海洋學導論4(海洋化學)

1、 第一章 緒論 第二章 地球系統(tǒng)與海底科學 第三章 海水的物理特性和世界大洋的層化結構 第四章 海水的化學組成和特性 第五章 海洋環(huán)流 第六章 海洋中的波動現象 第七章 潮汐 第八章 大氣與海洋 第九章 海洋生物 第十章 海洋中的聲、光傳播及其應用 第十一章 衛(wèi)星海洋遙感 第十二章 中國近海的區(qū)域海洋學海洋科學導論1 （基本要求：了解海水化學組成基本知識、海氣界面的氣體交換模式、海洋營養(yǎng)元素的存在形式及其循環(huán)的主要過程；理解海水總堿度、碳酸堿度、溶解氧補償深度、元素逗留時間等概念；掌握海水CO2系統(tǒng)控制pH的原理、海洋中營養(yǎng)鹽的分布與變化的一般規(guī)律。）第四章 海水的化學組成和特性(3.5學時）

2、4.1 海水的化學組成 4.2 海水中的二氧化碳系統(tǒng)4.3 海氣界面的氣體交換4.4 海水中的營養(yǎng)元素4.5 海洋的化學資源(1學時）(1學時）(0.4學時）(1學時）(0.1學時）24.1 海水的化學組成 （P110） 海水是一種非常復雜的多組分水溶液，其主要組成見圖4-1。海水中各種元素都以一定的物理化學形態(tài)存在。無機物主要以絡合物，離子形式存在見表4-1。 海水中的溶解有機物十分復雜，主要是它與金屬能形成穩(wěn)定絡合物。(1學時）圖41 海水的化學組成（Thurman，1997）3海水的成分分類（P110） 主要成分 海水中濃度1mg/kg的成分 （提示：教材中110-6 mg/kg有誤）

3、Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Sr2+ Cl- SO4- Br- HCO3-(CO32-) F- H3BO3占鹽份總量的99.9% 上述這些成分在海水中的含量較大，各成分的濃度比例近似恒定，生物活動和總鹽度的變化對其影響都不大，所包含的13種元素稱為保守元素。 “Si”元素 非保守元素 溶于海水中的氣體成分：如氧、氮及稀有氣體等 營養(yǎng)元素（營養(yǎng)鹽、生源要素）：主要是與海洋植物生長有關的元素，通常是指N，P及Si等。 微量元素：海水中含量很低，但又不屬于營養(yǎng)元素者。 海水中的有機物質：氨基酸、腐植質、葉綠素等。 44.1.1海水的主要成分 （p112）一、性質與溶存形式 計算公式： 表4-1

4、中列舉了幾乎所有主要元素的無機形態(tài)。它對于元素在海水中的反應有決定作用。 二、元素在海水中的逗留時間 （p114） arth（1952）提出海水中元素的逗留時間（T）的概念 定義：元素以固定的速率向海洋輸送，如果要把全部海水中該元素置換出來所需的平均時間。 5 當海水中某元素的含量不隨時間改變，則該元素輸入海水的速率應當等于從海水中輸出的速率， 處于穩(wěn)定狀態(tài)：6元素的逗留時間等于元素輸出速率常數的倒數 (P114)海水中一些元素的逗留時間列于表4-2中 (P114) 例題：（1）海洋中水分子的逗留時間：海洋的平均深度為4000m，全球河流的徑流量折算為海洋水位是13cm/a，所以 TH2O=4

5、000/0.13=3104（年）。海水的總體積和徑流量計算，即 T H2=1.41021/（4.61016）3104（年） 7表4-2 海水中一些元素的逗留時間84.1.2 微量元素 (P115) 微量元素海水中濃度等于或低于1的元素。除海水常量元素、營養(yǎng)元素、溶解氣體外，其余通稱為海水微量元素。 微量元素在海水參與絡合、氧化還原平衡、生物吸收、顆粒物的吸附與解吸等。 一、微量元素在海水中的存在形式 分為以下幾種類型： 1）弱酸根，如 ； 2）自由離子，如 ； 3）有機和無機絡合物如 ； 4）生物合成的有機物； 5）有機及無機顆粒物。Stumm（1975）把海水中的微量金屬元素按照粒子大小分為

