第五章 世界海洋中 講稿

第五章世界海洋中的水第一節(jié)海水的來源第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分第三節(jié)海水中的溶解氣體第四節(jié)懸浮物質(zhì)第五節(jié)海水溫度第六節(jié)海水的物理性質(zhì)第一節(jié)海水的來源構(gòu)成海洋的主要成分是水體,在海洋形成時(shí),海水到底是從哪來的呢?在講述海洋水分時(shí),我們首先就要討論這個(gè)問題。我國唐朝大詩人李白的《將進(jìn)酒》的開頭是這樣一句:“君不見黃河之水天上來,奔流到海不復(fù)回?！痹娙藶槲覀兲峁┝艘粋€(gè)海水來源的線索。我們?cè)缫阎?黃河的源頭在青海省,它一路上匯聚眾河,形成浩浩蕩蕩的濁流,直向渤海奔去．但是,浩瀚無垠的海洋,包蘊(yùn)著13億7千萬立方千米的海水,這么多的海水僅靠江河注入是不現(xiàn)實(shí)的,那么,海水還有沒有其他來源呢?第一節(jié)海水的來源目前,關(guān)於海水的來源也還是眾說紛紜,但比較有代表性的是這樣幾種觀點(diǎn):有一種觀點(diǎn)認(rèn)為,在地球誕生的初期,大氣圈和水圈是密不可分的,當(dāng)時(shí)的水分呈氣態(tài)（水蒸氣）混於原始大氣之中．隨著地球的不斷冷卻,地面上的溫度逐漸降低,於是,包圍著地球的水蒸氣開始冷凝成小水滴,小水滴漂浮在空中,集結(jié)成云霧,最后形成雨水降了下來。據(jù)說,大約在10億年前,地球上不停地下著傾盆大雨,這種降雨長達(dá)若干萬年．由於那時(shí)還沒有生物,地球上連根草也沒有,因此,雨水便沖洗著山嶺,帶走了泥沙和溶解物質(zhì),濁流滾滾,奔向地球低洼的地方,從而形成了原始的海洋。第一節(jié)海水的來源另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,經(jīng)計(jì)算,海水的質(zhì)量比大氣的質(zhì)量要大282倍,在原始的地球上會(huì)有那么多水蒸汽嗎?就算有這么多水汽,這些水汽又是從哪里跑出來的?於是人們應(yīng)當(dāng)從地球本身去尋找海水的來源。這種觀點(diǎn)認(rèn)為,地球最初的水絕大部分以巖石結(jié)晶水的形成存在於地球內(nèi)。第一節(jié)海水的來源在地球誕生后的一段時(shí)期里,地球很不安分,處處出現(xiàn)大地龜裂和火山爆發(fā)。因此,地球內(nèi)部的水通過巖漿活動(dòng)逐漸析出和匯集於地表,或通過火山活動(dòng)將高溫水汽帶到大氣中,然后凝結(jié)成雨落到地表,在洋盆內(nèi)匯合成海洋。第一節(jié)海水的來源人們可以設(shè)想這兩種情況都同時(shí)或先后存在過,經(jīng)過億萬年的風(fēng)雨雷電、山崩地陷、烈焰騰空、巖漿奔流,終於形成了海洋．原始的海洋只是略帶咸味,后來由於大大小小的水流在匯入海洋的路途上,溶解了一些物質(zhì),使海水中氯化物和硫酸鹽含量增加,才使海洋變成了一個(gè)又咸又苦的“聚寶盆”。第一節(jié)海水的來源地球上的水到底從哪里來的呢？許多研究者認(rèn)為，是從天上來的，來自墜落的冰隕石。美國科學(xué)家弗蘭克最先發(fā)現(xiàn)冰隕石幾乎每時(shí)每刻都在向地球襲擊。他在研究1981至1986年間人造衛(wèi)星發(fā)射回的數(shù)千張地球大氣層的輻射圖時(shí)，發(fā)現(xiàn)上面總是有一些小黑點(diǎn)，每個(gè)小黑點(diǎn)存在時(shí)間有兩三分鐘。他認(rèn)為這些小黑點(diǎn)便是由一些撞入地球的冰球造成的，是它們?nèi)诨伤魵饬粝碌年幱?。第一?jié)海水的來源根據(jù)這些小黑點(diǎn)的大小和出現(xiàn)的頻率，他推測(cè)每分鐘大約有20顆冰球墜落在地球上，冰球的平均直徑為10米左右，每顆可融化成100噸水。也就是說地球1年可能從這種冰球獲得10億噸水。由于地球至今已有46億年的歷史，所以地球可以從冰球中獲得460億億噸水。也就是說地球上全部水是145億億噸的3倍。據(jù)此他斷定，現(xiàn)在覆蓋地球表面3/4的水，都是由冰球融化而來的。他還推測(cè)，千百萬年以后，由于冰球的不斷墜落，海洋的面積將會(huì)擴(kuò)大，海洋水將會(huì)增加。如果在大海中游過泳，一定會(huì)有切身的體驗(yàn)。一不小心嗆到海水，那又苦、又澀、又咸的感覺真讓人難以忍受。一旦上岸，海水很快蒸發(fā)，一層白色的粉末布滿全身，用手一摸，滑滑的感覺如同抹上了一層爽身粉，與汗液混在一起，讓渾身粘糊糊的，十分不自在。這就是海水中的鹽在從中搗蛋。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分海水中的鹽，是一種極大的財(cái)富，是自然界帶給人類一種浩蕩的恩賜。在食品業(yè)、農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用，增添了人類生活的美味。食鹽，是人類一日三餐的必食品，即便只靠吃醬菜、咸菜、泡菜過日子的農(nóng)民，也離不開食鹽。對(duì)此，化學(xué)家們深感疑惑，不知道食鹽與人體有什么關(guān)系。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分他們研究的結(jié)果出乎意料：包括人類在內(nèi)的動(dòng)物血液中的化學(xué)元素含量與海水中“鹽”的化學(xué)元素含量幾乎沒有差別！由于人類在活動(dòng)過程中排出汗液而帶走了鹽分，使血液中各鹽分的關(guān)系失去了平衡，時(shí)時(shí)需要鹽的補(bǔ)充。這樣，食鹽成為人類的必不可少的一種食物。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分進(jìn)入開化時(shí)代的先民，就已知道海洋具有“漁鹽之利”了?！妒辣尽酚涊d：“夙沙氏始煮海為鹽?！睋?jù)考證，夙沙氏是黃帝時(shí)代的一位諸侯，居住于山東沿海地區(qū)。這說明早在4000多年前的夏代，人類的生活就離不開美味的海鹽了。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分自有國家以來，鹽就成為政府?？嘏c專營的戰(zhàn)略物質(zhì)，成為權(quán)力與地位的象征，成為國家財(cái)政的源泉。曾幾何時(shí)，鹽就是俸祿，就是年薪，就是獎(jiǎng)品。至今仍然使用的英文單詞工資“Salary”是由鹽“Salt”演化而來，足見鹽在日常生活中的地位，足見鹽帶給生活的甘苦。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分利用海水制鹽的技術(shù)，隨著歷史的發(fā)展而進(jìn)步著。早期的海鹽，是支起很大的鐵鍋，燃起熊熊的柴火，燒干一桶桶的海水而煎熬出來的。漢朝之前史書上多有“煮海為鹽”的記載。在低洼的海邊，圈起封閉的海灣，或圍起一塊潮坪，開辟出海水在高潮位可灌入的鹽田，利用自然界的太陽熱力和風(fēng)力的蒸發(fā)作用，曬海水制鹽的工藝，比起“煮海為鹽”，進(jìn)步巨大。濃縮海水制鹽和節(jié)約整理土地，是北疆電廠循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目的最大亮點(diǎn)。一期工程投產(chǎn)后，天津市長蘆漢沽鹽場(chǎng)有限責(zé)任公司原鹽年產(chǎn)量可提高50萬噸，同時(shí)節(jié)省22平方公里的鹽田用地。節(jié)省的鹽田用地相當(dāng)于8個(gè)漢沽區(qū)河西老城區(qū)。

