄___,海-气界面气体交换通量越_____大___ 。
5)在海-气界面气体交换的薄膜模型中,气体分子的海-气净扩散通量与该气体分子的分子扩散系数有关,一般而言,水体温度的增加,分子扩散系数越__大______;气体分子量越大,分子扩散系数越___小____ 。
6)在全球海水碳储库中,___ DIC _____的储量最多,其下依次是__ DOC_____和_ POC _。
(从DIC、DOC、POC、PIC中选择)。
7)假设某海水的pH值完全由其无机碳体系所控制,则温度升高时,pH值降低;盐度增加时,pH值增加;压力增加时,pH值降低;Ca(Mg)CO3沉淀形成时,pH值降低。
二,名词解释(每小题5分,共计20分)1)新生产力由光合作用区域以外所提供营养盐支持的净初级生产力份额,称为新生产力2)富营养化海水中营养物质过度增加,并导致生态系统有机质增多、低氧区形成、藻华暴发等一些异常改变的过程。
3)成岩作用沉积物在沉积和埋藏时所发生的所有过程的通用术语。
它包括沉积物与上覆水接触时所发生的变化以及沉积物和上覆水脱离接触时所发生的变化。
成岩过程改变了沉积物的构造、结构和矿物学性质,并导致最后形成坚硬的岩石。
4)表观溶解氧假设海表面水体与大气处于平衡,水体的含氧量达到饱和,水体下沉后,由于有机物等的分解,氧的含量发生了变化,两者之差称为AOU。
海洋化学常考题型1.(2012中考)二十一世纪是海洋开发与利用的世纪,我市规划确立了“蓝色经济”发展战略,海洋化学资源的综合利用将是重点发展领域之一。
以下是某研究性学习小组在探究海水综合利用中遇到的问题,请你参与解决并填空:问题一、海水制镁过程中如何富集镁离子?甲、乙、丙三位同学各自提出自己的设想:甲:直接往海水中加入石灰乳。
乙:高温加热蒸发海水后,加入石灰乳。
丙:向晒盐后的卤水中,加入石灰乳。
通过分析比较,你认为_________的设想最为经济合理(选填“甲”、“乙”或“丙”)。
问题二、粗盐纯化过程中如何除去可溶性杂质?粗盐中含有硫酸钠、氯化钙等杂质。
提纯时,先向粗盐水中加过量的氢氧化钡溶液,目的是完全除尽______________;再加过量的________________溶液,除去杂质阳离子;滤去沉淀,向滤液中加入______________,将溶液的pH调为7,即得到精盐水。
问题三、海水“制碱”的产物成分是什么?同学们从某企业取回少量碳酸氢钠受热完全分解后的固体样品,为确定其成分,进行了如下探究:【提出猜想】甲的猜想:样品中只含有碳酸钠;乙的猜想:样品中含有碳酸钠和氢氧化钠;丙的猜想:样品中只含有氢氧化钠。
他们做出上述三种猜想的科学依据是_______________________________________。
2.海水经过晒盐后得到粗盐和苦卤,重结晶后的食盐中还含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙等可溶性杂质,他们在溶液中主要以SO42-、Ca2+、Mg2+的形式存在,为将这些杂质离子除净,应加入过量的氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠等物质将其转化为沉淀,过滤除去;再加入适量的盐酸,得到精盐水,最后经蒸发即得精盐。
以下是某化工厂对海水进行综合利用的示意图:(1)在粗盐提纯过程中加入过量BaCl2溶液的作用_________;过量NaOH溶液作用__________;过量Na2CO3溶液作用________;不能颠倒的试剂添加顺序是_________,理由____________。
第一章1.化学海洋学的研究内容:(p2)研究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以及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,可用“含量,迁移,过程,通量”来概括化学海洋学的研究内容。