6、七種形式見圖4-3。910二、海水的氧化還原電位 海水的氧化還原電位,是控制金屬污染物溶存形式的主要因素之一。用于定量分析重金屬在海水中氧化還原轉化。 當海水是一個氧化還原的平衡體系，相對電對氧化還原平衡的半電池反應為： aox+neared 電極電位可以表示為定義：pE=-logae，pE可以表示氧化還原能力的強弱。pE低，電子活度大，還原能力強， 25時pE=Eh/0.059，pE0=Eh0/0.059。 電化學方法可測Eh。通氣良好的海水Eh約為0.4V 114.1.3 海水中的放射性同位素 （P118）海洋的放射性來源于天然放射性核素和人工放射性核素。一、天然放射性核素三大天然放射系U

7、、Ac、Th系成員宇宙射線作用產物，3H、14C。不成系的40K、87Rb。二、人工放射性核素 核武器爆炸 核動力艦船和原子能工廠排放 固體放射性廢物 放射性核素的應用和事故12放射性核的衰變的方式: 一個不穩(wěn)定的原子核自發(fā)衰變?yōu)榱硪粋€原子核，同時放出射線，這種現象稱為放射性衰變。天然放射性元素核衰變的主要類型為衰變，衰變及同核異能躍遷（衰變）。 1衰變 不穩(wěn)定核自發(fā)地放出粒子，而變成另一種核，稱為衰變。 粒子是氦素（ ），它由兩個中子、兩個質子組成，帶兩個正電荷，質量是4.0026原子質量單位。 放射性核在衰變后，它的質量數減少4，原子序數減少2。若以X代表衰變前母核，衰變后子核用Y表示，則

8、衰變可寫成以下形式： 實例 ：經過衰變，生成 表示式可寫為：13 同一種核放出的粒子能量是一定的。有的核放出單一能量的射線，有的核素放出幾種不同能量的射線。當它不只放出一種能量的射線時，往往伴隨有射線放出。例如，鐳的衰變及氡的能級圖。14從上圖可見：鐳放射出兩種能量的射線，一種是4.784兆電子伏的1粒子(占95%)，形成的基態(tài)。放出的另一種2粒子能量為4.601兆電子伏 (占5%)，衰變后子核氡處于激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)狀態(tài)的氡原子核不穩(wěn)定，自發(fā)地回到的基態(tài)，同時放出0.186兆電子伏的光子。這種由于處于激發(fā)態(tài)的原子核不穩(wěn)定，自發(fā)地回到核的基態(tài)的現象稱為躍遷。 一般衰變時，伴隨放出的射線的能量不大

9、，概率也較小。2.衰變 不穩(wěn)定的核自發(fā)地放出粒子及中微子（），變成另一原子核，成為衰變。衰變相當于母核中的一個中子轉化為質子，使中子、質子數目之比發(fā)生了新變化，達到了新的平衡。15 粒子實際上就是電子，它的靜止質量等于電子質量，帶有一個負電荷。衰變的母核與子核的質量數相同，子核的原子序數增加1，即： 如： 衰變時放出的能量被衰變后的子核、粒子和中微子共同帶走。這三種粒子的發(fā)射方向的角度是任意的，所以帶走的能量不固定。由于子核質量遠遠大于粒子和中微子，相比之下，它帶走的動能可以忽略不計，因而衰變釋放能量在粒子和中微子之間分配。實驗測得粒子的能量是從零至最大值的連續(xù)能譜。與衰變時伴隨放出的射線相比