海水制鹽第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分傳統(tǒng)上，中國、印度和少數(shù)氣候條件特別適宜的國家一直大規(guī)模地利用海水來曬鹽。進(jìn)入工業(yè)化時(shí)期，海水制鹽增加了機(jī)械化的工藝。在澳大利亞和墨西哥一些非常干旱的海岸地區(qū)，使用自動(dòng)化機(jī)械進(jìn)行海水曬鹽，生產(chǎn)效率極大地得以提高，一個(gè)工人可年產(chǎn)原鹽7000噸。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分海鹽作為一種食鹽，原始人類已開始直接利用。隨著分析化學(xué)的發(fā)展，在陸地上發(fā)現(xiàn)的百多種元素，在海水中易如反掌地找到了80多種。在現(xiàn)代人的眼里，海洋是一個(gè)巨大魔箱式的寶庫，其中所蘊(yùn)藏的可資利用的化學(xué)元素，就是一種幾乎用之不竭的寶藏。長蘆鹽場(chǎng)的生產(chǎn)線長蘆鹽場(chǎng)作業(yè)區(qū)鶯歌海鹽場(chǎng)鶯歌海鹽場(chǎng)第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分海水的化學(xué)組成：海水是一種非常復(fù)雜的多組分水溶液。海水中各種元素都以一定的物理化學(xué)形態(tài)存在。在海水中銅的存在形式較為復(fù)雜，大部分是以有機(jī)絡(luò)合物形式存在的。在自由離子中僅有一小部分以二價(jià)正離子形式存在，大部分都是以負(fù)離子絡(luò)合物出現(xiàn)。海水中有含量極為豐富的鈉，但其化學(xué)行為非常簡(jiǎn)單，它幾乎全部以Na+離子形式存在。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分海水中的成分可以劃分為五類：１．主要成分（大量、常量元素）：指海水中濃度大于１×10-6mg/kg的成分。屬于此類的有陽離子Na+，K+，Ca2+，Mg2+和Sr2+五種，陰離子有Cl－，SO2-，Br-，HCO-3（CO2-），F(xiàn)-五種，還有以分子形式存在的H3BO3，其總和占海水鹽分的99.9％。所以稱為主要成分。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分由于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(dòng)和總鹽度變化對(duì)其影響都不大，所以稱為保守元素。海水中的Si含量有時(shí)也大于1mg/kg，但是由于其濃度受生物活動(dòng)影響較大，性質(zhì)不穩(wěn)定，屬于非保守元素，因此討論主要成分時(shí)不包括Si。成分含量（g/kg）