2.化学海洋学的奠基者-挑战者号的意义(p3,p6)化学海洋学是一门年轻的学科,以英国的“挑战者”号调查为起点。
挑战者号航行了13万千米,调查了南北美,南非,澳大利亚,新西兰,香港,日本及数百个大西洋和太平洋岛屿,获得了大西洋,太平洋和南大洋大约1.3万种不同的动物和植物样本以及1441份水样,成功地确定了海底的两个主要路标:大西洋中脊和马里亚纳海沟。
挑战者号对深海的勘测以及对世界海洋的温度,洋流,化学成分,海洋生物的调查,开启了人们对海洋物理,化学和生物学性质的了解。
第二章1.水的性质❖水具有异常高的冰点和沸点,导致其具有高的热容量❖水具有异常的密度变化❖水中盐分的增加导致渗透压增加❖水中盐分的增加导致冰点的降低以及达到最大密度的温度降低❖水是极好的溶剂2.现代海水的种类:颗粒物质,胶体物质,气体,真正溶解物质颗粒物质:由海洋生物碎屑等形成的颗粒有机物和各种矿物所构成的颗粒无机物;胶体物质:多糖、蛋白质等构成的胶体有机物和Fe、Al等无机胶体;气体:保守性气体(N2、Ar、Xe)和非保守气体(O2、CO2);真正溶解物质: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。
3.海水的元素组成:微量元素,常量元素常量元素:在海水中的浓度一般高于0.05mmol/kg,其中包括钠,钾,钙,镁,Sr等5种阳离子,氯,硫酸根,溴,碳酸氢跟(碳酸根),氟等5中阴离子和H3BO3 分子,它们构成了海水溶解态组分的99%以上微量元素:在海水中的浓度一般小于0.05μmol/kg,包括Li,Ni,Mn,Fe,Zn,Pb,Cu,Co,U,Hg等金属元素4.Marcet-Dittmar恒比定律,原因(p18-19)Marcet-Dittmar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原因:水体在海洋中的迁移速率快于海洋中运输或迁出这些元素的化学过程的速率。
辽宁省大连市海洋学校2022-2023学年高一化学联考试卷含解析一、单选题(本大题共15个小题,每小题4分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,共60分。
)1. 下列各组物质中化学键的类型相同的是A.HCl MgCl2NaCl B. H2O Na2O ?CO2C.NH3 H2O CO2 D. CaCl2 ? NaOH H2O 参考答案:C2. 空气是人类生存所必需的重要资源。
为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。
下列措施不利于“蓝天工程”建设的是A.推广使用燃煤脱硫技术,防治SO2污染B.实施绿化工程,防治扬尘污染C.研制开发燃料电池汽车,消除机动车尾气污染D.加大石油、煤炭的开采速度,增加化石燃料的供应量参考答案:D略3. 下列关于物质的分类中,正确的是参考答案:C【分析】和碱反应生成盐和水的氧化物为酸性氧化物,水溶液中电离出的阳离子全部是氢离子的化合物为酸,金属阳离子(或铵根离子)和酸根阴离子构成的化合物为盐,不同物质组成的为混合物,在水溶液中或熔融状态下导电的化合物为电解质。
【详解】A. 烧碱为氢氧化钠,在水溶液中电离出的阴离子全部是氢氧根离子,属于碱,KAl(SO4)2?12H2O为纯净物,C2H5OH在水溶液中或熔融状态下均不导电,为非电解质,故A错误;B. Na2O2为过氧化物,不是酸性氧化物,Mg是金属单质,既不是电解质也不是非电解质,故B错误;C. SO3属于酸性氧化物,H2SiO3属于酸,纯碱是碳酸钠,属于盐,水泥是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等为主要成分构成的混合物,氯化钠在水溶液中和熔融状态下能导电,属于电解质,故C正确;D. CO和碱不反应,属于不成盐氧化物,氢氧化铝属于两性氢氧化物,氨气为非电解质,故D错误,答案选C。
