海洋化学考研复习笔记.pdf
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1、海洋化学考研复习笔记 第一章 1.海洋化学的定义是什么,研究内容是什么? 海洋化学是研究海洋各部分的化学组成、物质分布、化学性质和化学过程,以及海洋资源在开发利用中的化学问题的科学,是海洋科学的一个分支(学科定义)。 研究内容:含量、迁移、过程、通量 即: 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; 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。 2.海洋化学和化学海洋学的定义与区别。 化学海洋学是研究海洋各部分的化学组成、物质 分布、化学性质和化学过程的科学是海洋化学的主要组成部分。 海洋化学包括:化学海洋学、海
2、洋资源化学 海洋化学是研究海水或是海洋里物质的化学,是以化学为主。 化学海洋学是用化学的方法来研究海洋。 3.海洋中广泛存在五大化学作用分别为:氧化还原作用、沉淀溶解作用、酸碱作用、络合作用、界面作用 第二章 1.海水中包含各种各样的物质,分为几类,分别是什么? 颗粒物质:包括由海洋生物碎屑等形成的颗粒有机物和各类矿物所构成的颗粒无机物;2)胶体物质:包括多糖、蛋白质等构成的胶体有机物个 Fe、 Al 等无机胶体; 3)气体:包括 保守性气体( N2、 Ar、 Xe)和非保守气体( O2、 CO2); 4)真正溶解物质:包括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。 2.Marcet
3、-Dittmar 恒比规律是什么?海水中常量元素基本保持恒定的原因是什么?影响海水中常量元素恒定性的原因是什么? Marcet-Dittmar 恒比规律,即表示海水的大部分常量元素,其含量比值基本上是不变的。(意味着不管盐度从一个地方到另一个地方如何变化,海水中常量元素的比值几乎是恒定的。) 海水常量成分恒定性成因: 混合作用 大洋海水通过环流、潮流、垂直 流等运动,连续不断地进行混合。 体积巨大 海水体积极大,它所拥有的多种成分的总量也十分巨大,外界的影响(如大陆径流等)很难使其相对组成发生明显的变化。即使海水的蒸发以及大气降水,也只能使海水的浓度在局部区域增加或减少,但对于主要成分相对比例
4、的影响是极微小的。 影响海水中常量元素恒定性的原因是:河流、结冰和融冰、海底火山、生物过程、溶解度的影响、大气交换、盐卤水的流入、缺氧环境 3.实用盐度的定义是什么?全球海洋盐度的分布特征是什么? 实用盐度的定义 PSS78:以温度为 15,一个标准大气压下海水样品的 电导率与相同温度和压力下,质量比为 32.4356 10-3 的氯化钾溶液电导率的比值 K15来确定的。(选用标准海水为氯度为 19.3740 10 3的北大西洋海水,其盐度为 35.0000) 全球海洋盐度的分布特征是:沿岸海域由于受到河流径流与地下水输入的影响,盐度变化很大;在开阔大洋,表层水盐度主要受控于蒸发导致的水分损失
5、与降雨导致的水分增加之间的相对平衡。 (世界各大洋的表层海水盐度分布不均匀,影响因素主要有:蒸发、降水、结冰、融冰和陆地径流的影响。 深层海水的盐度变化较小,主要受环流和湍流等物理过程的控制。 根据大洋中盐度分布的特征,可以鉴别水团和了解其运动的情况。) 赤道附近盐度最低 第三章 1.大气层的结构是什么?四层结构的特点是什么?现代大气的组成 分为四层:对流层、平流层、散逸层、电离层。 对流层:越向高处气温越低,温度平均以每上升 1km 降低 6度的速度下降。 平流层:气温随着高度上升而增加,这是由于该层大气中的氧分子和臭氧分子吸收阳光而变暖的缘故(臭氧层即在此大气层中)。 散逸层:气温降低到极
6、小值 电离层:由于气体组分的逐渐消失气温逐渐升高。 现代大气的组成:大气主要由一些常量气体( N2、 O2、 Ar、 H2O、 CO2,含量 100ppm)、微量气体( Ne、 He、 CH4、 CO 等,含量为 ppm)、痕量气体( O3、 NO、 N2O、 SO2、 CCl2F2、 CF4、NH3 等,含量为 ppb 或 ppt)和自由基(如 OH 等)组成。除气体外,大气也含有一些凝结相,如:云团、气溶胶等 2.道尔顿分压定律内容是什么? 大气气体的定量组成可用道尔顿分压定律来描述,即对于一定体积的混合气体,其总压力等于各组成气体分压之和。 3.气体溶解度的定义。 4.海 -气界面气体交