成分

含量（g/kg）

Cl-

19.35

HCO3-

0.14

Na+

10.76

Br-

0.067

SO42-

2.71

Sr2+

0.008

Mg2+

1.29

B3+

0.004

Ca2+

0.41

F-

0.001

K+

0.39

海水的主要成分

第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分２．溶于海水的氣體成分，如氧、氮及惰性氣體等。３．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(guān)的要素，通常是指Ｎ，P及Si等。這些要素在海水中的含量經(jīng)常受到植物活動(dòng)的影響，其含量很低時(shí)，會(huì)限制植物的正常生長，所以這些要素對(duì)生物有重要意義。海水中鹽類與溶解氣體的來源第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分４．微量元素：在海水中含量很低，但又不屬于營養(yǎng)元素者。５．海水中的有機(jī)物質(zhì)：如氨基酸、腐殖質(zhì)、葉綠素等。各地海水中泳者的感覺有差異嗎？這個(gè)問題實(shí)質(zhì)上就是海水有咸淡之分嗎？一百多年前，人們并不知道各海域的海水有什么區(qū)別。直到1872年，英國的科學(xué)考察船“挑戰(zhàn)者”開始探索海洋的奧秘，在航程近7萬海里的水域，采集了大西洋、印度洋、太平洋等海域77件海水的樣品，經(jīng)分析化驗(yàn)，海水中的鹽度果然不同。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分“挑戰(zhàn)者”號(hào)的航行是第一次對(duì)海洋進(jìn)行全面的研究

1000克海水中含鹽量最高的僅有38克，最少的也有33克。平均起來，1000克海水的含鹽量為35克，用科學(xué)術(shù)語說，全球海洋平均鹽度可視為35‰。全球海水鹽度的變化有沒有規(guī)律性呢？第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分南、北緯60°海區(qū)的海水鹽度一樣嗎？為什么？海洋表面平均鹽度和溫度按緯線分布的曲線圖3635343332