【点睛】本题考查酸性氧化物、酸、盐、混合物、电解质的判断,了解常见物质的组成、抓住各概念的特征进行分析判断是解答此类试题的关键,注意NH3在水溶液中自身不能电离出离子,NH3的水溶液能够导电是因为NH3和H2O反应生成的NH3·H2O电离出离子使溶液具有导电性,NH3·H2O是电解质,而NH3不是电解质,为易错点。
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、ms2、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。
一填空题(每空1分,共20分)1.在海水中,浓度大于0.05 mmol/kg的元素为常量元素,海水中的11中常量元素是:阳离子:Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Sr2+阴离子:Cl-、SO42-、Br-、HCO3-(CO32-)、F-分子:HBO32.海水中,与海洋生物生长密切相关的元素称为营养盐:主要营养盐:N、P、Si微量营养盐:Mn、Fe、Cu、Zn3.实用碱度(PA)是碳酸碱度,硼酸碱度,水碱度之和.4. 盐度的原始定义: 一千克海水中,所有碳酸盐转化为氧化物,溴、碘以氯置换,所有的有机物被氧化之后所含全部固体物质的总克数。
单位为克/千克,符号为S‰5. 浮游植物光合作用中被吸收,与碳、氧等为构成生物体基本元素。
有较为恒定的吸收比(C:N:P:O=106:16:1:-276)。
6. 总氮(TN),颗粒氮(PN),溶解氮(DTN),溶解无机氮(DIN),溶解有机氮(DON)7. 总磷(TP),颗粒磷(PP),溶解磷(DTP),溶解无机磷(DIP),溶解有机磷(DOP)8.海水中无机配位体重要有:9.海水中有机配位体大部分含有羧基,氨基,羟基官能团.10.影响海洋初级生产力的主要因素是光照(温度),营养盐,微量元素等二简答题(每题8分,共40分)1.盐度答:在1 kg海水中,将所有的碳酸盐转变为氧化物,所有的溴和碘为等摩尔的氯所取代,且所有有机物被氧化以后,所含全部固体物质的总克数。
单位:g/kg,以符号S‰表示。
2. 氯度答:在1 kg海水中,当溴和碘为等摩尔的氯所取代,所含氯的克数。
单位:g/kg,以符号Cl‰表示。
3. CaCO3和MgCO3沉淀的形成与溶解对海水pH值的影响?答:4.海水pH值空间变化的原因?答:答:A浅层水观察到由生物光合作用导致的pH极大值,生物的光合作用会迁出水体中的CO2,导致pH值增加;B随深度的增加,pH值逐渐降低,至1000m左右出现极小值,该区间的降低是由于生源碎屑的氧化分解所导致。
【原创】2021届初中九年级下册化学鲁教版单元试卷第八单元 海水中的化学 A 卷 基础夯实1.下列选项中物质的俗名、化学式类别、用途完全对应的是( )。
A.纯碱 碱 制玻璃B.生石灰 氧化物 补钙剂C.食盐 盐 除铁锈D.火碱碱 生产橡胶2.微观示意图可以帮助我们更好地认识化学反应。
下列相关认识中错误的是( )。
A.图甲表示中和反应的实质是结合成水分子B.图乙表示反应的化学方程式是C.图丙表示的反应若在通电的条件下发生,说明电能可以转化为化学能D.图丙表示的反应,说明水是由氢气和氧气组成的3.t ℃时某物质的溶解度为100,该温度下,此物质的饱和溶液中下列质量关系正确的是( )。
A.溶质:溶液=1:1B.溶质:溶剂=1:1C.溶剂:溶液=1:1D.饱和溶液的质量一定为2004.粗食盐中的杂质主要是。