10、較，衰變放出的射線強度要大得多。天然放射性元素放出的主要射線幾乎都是伴隨衰變產生的。 163同核異能躍遷(衰變)有許多放射性核，在發(fā)生衰變以后，生成的子核不是處于基態(tài)而是處于激發(fā)態(tài)，由激發(fā)態(tài)過渡到基態(tài)的半衰期大于0.1秒，我們把這種衰變類型稱之為同核異能躍遷或稱作衰變。 從上述定義可以看出：同核異能躍遷（衰變）前后，母核與子核的原子序數、質量數都沒有改變，只是核的能量不同，再者是母核與子核的半衰期不同。 其中： 1-1.176兆電子伏（6.5%）2-0.514兆電子伏（93.5%） -0.662兆電子伏17 在此需要注意的是：激發(fā)態(tài)的原子核回到基態(tài)時，除發(fā)生同核異能躍遷外，還可以發(fā)射內轉換電子

11、，不放出射線。原子核從高能級躍遷到低能級時，多余能量使K層或L層、M層電子脫離軌道，成為單一能量的內轉電子。在發(fā)生內轉換時，原子失去一個內層電子，這種狀態(tài)也是不穩(wěn)定的，外層電子就會自動充填內層電子空位。由于外層電子能量高，內層電子能量低，外層電子充填內層電子空位時，多余能量以特征X射線放出。此時放出的射線叫X射線。18天然放射系-4n+2系天然放射系-4n+3系19人工放射系- 4n+1系天然放射系-(4n)系204.1.4 海洋化學污染物 (P120) 聯合國專家組（1982）把海洋污染定義為:直接或間接由人類向大洋和河口排放的各種廢物或廢熱，引起對人類生存環(huán)境和健康的危害，或者危及海洋生命

12、（如魚類）的現象。 一、廢棄物的本質 人類把物質或能量引入海洋，引起生物資源損害、人類健康危害、海洋活動妨礙等影響的現象。 污染物包括： 石油類 毒性較大的重金屬 有機氯農藥等合成有機物 引發(fā)赤潮的NO3-、PO4- 營養(yǎng)物 放射性核素二、廢棄物處理的方法 最好的方法是減少廢棄物的數量，廢棄物再生利用，一些有機廢棄物作為能源燒掉，對于多氯聯苯（PCB）這類難分解的有機物，采用焚燒是最好的方法。 21排污口 2011年日本東部地震災害 海嘯殘骸在太平洋上形成巨大的垃圾島,”垃圾島”長達111公里，面積約為20萬平方米 22三、海洋化學污染物（一）碳氫化合物 主要是指石油。碳氫化合物污染主要發(fā)生在

13、從石油產地到煉油廠和石油消費地之間海上運輸過程中的泄漏和海上事故。23 圖4-4表示世界上主要的海上石油運輸路線。從圖中可以看到，美國、日本和西歐國家對中東石油的依賴。每年大約有（510）106t石油流入大海。其中2/3是在運輸途中泄漏的，1/3是由河流把煉油廠的廢油和其他工業(yè)廢水中的碳氫混合物帶入大海的。 圖4-4 世界主要海上石油運輸路線（Clark，1989） 24圖4-5 海上溢油的分解過程（Spears，1974） 圖4-5表明了海上溢油的分解過程。其中較輕的組分揮發(fā)了；水溶性組分溶于海水；最重要部分不溶性殘渣乳化為小球，最終沉入海底或沖到海岸，被緩慢分解或者掩埋掉。溢油的危害取決于

14、生物的種類和溢油的地區(qū)。 25 2010年7月16日，大連新港原油輸油管道爆炸起火。事故至少已造成附近海域50平方公里的海面污染，海上清污工作17日全面展開。國家海洋局海上溢油應急處置前線指揮部20日發(fā)布的情況通報表明，大連部分海灘受到大連新港輸油管道爆炸事故泄漏原油的污染。262000年珠江口海域溢油現狀27最近40年全球嚴重石油泄漏事件 2010年美國石油鉆井平臺起火爆炸致7人重傷11人死亡。鉆井平臺爆炸沉沒約兩天，受損油井開始漏油。2007年11月裝載4700噸重油的俄羅斯油輪“伏爾加石油139”號在刻赤海峽遭遇狂風，解體沉沒，3000多噸重油泄漏，致出事海域遭嚴重污染。2002年11月