60o40o20o0o20o40o60o

302010010鹽度（‰）溫度（oC）南北（緯度）一個(gè)海域海水的鹽度隨深度而發(fā)生變化。中低緯度海域表層海水的鹽度較高，次表層海水鹽度明顯減小，此時(shí)稱鹽躍層，鹽躍層之下，鹽度趨于穩(wěn)定，深于4000米的海水，鹽度變化范圍很小，基本趨于平均值。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分高緯度海域，一般隨著深度的增加，鹽度隨之增大。在局部海域，表層海水的鹽度，也存在小于次表層鹽度的情況，它在大量降水的海域或有河流注入的海域出現(xiàn)。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分不同海域鹽度自然也不同。大西洋的鹽度最高，為34.90‰，印度洋次之，為34.76‰，太平洋最低，為34.62‰。世界含鹽度最高的海域是紅海，鹽度超過40‰；鹽度最低的則是波羅的海，平均鹽度不超過8‰。海域中鹽度的空間分布是極不均勻的。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分從全球海洋鹽度分布可窺其端倪。赤道海域，鹽度較低，而北緯5°附近海域，海水鹽度達(dá)到最低值；到中緯度海域，海水鹽度達(dá)到最高。而向南極或北極海域，海水鹽度則趨于降低。海洋中等鹽度線幾乎平行于緯度線分布，即同一緯度的海水鹽度幾乎相等，這反映鹽度變化受全球氣候所控制。海洋赤道無風(fēng)帶多半時(shí)間偏向北半球，加上蒸發(fā)量少于降水量，所以北緯5°海域海水鹽度最低。中緯度地區(qū)，蒸發(fā)量超過降水量，決定其海水鹽度變化大。兩極地區(qū)，海水溫度較低，蒸發(fā)量小，加之有冰原淡水的補(bǔ)充，鹽度自然較低。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分大西洋沿岸無高大的山脈，北大西洋蒸發(fā)的水汽經(jīng)東北信風(fēng)帶入北太平洋釋放于巴拿馬灣一帶，因此大西洋把淡水給了太平洋，讓太平洋的鹽度降低，而本身增加了鹽度。印度洋的海水溫度較高，蒸發(fā)量較大，因而有較高的鹽度；但印度洋與太平洋的洋流溝通較好，能夠平抑印度洋鹽度的上升。這樣就決定了這三大洋鹽度的差異。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分紅海的鹽度最高，其北部高達(dá)42.8‰，這是其特殊的地理環(huán)境所導(dǎo)致。一方面，紅海為印度洋的內(nèi)海，東南部由狹窄的曼德海峽同印度洋相連，西北部則為深度不大的蘇伊士運(yùn)河與地中海相通，整個(gè)海區(qū)不易同地中海和印度洋的水體進(jìn)行交換，較為閉塞。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分另一方面，兩岸均為千里黃沙，沙漠化伴隨著炎熱的氣候，降雨稀少，河流干涸，淡水的補(bǔ)充極為有限。雪上加霜的是，紅海的海底是地球的地?zé)岢隹谔?，海水溫度高，加劇了海水的蒸發(fā)。因此，紅海成了一個(gè)自然的鹽池，每年蒸發(fā)掉數(shù)米深的水層，導(dǎo)致鹽度異常增高。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分鹽度最低的波羅的海，也是由特定的地理環(huán)境注定。波羅的海，屬北歐的一個(gè)內(nèi)海。曾經(jīng)發(fā)育巨大冰原的斯堪的納維亞半島把波羅的海與北冰洋的挪威海隔開。波羅的海僅通過丹麥沿海與北海相連。由于不受溫暖的墨西哥灣流的影響，波羅的海的海水溫度較低，氣溫也較低，蒸發(fā)量較小。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分三面環(huán)山，眾多的湖泊河流源源不斷地向波羅的海注入大量的淡水。墨西哥灣流給北歐帶來大量的降雨，對(duì)波羅的海而言也是強(qiáng)大的淡水補(bǔ)充。所以，降水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于蒸發(fā)量，導(dǎo)致波羅的海平均鹽度在8‰左右，局部最高的不超過15‰。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分縱觀海洋，世界上75%的海域海水鹽度介于34.5‰～35‰之間，世界上海水平均鹽度約為34.72‰。本質(zhì)上，海水的鹽度差異不大，偶爾的變化或局部的變化，一定受海域的地理位置、周圍的陸地河流、氣候條件等因素左右。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分海水中的鹽從何處而來？許多科學(xué)家認(rèn)為，海水中的鹽有三個(gè)方面的來源：一是地球形成之初，火山爆發(fā)，從巖漿巖流體中分異而出的水汽含有大量的鹽分，這種水汽在大氣中冷凝后形成降雨，雨水匯聚形成含有一定鹽分的原始海水。原始海洋中的海底還可能噴發(fā)出火山，含鹽分的巖漿巖流體溶入海水，導(dǎo)致原始的海洋就存在著鹽。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分另一種來源是陸地上的降雨，形成與巖石、土壤密切相結(jié)合的地表水和地下水，匯聚成江河湖泊，大江大河攜帶整個(gè)流域的被溶解的鹽分進(jìn)入海洋，這些鹽分日積月累，海水逐漸變咸。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分第三種來源是海底深大斷裂帶上源源不斷的熱液，它是一種從地殼深處上來的巖漿所攜帶的含鹽流體，其濃度是入海河流含鹽濃度的數(shù)百倍。能給海水帶來多少鹽，科學(xué)家目前尚不能進(jìn)行全面的評(píng)估。第二節(jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分從淡水湖、咸水湖至鹽湖的演變，就可以看到海水是如何一步步變咸的。所以，現(xiàn)代科學(xué)對(duì)亞里士多德提出的海水如何變咸的問題的回答，可能是：“開初的海水不怎么咸，也許人的舌頭沒有咸的感覺。海水是隨時(shí)間而變咸的，不管它的鹽分是從巖石、土壤中來，還是從火山流體中來，海水隨蒸發(fā)作用的持續(xù)，海水將變得越來越咸?！钡诙?jié)海水的含鹽量和化學(xué)成分第三節(jié)海水中的溶解氣體