工业上常将粗盐粉碎后用饱和食盐水浸洗,再过滤出食盐。
对此,下面评论正确的是( )。
A.浸洗前后,被浸洗的食盐中的含量基本不变B.浸洗前后,食盐水中的浓度基本不变C.浸洗用的饱和食盐水可以无限次地使用下去D.粉碎颗粒的大小影响浸洗后食盐中的含量5.地球上水资源很丰富,是因为地球表面有被水覆盖,地球上淡水资源又很不充裕,是因为淡水量不到总水量的1%,因而海水淡化问题已成为科学家研究的主要方向。
若要实现海水淡化为饮用水,下列方法和原理不可行的是( )。
A.采用“多级闪急蒸馏法”使海水淡化B.加明矾使海水中的盐分沉淀并淡化C.在海水中加入极易挥发的物质,使水和盐分离D.利用半透膜,采用反渗透法使海水淡化 6.海水中含量最多的离子是( )。
A.钠离子 B.氯离子C.钙离子D.镁离子7.海水淡化是解决淡水资源不足的重要方法。
下列方法中,可以使海水淡化的是( )A.蒸馏B.沉降C.过滤D.吸附8.下列利用海洋资源的做法不可取的是( )。
A.海水引入盐田进行晒盐 B.利用潮汐发电 C.工业废水直排入海稀释 D.合理开发利用海底“可燃冰”9.甲、乙两种固体物质的溶解度曲线如图所示。
2014.11.16化学海洋学思考题第一章思考题1. 如何认识化学海洋学的学科体系及特点?2. 化学海洋学发展历史是怎样的?A.M. Marcet, W. Dittmar, M. Knudsen, L.G. Sillén, E.D.Goldberg, W.S. Broecker 等有哪些重要贡献?3. 学习和研究化学海洋学的意义是什么,请发表个人观点。
第二章思考题1. 简要了解海洋的形成过程。
海洋中水的来源是什么?原始海水与现代海水的化学组成有何主要差别?(什么是Sillén 模型)?2. 海洋中物质的来源和输入途径有哪些?海水主要溶解成分是否为河水溶解成分的简单浓缩,为什么?3. 现代大洋海水的平均盐度、平均离子强度是多少?4. 简述化学海洋学中“稳态”的概念。
5. 什么是元素逗留时间?如何反映了元素在海洋中的性质或行为?周期表中哪些元素的逗留时间最长、最短?元素分布特点与逗留时间有何关系? 为什么N 、P 、Si 的逗留时间较长,但在海水中的分布却不均匀?6. 什么是保守元素/要素/成分和非保守元素/要素/成分?7. 什么是理论稀释线(TDL )?如何利用TDL 讨论海水混合过程中的保守和非保守行为?8. 海洋中元素/要素分布与海水运动关系式是怎样的?各项名称与物理意义是什么?9. 什么是海洋中元素/要素分布的平流-扩散方程?在使用平流-扩散方程解决海洋中元素/要素空间分布问题时,为何可将0=∂∂tS 处理? 10. 如何认识海水混合过程中非保守元素的转移量与涡动扩散系数、流速和逗留时间等因素的关系?第三章思考题1. 海水主要成分有哪些?浓度大于1 mg kg −1的元素都是主要成分吗?2. 主要成分阳离子中,哪个成分的含量最高、最低?主要成分阴离子中,哪个成分的含量最高、最低?3. 什么是海水主要溶解成分组成的恒定比规律?其原因是什么?影响海水主要溶解成分恒定比关系的因素有哪些?4. 海水中Ca 2+/Cl 比值会受到哪些因素影响?为什么海水主要成分中Ca 2+的保守性较差?5. 海水盐度和氯度定义如何建立与修改?6. 实用盐度标度(PSS1978)包括哪些内容?PSS78的实用盐度公式是如何建立的?7. 什么是绝对盐度,能否直接测定?8. 最近对盐度概念进行了怎样的补充完善?(什么是“参考组成盐度标度”?)9. 什么是离子对?与络合物比较有何不同?10. Garrels -Thompson 海水化学模型的基本内容是什么?根据模型计算结果,试说明阳离子和阴离子的主要存在形式各有何特点?第四章思考题1.大气气体成分在海水中溶解度的影响因素有哪些?Weiss公式建立的基础是什么(不要求推导)?