研究海水的物理特性及其表征

海水分析方法
海水是地球上占绝大部分的水资源之一，其化学成分的分析对于海洋生态环境
的监测和海洋资源的开发利用至关重要。

本文将介绍常见的海水分析方法，包括物理分析、化学分析和生物分析等方面。

物理分析
物理分析是通过直接测定海水中的物理性质来进行分析，常用的方法有：•密度测定：通过测定海水的密度可以了解海水的盐度和温度等信息，常用的密度计有密度计和比重计等。

•水质透明度测定：可以通过透射测定海水的透明度来评估海水悬浮物及污染情况。

•溶解氧测定：通过溶解氧的浓度来了解海水中的氧气含量，常用的测定方法有滴定法和电化学法等。

化学分析
化学分析是通过测定海水中各种化学成分的含量来了解海水的化学特性，主要
包括：
•盐度测定：测定海水中的盐分含量，常用的方法有电导法和比重法等。

•主要无机盐分析：测定海水中不同盐分的含量，如氯化物、硫酸盐、碳酸盐等。

•微量金属元素测定：通过原子吸收光谱等方法测定海水中微量金属元素的含量，如铁、锰、锌等。

生物分析
生物分析是通过测定海水中生物体或生物产物的存在来了解海水的生物活性，
主要包括：
•浮游生物调查：通过捕捞和显微镜观察等方法对海水中的浮游生物进行种类和数量的分析。

•生物物质含量测定：测定海水中的叶绿素、有机物质等生物产物的含量，了解海水中的生物活性程度。

•污染生物指标测定：通过测定海水中特定生物种群的存在和数量，评估海水污染情况。

综上所述，海水分析是一项综合性的工作，涉及到多个方面的测定和分析，只有综合运用不同的方法，才能全面了解海水的性质及环境状况，为海洋环境保护和资源利用提供科学依据。

1.水的形态/form：固体/solid (ice)氢键牢固、晶体结构/crystal、比重小于1、固定的体积和形状液体/liquid结构趋于晶体化、为比重的分界、有体积无形状气体/gas (steam or water vapor)无氢键、水分子相互独立、无固定形态和体积氢键（hydrogen bonds)水的热值为：1将1克液体的水温度升高1度需1卡热，将1克的水变成的蒸汽需540卡热，将1克的冰变为的水需80卡热当盐入水后，在正负离子周围包围了一层水分子，弱化了盐离子键的结合力，逐步导致其断裂，使盐溶化在水中2.海水的盐类组成成分：Cl- 18,980 (PPM) Na+ 10,560 SO4 2560 Mg+2 1272，Ca+2 400，K+ 380，HCO3- 142，Br+ 653.盐类起源：Chemical weathering of rocks/化学风化sodium(Na+), potassium(K+), magnesiu(Mg++),etc.Hydrothermal vents/熔岩火山 sulfide(HS-), chloride(Cl-), etc.4．海水的特性：盐度和硬度，温度，密度，pH，溶解气体，透明度，压力，水压硬度：现在仅指钙离子和镁离子的浓度海水温度和盐度决定了它的密度，温度越低，盐度越高，密度越大。

透明度：阳光在海洋中能穿透的深度。

每增加10米，压力就增加1个大气压5.大洋水体由于比重的关系通常是分层的。

表层和底层的水的比重差异大小导致水体稳定或不稳定。

表层:（<100m)混合层:（100-200m）温跃层:在浅水区域水温突然发生变化的水层。

中间层: (200-1500m) 深层或底层:(1500-5000m)6.风的类型：信风西风带极地东风带7. 潮水是由太阳、月亮的综合引力以及太阳、地球和月亮旋转时所产生的离心力的共同作用而产生的。

八分算潮法：高潮时=0.8×(农历日期-1(或16))+高潮间歇=月中天时+高潮间歇（高潮间歇各地不一，是个常数）某一高潮时+12h24min.即为下一个高潮时某一高潮时+ 6h12min.即为下一个低潮时8.厄尔尼诺（El Niño Phenomenon）又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象，就是沃克环流圈东移造成的。