15、利比里亞籍油輪“威望”號在西班牙西北部海域解體沉沒，至少6.3萬噸重油泄漏。法國、西班牙及葡萄牙共計數千公里海岸受污染，數萬只海鳥死亡。1999年12月馬耳他籍油輪“埃里卡”號在法國西北部海域遭遇風暴，斷裂沉沒，泄漏1萬多噸重油，沿海400公里區(qū)域受到污染。1996年2月利比里亞油輪“海上女王”號在英國西部威爾士圣安角附近觸礁，14.7萬噸原油泄漏，超過2.5萬只水鳥致死。281992年12月希臘油輪“愛琴?！碧栐谖靼嘌牢鞅辈坷启斈醽喐鄹浇|礁擱淺，后在狂風巨浪沖擊下斷為兩截，至少6萬多噸原油泄漏，污染加利西亞沿岸200公里區(qū)域。1991年1月海灣戰(zhàn)爭期間，伊拉克軍隊撤出科威特前點燃科威特境

16、內油井，多達100萬噸石油泄漏，污染沙特阿拉伯西北部沿海500公里區(qū)域。1989年3月美國?？松尽巴郀柕滤埂碧栍洼喸诎⒗辜又萃踝訛硵R淺，泄漏5萬噸原油。沿海1300公里區(qū)域受到污染，當地鮭魚和鯡魚近于滅絕，數十家企業(yè)破產或瀕臨倒閉。這是美國歷史上最嚴重的海洋污染事故。1979年6月墨西哥灣一處油井發(fā)生爆炸，100萬噸石油流入墨西哥灣，產生大面積浮油。1978年3月利比里亞油輪“阿莫科加的斯”號在法國西部布列塔尼附近海域沉沒，23萬噸原油泄漏，沿海400公里區(qū)域受到污染。1967年3月利比里亞油輪“托雷峽谷”號在英國錫利群島附近海域沉沒，12萬噸原油傾入大海，浮油漂至法國海岸。 29（

17、二）海洋中的重金屬 它們對于海洋環(huán)境有極大的危害，其中毒性較大的是汞、鉛、鎘、鉻、銅等元素。海水本身含有一定量的重金屬，但是本底值均很低。有些微量金屬還是生物生長必須的，不會造成環(huán)境污染。但是人類的工業(yè)生產、交通運輸、日常生活污水排放等輸入大量重金屬，卻能造成嚴重的海洋污染。進入海洋的重金屬，一般要經過物理、化學及生物等遷移轉化過程。 重金屬污染物在海洋中的物理遷移過程主要是指海氣界面重金屬的交換及在海流、波浪、潮汐的作用下，隨海水的運動而經歷的稀釋、擴散過程。由于這些作用的能量極大，故能將重金屬遷移到很遠的地方。 30 重金屬污染物在海洋中的生物過程主要是指海洋生物通過吸附、吸收或攝食而將重

18、金屬富集在體內外，并隨生物的運動而產生水平和垂直方向的遷移，或經由浮游植物、浮游動物、魚類等食物鏈(網)而逐級放大，致使魚類等高營養(yǎng)階的生物體內富集著較高濃度的重金屬，或危害生物本身，或由于人類取食而損害人體健康。此外，海洋中的微生物能將某些重金屬轉化為毒性更強的化合物，如無機汞在微生物作用下能轉化為毒性更強的甲基汞。 重金屬污染物在海洋中的化學過程主要是指重金屬元素在富氧和缺氧條件下發(fā)生電子得失的氧化還原反應，及其化學價態(tài)、活性及毒性等變化過程。重金屬在海水中能與無機和有機配位體作用生成絡合物，使重金屬在海水中的溶解度增大。已經進入底質的重金屬在此過程中可能重新進入水體，造成二次污染 31（