7、换的薄膜模型内容是什么? 在该模型中,假定存在一层“静止”的薄 膜层,其作用是阻碍海 -气界面气体的交换,气体通过分子扩散穿过此薄膜,同时假设该薄膜层以上的大气中以及该薄膜层以下的水体中气体是充分混合的,在这种情况下,该薄膜层顶部水体中气体的浓度与其上方的大气达到平衡状态,而薄膜层底部气体的浓度与海洋混合层的浓度相同。 5.非活性气体包括哪两类气体?它们在海洋中的分布受哪些因素的影响?其饱和度和饱和偏差的表达式? 非活性气体包括惰性气体、氮气。 分布受控于物理过程以及温度和盐度对其溶解度的影响。 6.海水中的溶解氧来源有哪两个途径,其 主要通过哪三个过程被消耗迁出? 大气输送、海洋生物的光合作
8、用。 生物呼吸、有机物分解、无机物的氧化作用。 7. 简述大洋水溶解氧的垂直分布特征(按照表层、次表层(真光层内)、真光层以下、深层水等四个层次分别写出它们的特征)。 表层:溶解氧含量上下基本一致的,与大气处于或者接近平衡(海空交换、风力作用混合和垂直交换) 次表层(真光层内):会出现氧的极大值(通常约在 50 m 以内)(光合作用产生氧的速率氧扩散速率,出现暂时积累。) 真光层以下:氧含量随水深增加逐渐降低。氧消耗速率较高时会出现氧最小值层 (约在 1000 m以内)。(有机物分解耗氧,氧的补充速率小于真光层。) 深层水(氧最小层以下):随深度增加溶解氧含量逐渐增加。(高纬地区低温富氧水下沉
9、补充交换所致。) 8.表观耗氧量( AOU)的定义。 指在相同条件下,实测氧浓度对于氧溶解度的偏离量。 假设某水团在沉降至深海前其在海面与大气达到气体交换平衡,水体中的溶解氧将达到饱和,水体下沉后,由于有机物的分解等作用,溶解氧含量发生变化,二者之差称为表观耗氧量( AOU) SAOU DO DO 第 四 章 1.海水中二氧化碳 -碳酸 盐系统的反应平衡方程包括哪几个? 2.PH值的定义,及其影响因。 PH值等于氢离子活度的负对数,对于无限稀释的溶液,氢离子活度约等于氢离子浓度。 导致海水 PH 值变化的主要因素是海水的无机碳体系和海洋生物活动 而无机碳体系与温度、盐度、压力、无机碳各组分含量
10、等有关 3.海水的总碱度定义,表达式是什么?影响海洋总碱度的海洋学过程是什么?海水中无机碳主要化学形态。 总碱度定义:海水中含有相当数量的 HCO3-、 CO32-、 H2BO3-、 H2PO4-、 SiO(OH3)-等弱酸阴离子,它们都是氢离子的接受体。海水中 氢离子接受体的净浓度总和称为“碱度”或“总碱度”,用符号 Alk或 TA表示,单位为 mol/dm3或 mol/Kg。 POHH S OHSNHSi OHPO2H P OOB ( O H )CO2H C OT434343-3-2423344 HFHHAF 为氢离子自由离子的浓度。 影响海洋总碱度的海洋学过程是: 盐度的影响:由于海水中
11、保守性阳离子和保守性阴离子的电荷数差随盐度的变化而变化,因此海水总碱度与盐度密切相关。海洋盐度主要受控于降雨、蒸发、淡水输入、海冰的形成与融化等,因而这些过程也会导致海水总碱度的变化。 CaCO3的沉淀与溶解: CaCO3的沉淀会导致海水中 Ca2+浓度的降低,由此导致保守性阳离子与保守性阴离子之间的电荷数差减 少,海水总碱度降低。 氮的生物吸收和有机物再矿化过程中溶解无机氮的释放:海洋生物对氮的吸收以及有机物再矿化过程中释放的溶解无极氮 对海水总碱度产生小的影响。 海水中无机碳主要化学形态: CO2( aq)、 H2CO3、 HCO3-和 CO32- 4.总二氧化碳的定义,表达式是什么?影响
12、海洋总二氧化碳的海洋学过程是什么? 海水中各种无机碳形态浓度之和称为总二氧化碳( TCO2)或总溶解无机碳 (DIC),有些文献以 CO2或 CT 来表示。 DIC=TCO2=CO2(aq)+H2CO3+HCO3-+CO32- 影响海洋总二氧化碳的海洋学过程是: 盐度的影响:海水中的 TCO2 作为常量组分,其含量也随盐度的变化而变化。一般而言,海水盐度越高, TCO2 亦较高,而海水盐度与降雨、蒸发、淡水输入、海冰的形成与融化等密切相关。 海洋生物光合作用:海洋生物光合作用的实质在于将海水中的溶解无机碳( DIC)经过生物化学过程转化为有机碳,因此,海洋生物光合作用的强弱将对海水 TCO2
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