海水中的氣體主要來自大氣、海底火山活動(dòng)和海水中的化學(xué)作用。

由於光合作用和呼吸作用影響氧氣及二氧化碳的含量，因此生物活動(dòng)對(duì)氧氣和二氧化碳含量分布影響很大。 表層的浮游植物行光合作用，因此海水二氧化碳含量表層最少、深層較多；氧氣含量則是表層最多、深層較少。第三節(jié)海水中的溶解氣體海水中除含有無機(jī)鹽和有機(jī)物外，還溶解有一些氣體。因?yàn)楹Ｋ砻媾c大氣接觸，必然會(huì)把大氣中某些成分溶解在海水中，這些氣體在海洋和大氣之間不斷進(jìn)行交換，存在著動(dòng)態(tài)平衡。表層海水與大氣接觸，溶解有充足的氧氣，氧氣在兩相之間存在近似的平衡。由于某種原因（升溫、降溫、生物活動(dòng)等）而破壞這一平衡時(shí)，表層氧氣會(huì)逸出或溶入而達(dá)到新的平衡。在幾千米的深海中也不缺乏氧氣，正是深海環(huán)流把表層的富氧水帶到深層的結(jié)果。如果沒有深海環(huán)流，僅表層水有充足的氧氣而深層缺氧則海洋水會(huì)變成污水。第三節(jié)海水中的溶解氣體海水中的溶解氧含量與海洋生物活動(dòng)有關(guān)，海洋植物在光合作用中放出氧氣，進(jìn)行呼吸作用時(shí)要消耗水中氧氣。光合作用主要發(fā)生在深度不大的光合層，所釋放的氧氣與光照、生物密度和活動(dòng)情況等有關(guān)，因此可以利用表層海水氧氣的含量推測(cè)生物活動(dòng)的情況。第三節(jié)海水中的溶解氣體海氣相互作用模式大氣海洋能量物質(zhì)第三節(jié)海水中的溶解氣體近年來海洋與大氣的交換作用受到重視，有的氣體可以被海洋吸收，如CO2；而有的氣體只能由海洋向大氣輸送，如CO2。只有充分掌握海氣交換的機(jī)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。第三節(jié)海水中的溶解氣體海水中有些氣體參加生物和化學(xué)的反應(yīng)，例如CO2，O2等，有些則不參加反應(yīng)，叫做保守氣體，如惰性氣體和氮?dú)獾取１Ｊ貧怏w在海水的分布僅受海水物理過程的影響，相反，海水中的氧氣除了受物理過程影響之外，還受到生物、化學(xué)過程的影響。因此，從氮?dú)夂脱鯕獾姆植疾町惪梢粤私夂Ｑ笾醒鯕獾纳锘瘜W(xué)過程。第三節(jié)海水中的溶解氣體氣體的溶解度：當(dāng)氣體在大氣和海水之間達(dá)到平衡時(shí)，海水中溶解氣體的濃度決定于氣體在水面上的分壓、海水的溫度和鹽度，單位為微摩爾每立方分米（μmol/dm3），以往曾用cm3/dm3，cm3/kg或者μmol/kg。第四節(jié)懸浮物質(zhì)海水中包括膠粒在內(nèi)的、分散度不同的各種懸浮物質(zhì)。它們的粒徑一般在幾至幾百微米之間。為了研究其化學(xué)組成，通常用孔徑為0.45微米的過濾膜將其從海水中分離出來。懸浮物包含有機(jī)組分和無機(jī)組分兩類：①有機(jī)組分。主要是生物殘骸、排泄物和分解物，由纖維素、淀粉等碳水化合物、蛋白質(zhì)、類脂物質(zhì)和殼質(zhì)等所組成。第四節(jié)懸浮物質(zhì)②無機(jī)組分。包括石英、長石、碳酸鹽和粘土等來自大陸的礦物碎屑，在海水化學(xué)過程中所生成的硅酸鹽、鈣十字石、碳酸鹽、硫酸鹽和水合氧化物等次生礦物，在生物過程中生成的硅骨架碎屑等生源物質(zhì)。為細(xì)菌和其他微生物的繁殖提供了有利的條件。第四節(jié)懸浮物質(zhì)海洋水體中的懸浮物，懸浮顆粒所攜帶的這些有機(jī)物，大都要沉降到海底,因而常荷負(fù)電。其沉降速率主要取決于顆粒的大小和幾何形狀，例如粒徑為2～20微米的球狀懸浮物，海水中懸浮物的沉降速度約為0.1～10米/天。在深度達(dá)3650米的海域，從表層沉降到洋底要經(jīng)過1～100年的時(shí)間。實(shí)際上，在沉降的過程中，它們經(jīng)歷著溶解、沉淀、絮凝、離子交換、吸附和解吸等一系列的物理化學(xué)過程。這些過程對(duì)海水微量元素的含量分布起著重要的控制作用。第四節(jié)懸浮物質(zhì)