19、三）合成有機化合物（含農藥等） 每年人類生產和使用70000多種化合物，每年還研制出1000種新化合物。大多數進入海洋的有毒化合物是屬于DDT（滴滴涕）和PCB（多氯聯苯）一類。這些含有鹵素的碳氫化合物與自然界的石油等碳氫化合物不同，它們不能被細菌或簡單的化學反應所分解，所以一旦排放入海，它們將在海洋中滯留很長時間。被生物吸收之后，由于它們的脂溶性，很難從生物體排除，致使在食物鏈中逐漸被富集。 海水被污染32（四）營養(yǎng)物質（富營養(yǎng)化） 海水中有硝酸鹽、磷酸鹽等營養(yǎng)鹽，這是海洋生物生長所必需的，一般海水中的磷酸鹽常常會成為藻類生長的限制因子?，F在人們大量使用的洗衣粉等合成洗滌劑中有很高的磷酸鹽含

20、量。當有大量生活污水排放大海時，往往造成部分海區(qū)的富營養(yǎng)化，一些藻類迅速生長，使其他生物大片死亡，形成“水華”，爆發(fā)赤潮。赤潮會嚴重破壞生態(tài)平衡， 2000年渤海、黃海、東海、南海赤潮面積3334 一種物質入海后，是否成為污染物，因物質的性質、數量（或濃度）、時間和海洋環(huán)境特征而異。有些物質，入海量少，對海洋生物的生長有利；量大，則有害。如城市生活污水中所含的氮、磷，工業(yè)污水中所含的銅、鋅等元素就是如此。 一種污染物入海后，經過一系列物理、化學、生物和地質過程，其存在形態(tài)、濃度、在時間和空間上的分布，乃至對生物的毒性將發(fā)生較大的變化。如無機汞入海后，若被轉化為有機汞，毒性顯著增強；但若有較高濃

21、度硒元素或含硫氨基酸存在時，毒性會降低。有些化學性質較穩(wěn)定的污染物，當排入海中的數量少時，其影響不易被察覺，但由于這些污染物不易分解，能較長時間地滯留和積累，一旦造成不良的影響則不易消除。 但在實際環(huán)境中，往往有多種化學污染物他是同時存在，因此，把兩種或兩種以上化學污染物共同作用所產生的綜合生物效應，稱為聯合作用。根據生物效應的差異，多種化學污染物的聯合作用通常分為下面四種類型：35 海洋污染物的監(jiān)測包括水質監(jiān)測、底質監(jiān)測、大氣監(jiān)測和生物監(jiān)測等,都可分為沿岸近海監(jiān)測和遠洋監(jiān)測。前者因海域污染較重且復雜多變，設立的監(jiān)測站密，各站項目齊全且每月至少監(jiān)測一次；后者主要測定那些擴散范圍廣和因海上傾廢和

22、因事故泄入海洋的污染物質，通常設站較稀，監(jiān)測次數較少。利用生物個體、種群或群落對污染物的反應也可以判斷海洋環(huán)境污染情況的。 化學污染物的聯合作用協同作用： 1+ 2相加作用: = 1+ 2獨立作用: = 1+ 2(1- 1)拮抗作用: 1+ 2聯合作用的研究方法: 過篩試驗 等效應圖 計算法 統(tǒng)計學方法 實驗結果的分析與判斷 有兩種污染物單獨作用的死亡率分別為1和236 據2009年中國海洋環(huán)境質量公報稱，2009年，我國海域未達到清潔海域水質標準的面積為146980平方公里，比上年增加7.3%。嚴重污染海域主要分布在渤海灣、遼東灣、長江口、杭州灣、珠江口和部分大中城市近岸局部水域。局部海域沉

23、積物受到重金屬和石油類污染，部分貝類體內污染物殘留水平依然較高。河流攜帶入海的污染物總量較上年有較大增長。73.7%的入海排污口超標排放污染物，部分排污口鄰近海域環(huán)境污染呈加重趨勢。海洋垃圾數量總體處于較低水平。全年發(fā)現赤潮68次，累計面積約14100平方公里。374.2 海水中的CO2系統(tǒng) a.工業(yè)革命以來大氣CO2含量的變化b.1958-1976年間CO2濃度的變化，黑點為夏威夷，為南極，近20年增加了20ppm。（Thurman，1997）圖4-6 海水中溶解的無機碳的主要形式為 、 、 和 。溶解 可以與大氣中的 進行交換，起著調節(jié)大氣 濃度的作用 .(1學時）384.2.1海水的pH