什么是本生系数?(什么是气体在海水中的分压?)2.气体饱和度的定义及意义是什么,计算深层水饱和度应作哪几点假设?计算气体饱和度时,如何对溶解度进行现场压力、湿度校正?3.按照薄层扩散模式,气体在海-气界面间的交换速率如何表达和计算?影响气体交换速率的因素有哪些?4.海水中氧的来源和消耗过程有哪些?什么是溶解氧补偿深度?5.大洋海水中溶解氧的垂直分布特征是怎样的?形成的原因是什么?三大洋溶解氧含量有什么差别?为什么?6.什么是表观耗氧量?计算深层水表观耗氧量(或溶解氧饱和度)时,以何种气体校正氧的溶解度,为什么?如何校正?7.什么是海洋中的低氧或无氧现象?有何特征?近岸低氧现象的危害和可能的成因是什么?8.什么是气体饱和差?空气气泡潜入海水中部分溶解和完全溶解,各种气体饱和差变化有何不同?哪种惰性气体对气泡潜入最敏感?哪种惰性气体的温度系数最大?9.不同温度水团混合时,气体饱和度有何变化?10.什么是海水中的痕量活性气体?试举例并介绍其特点。
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1的仅有11种,包括、2+、2+、和2+五种阳离子,、42-、32-(3-)、和五种阴离子,以与H33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。
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32-和3-所形成的碱度7.硼酸碱度:由B()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2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:3-被细菌作用还原为2-,并进一步转化为3或4+的过程11.反硝化作用:3-在某些脱氮细菌的作用下,还原为N2或2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3、4+或有机氮化合物的过程。
13比值:海洋漂游生物对营养盐的吸收一般按照C:N:106:16:1进行,这一比例关系常被称为比值。
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。
15.氮限制海区:一个海区含氮营养盐含量相对不足,导致浮游植物生长受制于氮营养盐。
16.磷限制海区:一个海区含磷营养盐含量相对不足,导致浮游植物生长受制于磷营养盐。
一、填空题或选择题(15分,判断题每题1分,其它空格0。
5分)1.海水中含量最高的元素是H 和O 。
2。
开阔大洋表层水盐度通常在亚热带海域(赤道海域、亚热带海域、亚极地海域)出现极大值。
3.在现场大气压为101。
325 kPa时,一定温度和盐度的海水中,某一气体的饱和含量称为该温度、盐度下该气体的溶解度.4.在海-气界面气体交换的薄膜模型中,一般而言,风速约大,薄膜层厚度约薄,海—气界面气体交换通量越大.5.在海—气界面气体交换的薄膜模型中,气体分子的海—气净扩散通量与该气体分子的分子扩散系数有关,一般而言,水体温度的增加,分子扩散系数越大;气体分子量越大,分子扩散系数越小。
6.在全球海水碳储库中,DIC 的储量最多,其下依次是DOC 、和POC 。
(从DIC、DOC、POC、PIC中选择)。
7.假设某海水的pH值完全由其无机碳体系所控制,则温度升高时,pH值降低;盐度增加时,pH值增加;压力增加时,pH值降低;Ca(Mg)CO3沉淀形成时,pH值降低。
8.海洋硝化作用是指在氧化性海水中,氨通过海洋细菌的作用被氧化成NO2—,并进一步被氧化为NO3— ;海洋反硝化作用是指在溶解氧不饱和的海水中,一些异氧细菌将NO3—作为电子接受体以代谢有机物,从而将部分NO3-还原为NO2—,并进一步还原为N2.9。