1939年，K.卡勒首次利用丁鐸爾效應(yīng)直接測(cè)量海水中懸浮物的含量，組成比較復(fù)雜，1953年，N.G.杰爾洛夫應(yīng)用光學(xué)方法測(cè)定了太平洋、大西洋、印度洋、紅海和地中海的懸浮物的時(shí)空分布。結(jié)果表明：海水中懸浮物的含量隨地理位置和季節(jié)而有很大的變化。第四節(jié)懸浮物質(zhì)懸浮物的含量，其組成隨深度而變化：在表層的海水中，決定著海水的水色和透明度，主要包含顆粒有機(jī)物、無鋁無機(jī)物和鋁硅酸鹽3類，還直接影響著海水的聲學(xué)性質(zhì)和其他的光學(xué)性質(zhì)。大洋中的懸浮物：大洋中懸浮物含量只有幾微克/升，水色多呈淺藍(lán)、綠以至于黃。粒度微小，水色深藍(lán)；近岸和河口海區(qū)的懸浮物含量達(dá)到100毫克/升左右，而且顆粒較粗，水色多呈淺藍(lán)、綠以至于黃。第四節(jié)懸浮物質(zhì)第四節(jié)懸浮物質(zhì)離岸越遠(yuǎn)，生物過程和化學(xué)過程中形成的成分(次生成分)越多。它們經(jīng)歷著溶解、沉淀、絮凝、離子交換、吸附和解吸等一系列的物理化學(xué)過程。雖然在沿岸海水中無機(jī)組分和有機(jī)組分在深淺不同的水層的含量變化幅度比較大，但是平均起來，前者的含量稍多于后者。從表層沉降到洋底要經(jīng)過1～100年的時(shí)間。例如墨西哥灣的懸浮物中，顆粒有機(jī)物的平均含量只占40％左右。第四節(jié)懸浮物質(zhì)海水中懸浮物的表面，能夠有選擇地吸附有機(jī)負(fù)離子，因而常荷負(fù)電。懸浮顆粒所攜帶的這些有機(jī)物，海洋水體中的懸浮物，為細(xì)菌和其他微生物的繁殖提供了有利的條件。第五節(jié)海水溫度海洋水的溫度是海洋熱能的一種表現(xiàn)形式。海洋熱能不僅驅(qū)動(dòng)大部分的大洋環(huán)流，而且還制約著海洋生物系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的速率。海洋的熱幾乎全部來自太陽輻射能。有人估計(jì)到達(dá)海面的太陽總輻射的年總量達(dá)12.613.6×1020kJ。其中8%被反射回大氣，其余為海水吸收，其中60%為表面1米深的海水所吸收。故此海面溫度較高。第五節(jié)海水溫度（一）水的熱力學(xué)性質(zhì)

水的熱力學(xué)性質(zhì)決定著海水溫度狀況。水具有很大的熱容量①它比土壤大2～3倍，比巖石大5～

7倍，比空氣大3000多倍。地表熱能主要來自太陽輻射。海洋面積遼闊、水量多、熱容量大，所以海水溫度變化緩慢、變化幅度很小。來自太陽輻射的能量主要儲(chǔ)于海洋中，它對(duì)全球氣候有著顯著的調(diào)節(jié)作用。美研究發(fā)現(xiàn)海水溫度變化可預(yù)測(cè)亞馬孫雨林火災(zāi)新華網(wǎng)華盛頓2011年11月11日電（記者任海軍）巴西一只蝴蝶扇動(dòng)翅膀改變空氣流動(dòng)，最后可能在美國引發(fā)龍卷風(fēng)……這就是人們所說的“蝴蝶效應(yīng)”。美國研究人員報(bào)告說，大西洋和太平洋海面水溫的微小變化也與南美亞馬孫熱帶雨林的火災(zāi)具有密切聯(lián)系，這種變化可以用來預(yù)測(cè)來年的火災(zāi)情況。美國加利福尼亞大學(xué)歐文分校的研究人員利用美國航天局獲得的南美地區(qū)火災(zāi)活動(dòng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)，建立了過去10年大西洋和太平洋海水表面溫度變化、亞馬孫雨林野火存續(xù)期及強(qiáng)度的模型。他們發(fā)現(xiàn)，如果大西洋海水溫度升高0.25攝氏度、太平洋海水溫度升高1攝氏度以上，亞馬孫雨林在下一年度通常會(huì)出現(xiàn)更多大面積野火。美研究發(fā)現(xiàn)海水溫度變化可預(yù)測(cè)亞馬孫雨林火災(zāi)研究人員說：“海水溫度變化很微小，但足以對(duì)熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)造成重要影響。”他們認(rèn)為，大西洋和太平洋海水溫度變化會(huì)影響到亞馬孫地區(qū)的降水。海水溫度升高會(huì)使降水減少，從而使這一地區(qū)變得更加干旱，森林火災(zāi)更易發(fā)生。美研究發(fā)現(xiàn)海水溫度變化可預(yù)測(cè)亞馬孫雨林火災(zāi)海水溫度的水平變化規(guī)律01234561020300102001020深度(km)溫度(℃)海水溫度的垂直變化規(guī)律第五節(jié)海水溫度（二）海水溫度的變化