24、 （P123） 海水的二氧化碳系統(tǒng)是維持海水有恒定酸度的重要原因，這是由于在海水中存在下列平衡： 這個平衡過程控制著海水的pH，使海水具有緩沖溶液的特性。 一般，海水表層 未飽和，深層 濃度增大（除光合使之減少，呼吸使之增大外，還隨壓力增加而增大）。利用14C放射性衰變來研究 氣體交換速率。 海水中的二氧化碳含量約為2.2mmol/kg。 的各種形式隨pH變化的見下圖7。海水的pH等于8.1，以 形式為主；其次是 ；而 含量很低。 39一、pH標度 H+濃度標度 ; H+活度標度 。在 (25時)圖4-7海水CO2各種形式隨p的變化（孫秉一，1991）40二、p實用標度 (P125)根據現有的

25、pH標準液（pHs）對比未知溶液的pH三、影響海水p的因素： 主要是CO2系統(tǒng)的組成。緩沖能力最大的 海水的pH一般在7.58.2的范圍變化，主要取決于二氧化碳的平衡。 在溫度、壓力、鹽度的影響下，海水的pH主要取決于 各種離解形式的比值。 41在溫度校正后可用下式：由于深度改變引起的壓力校正可以通過查表得到。4.2.2海水的緩沖容量 （P126） 指使海水pH變化一個單位所加酸或堿的量，如B=dCb/dpH，是緩沖能力的定量表示（堿量對pH變化率）。主要受 系統(tǒng)控制，還與 有關。 424.2.3 海水的總堿度、碳酸堿度和總二氧化碳 (P126)一、海水總堿度 海水的總堿度AT，主要是由于碳酸

26、根離子、碳酸氫根負離子和硼酸根離子決定。 定義堿度的依據為:海水是電中性的，可以用滴定的方法測定（下標T表示滴定）。 堿度定義-用以中和弱酸負離子所需氫離子的物質量除以海水的體積，符號記為A，單位是mol/dm3。 總堿度可以分為三部分：碳酸鹽堿度（CA）、硼酸鹽堿度（BA）和過剩堿度（SA）。 43二、海水的碳酸堿度 (P127) 碳酸鹽堿度CA是 和 對堿度的貢獻即： 總溶解無機碳 是所有溶解形式的碳濃度總和，這里的 和 項應當是總平衡態(tài)濃度，包括與鈣、鈉、鎂等形成離子對的濃度。在大洋海水的酸度下，只有小于1%的碳是以 存在的，而 又只是 的0.2%。 需要指出，堿度是指碳酸根和碳酸氫根濃

27、度之和。它不是pH的度量，也不是海水堿性的度量。因此海水的酸堿度是隨DIC的變化而變化。 44三、海水的總二氧化碳 海水對 的吸收有三個因素：是海水的靜態(tài)容量，即達到平衡后海水中的 含量增加多少，這是熱力學平衡問題；是動力學問題，即大氣海洋之間 交換速度有多快，這取決于 的交換速率；是海水鉛直混合速率。 由于工業(yè)和交通的發(fā)展，燃料燃燒后排放到大氣中的二氧化碳不斷增加。例如夏威夷的冒納羅亞觀測站的觀測結果說明：空氣中二氧化碳平均含量，每年大約以0.68ppm的速度增長。大氣中的二氧化碳含量增加，這已經成了一個全球關注的重大問題。 在 、 豐富的表層海域，投加Fe鹽可加快藻類增殖，吸收大氣增加的部