与陆源腐殖质相比,海源腐殖质的芳香组分浓度一般较低,氮、硫含量比较高, 13C比较高.10.分子式C106(H2O)106(NH3)16PO4通常被用于表征海洋中有机物的平均分子组成。
11。
在不考虑N2的情况下,开阔大洋表层水的氮主要以DON 形式存在,开阔大洋深层水的氮主要以DIN 形式存在。
(从DIN、DON、PIN、PON中选择)。
12.海洋中的蛋白质是由一系列氨基酸通过肽键结合而成,活体生物体内的蛋白质含量高低通常可用N 元素浓度来指示.13。
判断题:利用CTD实测得某海水的盐度为32。
02315‰.( ×)判断题:开阔大洋表层水中不含有难降解的DOM。
(×)二、问答题(20分)1.与硝酸盐和活性磷酸盐不同,开阔大洋硅酸盐的垂直分布并未在1000m左右水深处表现出极大值的特征,为什么?(6分)答案:由于蛋白石的溶解相对于有机物的降解是一个比较缓慢的过程,因此溶解态硅酸盐的垂直分布没有像硝酸盐和活性磷酸盐一样在1000m水深附近产生极大值.2。
为什么溶解态Zn在北太平洋深层水中的浓度高于北大西洋深层水,而溶解态Al则相反。
(6分)答案:溶解态Zn为营养盐型痕量金属元素,它在上层水中被浮游生物所吸收,当生物死亡后,部分生源物质在上层水体再循环,另有部分通过颗粒沉降输送至中深层。
当进入中深层水体的颗粒物发生再矿化作用时,它会重新回到水体中,由于深海热盐环流的流动路径为从北大西洋流向北太平洋,北太平洋深层水的年龄要老于北大西洋,故随着年龄的增长,积累的溶解态Zn越多,故北太平洋深层水中溶解态Zn浓度高于北大西洋。
Al为清除型元素,它在大西洋表层具有较高的输入通量,且在深海水流动过程中不断地通过颗粒物吸附从水体中清除、迁出,导致其在北太平洋深层水中的浓度低于北大西洋。
3.试分析海水中CaCO3的溶解、颗粒有机物的再矿化这两个过程对海水中的TCO2和Alk将分别产生什么样的影响。
(8分)答案:CaCO3溶解导致Alk增加,TCO2增加。
颗粒物再矿化时,Alk不变,TCO2增加.三、分析题(50分)1.下图为一些气体在海水中溶解度随温度的变化情况,从中您可得到什么信息。
(8分)答案:(1)气体在海水中的溶解度一般随分子量的增加而增加;(2)气体在海水中的溶解度随温度的升高而降低。
1.下图为北太平洋与北大西洋溶解氧的典型垂直分布图,请描述其分布特点,并解释成因。
(8分)答案:(1)500~1000m存在溶解氧极小值;(2)深水中相对较高的溶解氧;(3)北太平洋深层水溶解氧明显低于北大西洋。
中层溶解氧极小值是有机物氧化分解与富含O 2冷水的平流输送之间平衡的结果。
在大西洋、太平洋和印度洋,表层至~900m 深度区间,南极中层水(AAIW)的入侵可明显看出。
北大西洋深层水(NADW )是高溶解氧海域,从60︒N 的表层~2000m 向南至南大西洋3000m 均存在溶解氧极大值。
这些NADW 在向太平洋、印度洋的北向输送过程中逐渐损失O 2.南极底层水的形成也导致了南大洋高的溶解氧。
2.下图为北太平洋与北大西洋文石的垂直分布图,请描述其分布特征,并简单阐述其成因。
(8分)答案:大洋表层水对于文石是过饱和的,过饱和约4倍。
随着深度的增加,文石的过饱和程度逐渐降低,直至其跨过1=Ω的线。
在太平洋水深200-400m ,文石已成为不饱和。
至深层海洋,文石在深海水中是不饱和的,其原因可能在于温度的降低、压力的升高及有机物的氧化等所致。
另外,太平洋水体文石的饱和程度小于大西洋。
原因在于太平洋深层水比大西洋深层水具有低的CO 32—离子浓度(即高的CO 2含量),换句话说,太平洋深层水更具腐蚀性。
这是因为海洋环流与生物活动共同作用的结果:太平洋深层水年龄“老"于大西洋,因而它包含了更多由有机物再矿化所产生的CO 2,从而降低CO 32-离子浓度。