自然科学实验教案：探究海洋的物理性质。

一、实验目的本次实验旨在帮助学生了解海洋的物理特性，深入了解海洋的成分、温度、密度和压力等方面的知识，并进一步提高学生的实验操作技能和科学素养。

二、实验原理1.海水的成分海水是由水和一些气体以及各种无机和有机物质构成的，其中最主要的无机物质包括钠氯化物、硫酸盐和碳酸盐。

2.海水的密度海水的密度、温度和盐度之间存在着紧密的关系。

当海水的盐度和温度增加时，海水的密度也会增加。

另外，海水的密度还会受到海水所处的深度和地理位置的影响。

3.海水的温度海水的温度会影响海洋生物的生长繁殖和分布。

海水的温度、盐度和压力之间存在着复杂的相互关系，它们共同影响着海洋的物理和生态系统。

4.海水的压力随着深度的增加，海水的压力也会增加。

同时，海洋中存在着海底山脉、海沟等地质构造，也会影响海水的流动和压力分布。

三、实验步骤1.制备海水模拟液将海盐加入温水，搅拌至海盐完全溶解，即制得海水模拟液。

2.测量海水模拟液的密度和盐度将海水模拟液倒入密度计中，记录下密度计的读数。

再将海水模拟液倒入盐度计中，记录下盐度计的读数。

3.测量海水的温度和压力使用温度计测量海水的温度，并使用深度计测量海水所处的深度，从而计算出海水的压力。

四、实验结果与分析通过实验，我们可以得到海水模拟液的密度和盐度。

同时，我们也可以通过温度计和深度计测量出海水的温度和压力。

我们可以将密度和盐度的关系绘制成图表，以了解它们之间的关系。

另外，我们还可以通过比较不同深度和地理位置的海水的密度、温度和压力等参数，了解海洋的物理特性和生态条件。

通过实验结果的分析，我们可以深入了解海洋的物理特性，并进一步提高我们的科学素养和实验技能。

五、实验思考1.通过本次实验，你了解了哪些关于海洋物理学的知识？2.你认为掌握海洋的物理特性对于我们的现代化建设和生活有何意义？3.是否有其他实验方法可以更好地探究海洋的物理性质？通过这样的一系列实验，我们可以更为深入地了解海洋的物理性质，从而更好地认识和利用这一重要的自然资源。

海洋中的水文环境演变与物理特性分析随着全球气候变化和人类活动的影响，海洋的水文环境不断发生变化。

本文将对海洋中的水文环境演变及其物理特性进行分析，旨在深入了解海洋的动态变化以及对生态系统和气候系统的影响。

一、海洋水文环境演变1.海洋温度变化海洋的温度是海洋水文环境的重要指标之一。

随着全球气候变暖，海洋表层温度逐渐上升，特别是近几十年来，温度升高的速度更为明显。

这种温度升高会导致海洋生物分布范围的改变，影响海洋生态系统的平衡。

2.海洋盐度变化海洋的盐度受到海水蒸发和降水的影响，也会受到河流径流和冰川融化的输入影响。

随着全球降水和河流径流量变化，海洋盐度也会发生变化。

海洋盐度的变化对海洋生物和海洋循环系统具有重要影响，例如，低盐度的海水会对浮游生物的生存和繁殖产生影响。

3.海洋酸化海洋酸化是指海洋中的酸碱度发生变化，主要是由于大气中CO2的增加导致海洋中的二氧化碳浓度增加。

海洋酸化会对海洋生物的繁殖和骨骼形成产生严重影响，对珊瑚礁等生态系统造成威胁。

二、海洋中的物理特性分析1.海洋循环海洋循环是海洋中水的运动方式，包括水的上升和下沉、洋流形成等。

海洋循环对全球气候具有重要影响，可以调节地球的能量平衡。

同时，海洋循环还影响着物质的输运和生物的分布，对海洋生态系统至关重要。

2.海洋深层循环海洋深层循环与海洋底层的垂直混合有关，垂直混合会将深层水体中的养分和溶解氧带到海洋表层，满足浮游生物的生长需要。

深层循环还有助于调节海洋中的温度和盐度分布，维持海洋的稳定性。

3.海洋表面循环海洋表面循环由风、地球自转和洋流等因素共同影响。

这种循环对热量和物质的传输起着重要作用，影响着全球气候和海洋生态系统。

三、水文环境演变与物理特性之间的关系水文环境的演变会直接影响海洋的物理特性，而海洋的物理特性又反过来调节着水文环境演变的过程。

例如，海洋温度上升会加速冰川融化，导致海平面上升，进而改变海洋的环流格局。

另外，海洋中的深层循环和表面循环也会调节海洋的温度和盐度，对海洋生态系统和海洋生物分布产生重要影响。

第三章海⽔的物理特性第三章海⽔的物理特性和世界⼤洋的层化结构§ 3.1海⽔的主要热学和⼒学性质⼀、海⽔与纯⽔研究对象为海⽔，海⽔是⼀种溶解有多种⽆机盐、有机物和⽓体，并含有许多悬浮物质的混合液体。

