第二章 海水的化学组成(化学海洋学)

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1、第二章海水的化学组成第1节引言从太空俯瞰，地球是蓝色的，就像一颗宝石漂浮在沉沉夜空。覆盖地球表面的辽阔水域在阳光作用下，形成宝石般的蓝色。第2节海洋的形成一、宇宙的形成距今约140亿年前，一个比针尖还小的点发生大爆炸，宇宙从此诞生（伽莫夫，1948）。物质粒子摆脱了能量的束缚，开始自发地排列起来形成现在的宇宙。宇宙大爆炸http://v.youku.com/v_show/id_XMjA2OTAxNzAw.html二、太阳的形成距近约50亿年前，一快由气体和尘埃组成的巨大烟云在万有引力的重压下崩塌瓦解。由于原

2、子核发生熔化，使得云团中心处的温度变得非常高，密度也很大，太阳由此形成。三、地球的形成•环球博览—地球的形成•http://www.56.com/u54/v_NTk0MjA5OTU.html三、地球的形成太阳的引力开始对星云的其余部分产生吸引，随着太阳的逐渐增大，引力越来越强，直到除了零星碎片和部分气体，因为距离遥远和游移速度极快而保持孤立外，其余都被控制，各布其位。最后，这些粒子和气体凝聚在一起，各星球包括地球就形成了地球形成初期，是一个炽热的火球，温度高达5000℃，同时不断地经受数百万颗陨石的冲击。地

3、球形成初期是一个炽热的火球三、地球的形成地球燃烧了100万年后才逐渐冷却，质量较大的铁、镍等金属物质在地心处沉积下来，形成一个灼热的、直径3000多公里的地核。质量较轻的矿物质则不断上升，形成厚约3000多公里的地壳。地球形成的时间：距今46亿年地球形成时间的证据：古老的矿物结晶体-锆石，测定年代为44亿年前。四、月亮的形成年轻的地球与一个火星大小的、高速运动的星体发生碰撞，冲击力将地球表层掀掉一大块。这块被剥离的熔岩状星体外壳溅落到太空中，绕着地球的轨道飞行。10亿年后才被地球引力揉成一个小星球，即为月球

4、。证据：在月球上发现地球的星体残片以及其他来自地球的物质。五、海洋的形成地球形成初期，火山活动持续不断，底下熔融的岩浆从地表爆发出来，释放出CO2、N2、CH4、H2和水蒸汽，此为地球的脱气作用。约40亿年前，大气层中以水蒸气、CO2为主，随着地球的继续冷却，聚集在大气中的水蒸气转化为一场持续几百万年的滂沱大雨，加上带有冰的彗星不断地落在地球上。水蒸气的冷凝及冰的融化形成液态水，水累积在低洼地带，形成海洋。五、海洋的形成海洋形成时间：38亿年前。第3节海水的化学组成1、水的特殊性质及其意义海水中含量最多的元

5、素是氢和氧（水）。（1）异常高的冰点与沸点，导致其高的热容量。水所具有的高热容量对于维持地球的气候与生命具有重要意义。夏天的时候，热被储存在海洋中，而到冬天的时候再将其辐射回大气，由此使地球的气候较为舒适。这也是为何沿海地区夏天没有内陆地区来得热，而冬天没有内陆地区来得冷的原因。水分子具有异常高的熔点和沸点（2）异常的密度变化对于中纬度地区水中生物的生存具有重要意义。当冬季接近的时候，表层水变冷，密度的增加导致这些水往深层下沉。此过程不断连续进行直至水温降低至4℃以下，在更低温度的时候，进一步的冷却使水的密

6、度降低，此时下沉停止了。如果气温达到0℃，冰首先在表层形成，并成为下覆水体与大气冷却的屏障，延缓深层水的结冰。因此，结冰是从表层往下进行的。这也就保护了水中鱼类等生物免于被冻死。水密度随温度的变化（3）水是极好的溶剂NaCl在水中的溶解（4）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冰点与最大密度温度与盐度的关系（5）水中盐分的增加导致渗透压增加水中的高离子浓度使海水较纯水具有高的渗透压。渗透压的差异会导致水分子跨越半透膜从低盐区域向高盐区域扩散，当两边盐浓度相同时，水的净扩散就停止了。最典型的

7、天然半透膜就是细胞膜，许多海洋生物细胞内体液的盐含量与海水是接近的，这就是他们几乎不用耗费多的能量来维持体内与海水之间的盐浓度平衡。哺乳动物血液中的盐浓度与海水也是接近的（3.5%），这并不奇怪，因为生物看来是在海洋中演化起来的。第3节海水的化学组成一、原始海水的化学组成自地球上海洋形成起，就进行着蒸发—冷凝构成的水循环。水对其接触的岩石进行风化，岩石变成了碎屑，各种元素溶于水中，由此形成了海水。海水中的大多数阳离子组分由此而来。通过海洋中发生的各种过程，海水生成沉淀物和成岩作用等。原始海水组成可视为由0.

8、3MHCl溶液与岩石接触，溶解Ca、Mg、K、Na、Fe、Al等元素，中和后，Fe、Al等以氢氧化物沉淀，把无机物和有机物沉积到海底。30亿年前海水化学组成与现代海水的比较Mg2+Ca2+Na+K+年代（%）30亿年13~2423~2930~4717前海水现代海10.73.283.13.0水30亿年前的海水，其K浓度比现代海水来得高，而Na浓度比现代海水来得低。原因在于：玄武岩与HCl作用生成黏土矿物，它们与海水