3。
下图为北大西洋与北太平洋总碱度的垂直变化,请描述其分布特征,并简述其成因。
(8分)答案:太平洋表层水的Alk 低于大西洋,而深层水的Alk 高于大西洋。
表层水的差异主要是因为大西洋由蒸发导致的高盐度,深层水的差异原因在于太平洋水年龄更老,其累积了更多由CaCO3溶解所释放的CO32—.4.下图为南大洋表层水中硅酸盐与硝酸盐随纬度的变化情况,请比较二者的分布有何共同点与不同点,为什么?(8分)答案:硅藻吸收上层水体的的硅酸盐是非常有效的,在40︒~50︒S的海域,硝酸盐浓度较高,但硅酸盐浓度仍接近于0,说明这些海域硅酸盐浓度限制着浮游植物的生长。
在55︒S以南,硝酸盐浓度和硅酸盐浓度均比较高,这是因为存在亚极地上升流和生物吸收速率低所共同形成的,这些海域浮游植物的生长被认为受光、低温度及痕量营养盐如Fe等所限制。
5.下表为用沉积物捕集器于北太平洋环流区不同深度得到的颗粒物各组分百分含量的垂直变化,试用图形与简单文字描述出各组分的垂直变化特征,并计算出各层位有机物的C/N比,简单阐述C/N比垂直变化的产生原因。
(10分)碳酸盐有机物OC N 深度(m)(%总重量)(%有机组分)378 35。
1 59。
5 52.3 6.8978 72.1 16。
2 45.1 5.72778 68。
4 14.0 45.4 4。
94280 71.6 10.7 48.9 5。
35582 61.4 13。
5 44。
3 5。
4 答案:随着深度的增加,有机物、OC、N组分的含量均有所降低,而碳酸盐含量由378m-978m有所增加外,随深度变化不大。
原因在于有机物的降解导致了有机物、OC、N组分的含量的降低,而碳酸盐的溶解速率要慢于有机物的降解,因此其随深度变化较小。
各深度C/N比分别为:378 m:8。
97;978m: 9.23;2778m:10。
81; 4280m:10.76; 5582m:9。
57。
其垂直分布显示随深度增加而增加,至2778m后相对稳定.原因在于颗粒有机氮组分的降解速率快于有机碳组分。
四、 计算题(15分)1.假设某组分仅由河流输入海洋,其在河水中的平均浓度为2 mg/L ,在开阔海洋混合层与深层水中的浓度分别为4 mg/L 和16 mg/L ,试计算该组分从混合层中以颗粒沉降迁出的份额及其在海洋中的平均停留时间(已知混合层与河水的体积比为30;海洋水体周转一次的时间为1000 a )。
(9分)答案:已知C r =2 mg/L , C s =4 mg/L ; C d =16 mg/L; 30V V rivermix =;T mix =1000 a,由: river deep river surfaceC C 301C C 301•+•-=g 得组分从混合层中以颗粒沉降迁出的份额(g )为:g=0.75.由混合层颗粒物迁出进入深层箱子的元素最终埋藏于沉积物的份额(f)为:)C C C C (V V 11f river surface river deep river mix -+= = 0。
0055该组分在海水中的停留时间为:1000/(fg)= 2.42×105 a2.假设开阔大洋与沿岸海域浮游植物的Fe :C 原子比分别为1:33000和1:3300,已知全球海洋的初级生产力为2.6×1015 molC/a ,沿岸海域单位面积的初级生产力是开阔大洋单位面积初级生产力的4倍,且 沿岸海域面积是开阔大洋面积的1/9,试计算沿岸海域与开阔大洋浮游植物每年吸收的Fe 量。
(6分)答案: 沿岸海域初级生产力 = 0.8×1015 molC/a ;开阔大洋初级生产力 = 1.8×1015 molC/a沿岸海域浮游植物吸收的Fe = 242×109 molFe/a;开阔大洋浮游植物吸收的Fe = 55×109 molFe/aB。