因测定出海⽔中含有80多种元素，溶解⽆机盐总量约3.5%，⽽不同于纯⽔。

纯⽔——不包含任何溶解物和悬浮物的纯粹的⽔，当然也不包括⽓体。

它有特殊的⽔分⼦结构，强溶解性和反常的密度变化，作为海⽔的主体部分，纯⽔的这些性质是必要影响到海⽔特性。

⽔的强溶解性：由于⽔的强极性可以吸引溶质表⾯的分⼦或离⼦，使其脱离溶质的表⾯进⼊⽔中。

海⽔的溶解性强于纯⽔。

⽔的反常密度变化：现象——纯⽔在⼤⽓压⼒下4℃时密度最⼤，为1000千克每⽴⽅⽶t > 4 ℃—热胀冷缩，t↘V ↘ρ↗t < 4 ℃—反常膨胀，t ↘ V ↗ρ↘反常膨胀原因——⽔分⼦的缔合⽔分⼦缔合成分⼦晶体，其晶格排列松散，体积增⼤，故密度减⼩。

t < 4 ℃时有利于分⼦的缔合。

0 ℃⽔结冰时，⽔分⼦全部缔合成⼀个巨⼤的分⼦晶体，体积增⼤，密度减⼩，所以冰总是浮在⽔⾯上。

0 ℃—4 ℃升温过程中，较⼤的缔合分⼦离解为较⼩的缔合分⼦，体积收缩，密度增⼤。

⼆、海⽔的温度、盐度、密度1、海⽔温度：物质内部分⼦热运动激烈的程度。

表征物体冷热程度的物理量，建⽴在热平衡定律基础上。

?海温，就是海⽔的温度。

2、海⽔盐度a、绝对盐度——海⽔中溶解物质质量与海⽔质量的⽐值。

b、盐度的⾸次定义（1902）1kg海⽔中将(Br-,I-)以氯置换，碳酸盐分解为氧化物,有机物全部氧化,所余固体物质的总克数。

(480度加热48⼩时）利⽤海⽔组成恒定性性质——不同地域，海⽔中主要成分的绝对含量不同，但各含量间的⽐值近似恒定。

测定出其中某⼀主要成分的含量，便可推算出海⽔盐度。

Knudsen盐度公式——S? = 0.030 + 1.8050Cl?，其中Cl?为氯度，1kg海⽔中的溴和碘以氯当量置换，氯离⼦的总克数。

第三章：海水的物理特性和世界大洋的层化结构一、海水的主要热学和力学性质（一）水的密度水结冰时，密度减小，体积增大，所以冰总是浮在水面上，这与一般物质的性质“热胀冷缩”不同，是一种反常膨胀。

水的密度随温度的这种不正常的变化，是由水分子的缔合造成的。

（二）水的热性质特殊水的熔点、沸点、比热、蒸发潜热和表面引力值都比氧的同族氢化物高。

其原因就在于熔化和汽化时，缔合分子的溶解需要消耗较多的能量。

（三）海水的盐度海水是含有多种无机盐类的溶液，盐度是其浓度的一种量度，它是描述海水特征的基本物理量之一。

海洋中发生的许多现象都与盐度的分布和变化密切相关。

长期以来，人们对盐度的定义、计算标准和测量技术进行了广泛的研究和讨论，先后有1902年盐度、氯度定义；1969年的电导盐度定义；1978年的实用盐标。

1、1902年盐度、氯度定义大量海水分析结果表明，不论海水中含盐量的大小如何，各主要成分之间的浓度比基本上是恒定的，这种规律称为“海水组成恒定性”又称为马赛特原则。

海水组成恒定性规律的发现，为测定海水的盐度提供了方便条件。

1902年，克努森（Knudsen）等人建立了盐度、氯度定义。

1)盐度：1千克海水中的碳酸盐全部转换成氯化物，溴和碘以氯当量置换，有机物全部氧化之后所剩固体物质的总克数，单位：克每千克，用符号S‰表示。

2)氯度：1千克海水中的溴和碘以氯当量置换，氯离子的总克数，单位是克每千克。

（氯度量稍大于海水中实际氯含量）用硝酸银滴定法测定海水的氯度时，需要知道硝酸银的浓度，为此，配置一种标准的知道其氯度值的标准海水，作为国际统一标准硝酸银溶液的浓度。

国际上统一使用氯度值精确为19.374‰的大洋水作为标准，称为标准海水，其盐度值对应为35.000‰。

2、1969年的电导盐度定义考克斯等1976年对由大洋和不同海区不深于100米的水层内采集的135个水样，准确的测定其氯度值计算盐度，同时测定水样的电导比R15，得除了盐度S‰与电导比之间的关系式：但此种盐度测定仍然未脱离对氯度测定的依赖，直至1978年实用盐标的建立，才使得盐度测定脱离了对氯度测定的依据。