這里海水溫度指海洋表面的水溫，具有日變化與季節(jié)變化。海水溫度的日變化，在熱帶為0.5～

1℃，在溫帶為0.4℃左右，在寒帶只有0.1℃，內(nèi)海因受大陸影響可達(dá)2～

4℃。第五節(jié)海水溫度日變化所及深度，一般不超過30米。海水溫度季節(jié)變化，在大洋中心部分很少超過1～

2℃，在熱帶與寒帶一般不超過2～

3℃，溫帶海水溫度受大氣溫度變化影響較大，可達(dá)5℃左右。在洋流流經(jīng)的海域，水溫季節(jié)變化可達(dá)5～

10℃；內(nèi)海、邊緣海超過15°，例如我國渤海深入內(nèi)陸，又處于溫帶，水溫季節(jié)變化大于20℃。季節(jié)變化所及深度，可達(dá)300～

400米。這一層以下水溫幾乎常年不變，稱為常溫層。第五節(jié)海水溫度常溫層以下，海水溫度隨深度增加而降低，至3000～

4000米深海，水溫大致在2～

3℃或更低，無論在熱帶或寒帶，都是如此。這是因?yàn)?，海水溫度?～

1℃時(shí)，海水密度最大，以至兩極冷水下沉到底部并緩慢地流向赤道，而赤道表層暖水流向兩極，以補(bǔ)充極地大洋底部流出的冷水。第五節(jié)海水溫度（三）海水溫度的分布

海水表層溫度的水平分布，主要受地理緯度的制約。大洋表層年平均溫度，在赤道為27℃左右，南北緯30°～

40°為18℃左右，兩極水域低于0℃。由于南半球海洋面積更廣，北半球大陸相對(duì)集中，以致相同緯度，北半球的海水表層溫度比南半球高，但底層差別不大。2月份海水溫度分布與8月份的差異在哪？2月份海水溫度分布第五節(jié)海水溫度大洋與海的表層水溫狀況有所不同。大洋中心部分不受大陸影響，表層水溫穩(wěn)定，而內(nèi)海、邊緣海受大陸或所在地區(qū)氣候影響顯著，表層水溫差異很大。例如，波斯灣、紅海、既處于熱帶干燥氣候區(qū)域，又深入大陸內(nèi)部，深受大陸影響，其表層水溫可達(dá)35℃，反比赤道帶海洋表層水溫高。海水溫度垂直分布相當(dāng)簡(jiǎn)單，在常溫層以下，大致深度每增加1000米，溫度降低1～

2℃。世界上水溫最高的海第五節(jié)海水溫度

WWF的簡(jiǎn)報(bào)指出，海水溫度升高導(dǎo)致珊瑚白化，正威脅著澳大利亞的大堡礁；冰川不斷退化，加重了中國長江水資源短缺的危險(xiǎn)。在長江流域，WWF正在評(píng)估當(dāng)?shù)厍闆r，并將與政府和地方社區(qū)共同建立示范點(diǎn)，探索如何更好地應(yīng)對(duì)氣候變化帶來的影響。海水溫度升高導(dǎo)致珊瑚白化世界最大的珊瑚礁白化的珊瑚第五節(jié)海水溫度海水溫度異常將引起旱災(zāi)