28、分 。 45 海水二氧化碳系統(tǒng)的研究工作，雖然在18世紀就已經開始,但直到1915年,K.布赫才首次研究海水二氧化碳系統(tǒng)中各種成分之間的平衡理論。20世紀30年代初，根據國際海洋考察理事會(ICES)的建議，由K.布赫、H.W.哈維、H.瓦滕貝格和S.格里彭貝格組成的專業(yè)小組，測定了不同溫度和不同鹽度下碳酸的第一級和第二級表觀解離常數。50年代以后，各國學者分別測定此解離常數。由于測定的方法和所依據的標準不同，所得的結果就不一致。為此，J.M.吉斯克于1978年在“海洋表和標準”聯合專家小組(JPOTS)的會議上,建議對測定標準和有關常數進行統(tǒng)一。464.3 海氣界面的氣體交換4.3.1 海水

29、中的溶解氣體 (P128) 表層海水溶有充足的 。深層海水也不缺 ，因表層富 水被深海環(huán)流帶到深層。溶解 參與海水中的生物和化學過程，而 、Ar等不參與，稱為保守氣體。 因為海水表面與大氣接觸，把大氣中某些成份在海洋和大氣之間不斷進行交換，存在著動態(tài)平衡。 有的氣體可以被海洋吸收，如 ，而有的氣體只能由海洋向大氣輸送，如CO；只有充分掌握海氣交換的機理、交換速率等才有可能正確了解氣體在地球上的循環(huán)過程。(0.4學時）47一、空氣的主要成分和分壓 空氣成分有不變成分(表4-3)和可變成分(表4-4）。 表43空氣中不變成分的含量510-70.510-4H28.710-70.870.00110-4

30、Xe1.110-61.140.0110-4Kr5.210-60.524+0.00410-3He1.8210-51.8180.00410-3Ne0.00030.0330.001CO20.00930.9340.001Ar0.209520.9460.002O20.780878.840.004N2分壓（101325Pa）體積百分數氣體48不定工業(yè)CO不定工業(yè)NH30-0.02工業(yè)NO20-1工業(yè)SO20-0.07（夏季）0-0.02（冬季）紫外照射O3210-6有機物厭氧分解天然氣和原油的泄漏CH4含量（10-6）來源氣體表4-4 空氣中的可變成分含量（地面）49二、大氣成分在海水中的溶解度 大氣成份

31、在海水中的溶解度主要取決于氣體的性質、氣體的分壓、海水的溫度和鹽度。 標準壓力下，指定氣體的溶解度是溫度（）和鹽度的函數。常用的 在海水中的溶解度：504.3.2 氣體在海氣界面的交換 (P130) 氣體在大氣與海洋之間的交換，取決于氣體在這兩者間的分壓差，氣體的交換系數與海面狀況等因素有關。一、氣體交換的模式 海氣交換的模式可以用圖48說明。氣相分壓： PG液相分壓PG，由氣入液； PG大洋；太平、印度大西；高緯低緯；深層水表層水。例如磷酸鹽，大洋表層水中0.51.0，而深層水 。但植物繁盛期，沿岸、河口水中會低至 ；污水排入會富營養(yǎng)化。 圖4-13大洋2000m深處磷的分布，等值線間隔為0

32、.2510-6mol/dm3（據Broecker，1974）63二、鉛直分布 (P138)圖4-14 世界大洋中硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽的鉛直分布（Sverdrup，1942） 圖4-14是世界大洋硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽的鉛直分布 64 三種營養(yǎng)鹽分布特點：隨深度增加，含量逐漸增大，在某一深度達最大值，此后不再隨深度而變化。三、季節(jié)變化(P138) 中緯度（溫帶）海區(qū)和近岸淺海海區(qū)的季節(jié)變化較為明顯，而且與海洋浮游植物生物量的消長有明顯的關系，反映了生命過程的消長（圖4-15）。圖4-15 浮游植物春季繁盛時期，真光帶幾種現象的理想關系65 秋季（浮植長緩，部分殘體分解）NO3-、NH4+上升， 冬季 （浮植衰竭），達高值。 PO43-，2-4月下降，5-8月低值；9-11月上升，12-1月高值。66 硅酸鹽的季節(jié)變化有其特點:在海洋浮游植物繁盛季節(jié)，盡管溶解硅被大量消耗，但其在海