物理海洋学物理海洋学是研究海洋中物理量及其相互作用的学科。

其研究内容涉及海水的物理性质、海洋动力学、海洋气候等多个方面。

近年来，随着海洋资源的逐渐枯竭以及全球气候变化的不断加剧，物理海洋学逐渐成为了海洋科学研究的重要领域之一。

一、海水的物理性质1. 密度与盐度海水中含有大量的盐类和微量物质，导致其密度比淡水高约3%~5%。

盐度大小决定了海水的密度，同时也影响着海水的物理化学性质和生物学特征。

在物理海洋学中，密度与盐度是海洋研究的重要参数。

2. 温度海洋是地球的“热缓冲池”，对全球气候变化起着至关重要的作用。

海水中的温度也是物理海洋学研究的重要方面。

海水中的温度会随着深度的增加而降低，形成了海洋的垂直温度分层。

海水温度的变化还会影响海洋生态系统以及海水运动等方面。

二、海洋动力学1. 海洋流海洋流是指海水的大规模运动，可以分为海表层流和深层流。

海洋流是海洋动力学研究的重点之一，对全球气候和生态环境具有重要影响。

2. 潮汐由于地球的引力和切向加速度，海洋中形成了周期性的潮汐现象。

潮汐的周期为12小时25分，是天球和地球自转的结果，也是物理海洋学研究的重点。

3. 水位变化海洋中的水位变化是由海洋运动、潮汐和海水温度变化等多种因素影响。

水位变化会影响着海岸带的生态环境和人类的生活。

三、海洋气候1. 海气相互作用海洋和大气的相互作用是海洋气候研究的重点之一。

海洋的温度和盐度会影响着大气的气压和湿度，从而影响着天气、气候和全球气候变化。

2. 海洋环流海洋的环流是海气相互作用的反应，也是物理海洋学研究的重要方面。

海洋环流的大小和方向会影响着大气环流和全球气候变化。

四、海洋灾害1. 海洋风暴海洋风暴是一种突发性极强的天气现象，会给航运、海洋渔业和海岸带的居民带来巨大的损失和影响。

物理海洋学通过对海洋风暴的研究，可以对其成因和趋势进行预报和预警。

2. 海浪和海啸海浪和海啸是由地壳运动和海洋环流产生的，会给海洋运输、港口等领域带来危害。

探究深海水的物理和化学性质深海水是指深度达到1000米以上的海洋水体，它的物理和化学性质与表层海水有着明显的差异。

为了更好地了解深海水的性质，我们需要从多个方面进行探究。

物理性质深海水的物理性质主要包括温度、压力、透明度和密度等方面。

深海水的温度通常比表层海水低，夏季平均温度仅为2-3℃，冬季则更低。

这是因为深海水与表层海水之间的热交换较少，而且海水在深处被压缩，温度下降。

此外，深海水的压力极大，达到了100倍大气压以上，这对深海生物和探测器等设备的设计都提出了极高的要求。

同时，深海水也具有很高的透明度，其浊度通常仅为1-10毫克/升，是表层海水的几千倍之少。

这使得深海水能够充分接收和传递海洋生物系统中的光能，成为深海生物生存的重要物理条件之一。

最后，深海水的密度较大，比表层海水更加稠密。

这是由于深海水中含有更高比例的盐分和溶解气体等物质，使得其相对密度更大。

化学性质深海水的化学性质也与表层海水有很大差异。

其中最显著的差别之一是盐度。

深海水通常比表层海水更咸，其盐度可达到35‰以上。

这是因为深海水中含有更多的溶解盐类，其中最多的是钠、镁、钾等元素。

同时，深海水中的溶解气体比表层海水中更多，主要包括氧气、二氧化碳、硫化氢等。

这些化学物质的存在对深海生物的生存产生了重要影响。

另外，深海水也存在着一些神秘的化学物质，如深海热液喷口的化学物质。

在这些地区，高温的岩石与水相遇时会产生强烈的化学反应，释放出大量的热能和物质，形成热液喷口。

研究发现，这些喷口的化学物质中富含铜、锌、铅等重金属元素，同时也存在着许多微生物和独特的生态系统。

这为人们了解深海生物和地球物理过程提供了一个全新的视角。

结论综上所述，深海水具有独特的物理和化学性质，是一种非常神秘的海洋水体。

通过深入研究深海水的物理和化学性质，人们可以更好地了解海洋环境和生态系统，探索地球的物理特性和生命进化过程。

此外，深海水中的一些化学物质还具有重要的医学和工业价值，值得进一步探究。