海洋給大地帶來濕潤的風(fēng)和雨，這是人們的普遍印象。但美國氣象研究人員發(fā)現(xiàn)，海洋還與旱災(zāi)有關(guān)，而這其中的關(guān)鍵是洋面溫度的異常變化。新研究成果將有助于預(yù)測(cè)旱災(zāi)。據(jù)最新一期美國《科學(xué)》雜志報(bào)道，上世紀(jì)30年代，美國曾發(fā)生大干旱，期間太平洋洋面溫度比正常值平均低零點(diǎn)幾攝氏度，大西洋的溫度則略高于正常水平。美國宇航局一個(gè)氣象研究小組設(shè)計(jì)了一種計(jì)算模型，準(zhǔn)確地再現(xiàn)了當(dāng)時(shí)的情景。第五節(jié)海水溫度多達(dá)50次的反復(fù)模擬發(fā)現(xiàn)，這場(chǎng)大干旱的直接原因就是海水溫度的異常變化。只要存在這種狀況，不管當(dāng)時(shí)的其他氣候條件如何，大干旱都會(huì)出現(xiàn)。目前，美國宇航局研究人員設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)氣候模型能提前半年至一年預(yù)告干旱天氣。研究人員相信，加入深海水溫?cái)?shù)據(jù)分析能提高模型的預(yù)測(cè)能力。第五節(jié)海水溫度海水溫度曾高達(dá)80℃:海水曾經(jīng)滾燙，這一說法并不新鮮，很久前就有科學(xué)家推斷海水曾經(jīng)高達(dá)80攝氏度，但一直無法予以證明。經(jīng)過7年努力，兩名法國科學(xué)家終于證實(shí)了這一說法。第五節(jié)海水溫度過去7年間，兩位研究人員借助離子儀對(duì)大量古老的沉積硅質(zhì)巖進(jìn)行研究，測(cè)定這些巖石中硅的各種同位素比例。第五節(jié)海水溫度研究人員表示，兩種測(cè)試結(jié)果同時(shí)證明海水溫度從20億年前開始加速下降，直至8億年前下降到20攝氏度左右。他們指出，科學(xué)界發(fā)現(xiàn)的地球上最早的生命是35億年前的細(xì)菌，但真正的多細(xì)胞生物只有到近6億年才出現(xiàn)，這可能是因?yàn)楹Ｋ疁囟雀m合生命的繁殖和進(jìn)化。第五節(jié)海水溫度地球早在45億年前就已形成，但人類至今尚未發(fā)現(xiàn)比35億年前更早的沉積巖。他們推算，45億年前的海水溫度應(yīng)該超過100攝氏度，也就是說所有的水分子都含在空氣中，因此不可能產(chǎn)生沉積巖，這也是人類無法找到更早的沉積巖的原因。第五節(jié)海水溫度綜上所述海水溫度可用三個(gè)字概括：一是“變”，世界上哪有不變的道理？已名垂千古的古希臘哲學(xué)家赫拉克里特說“一切皆流，無物常住”，“人不能兩次踏入同一條河流”，早就道破世界永遠(yuǎn)處于變化之中的道理，海水溫度的變化，只是一個(gè)實(shí)際的例子而已。第五節(jié)海水溫度二是“換”，世界有兩極，或者說世界可以二分，風(fēng)水輪流轉(zhuǎn)，河?xùn)|三十年，河西三十年，正如宋代朱熹一針見血所指出的“物極必反”，暖期過后是冷期，冷期之后必是暖期。第五節(jié)海水溫度三是“制”，海水不可能永遠(yuǎn)熱上去，也不可能永遠(yuǎn)冷下來，冥冥之中，海水溫度的變化只在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)，變化的過程，總有神不知鬼不覺的因素在左右著，制約著。海水的溫度隨時(shí)隨地而變，這倒是符合自然界可變、應(yīng)變、善變的脾氣。第六節(jié)海水的物理性質(zhì)海水密度海水透明度及水色海冰海水的熱力學(xué)性質(zhì)第六節(jié)海水的物理性質(zhì)海水密度海水密度是指單位體積中所含的海水質(zhì)量。它不同于海水溫度和鹽度，除表層可用比重計(jì)外，不能直接測(cè)定，需根據(jù)海水溫度和鹽度計(jì)算求得。海水密度是溫度、鹽度和壓力的函數(shù)，可以Ps＝∫（t，p），表示溫度t、鹽度s和壓力p時(shí)的海水密度。對(duì)于固定深度來講，海水密度只是溫度和鹽度的函數(shù)，它隨鹽度的增加而增大，隨溫度的增高而減少。第六節(jié)海水的物理性質(zhì)引起密度日變化的因子也主要是太陽輻射、內(nèi)波和潮流。當(dāng)鹽度變化大時(shí)，密度的日變曲線與鹽度的日變曲線一致；當(dāng)溫度變化劇烈時(shí)，密度的日變化與溫度的日變曲線相近。在河口地區(qū)，密度的年變化主要取決于鹽度的年變化；而在外海，溫度變化要比鹽度劇烈，所以密度的年變化又主要取決于溫度的年變化。第六節(jié)海水的物理性質(zhì)海水透明度及水色透明度及水色是水光學(xué)因子的兩種不同表達(dá)方式。前者表示海水能見程度的一個(gè)量度，后者是由海水的光學(xué)性質(zhì)及海洋中懸浮物質(zhì)所決定的