海洋化学

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  海洋化学汉语拼音:Haiyang Huaxue;英语:Marine Chemistry),研究海洋及其相邻环境中发生的一切化学过程的现象和规律的学科。即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,并研究海洋化学资源在开发利用中的化学问题的学科。海洋科学的一个分支。它和海洋生物学海洋地质学海洋物理学等有密切的关系。

简史

  1670年前后,英国R.玻意耳研究了海水的含盐量和海水密度变化的关系,这是海洋化学研究的开始。1819年,A.M.马塞特发现世界大洋海水中主要成分的含量之间有几乎恒定的比例关系。1884年,W.迪特马尔发表了他对英国“挑战者”号调查船在1873~1876年间所采集的77个海水样品进行分析的结果,进一步证实了世界大洋海水中各主要溶解成分的含量之间的恒比关系。1900年前后,丹麦M.H.C.克努森等学者建立了海水氯度、海水盐度和海水密度的测定方法。

  20世纪30年代,芬兰K.布赫建立了海水中碳酸盐各存在形式的浓度计算方法。英国H.W.哈维系统地研究了海水中氮、磷、硅等元素的无机盐对浮游生物的营养作用,于1955年出版了他的《海水的化学与肥度》一书,它成为当时关于海洋生物生产力的化学的重要著作。1958年E.D.戈德堡应用“稳态原理”研究海水中元素的逗留时间及其在海洋化学上的应用。1959~1962年,瑞典物理化学家L.G.西伦美国地球化学家R.M.加勒尔斯等人先后运用物理化学原理,对海水中各类化学平衡进行了一些定量的研究。20世纪60~70年代,W.S.布鲁克尔等提出在海洋化学上有广泛应用的箱式模型。

  20世纪70~80年代,海水活度系数理论和皮策尔公式的应用;海水中元素的物种溶存形式的定量计算日臻成熟,而海水中胶体粒子与金属和有机物的“液–固界面分级粒子或配位子交换理论”在海水界面化学上的应用,使化学海洋学从定性描述阶段逐步过渡到定量理论研究阶段,初步建立了海洋物理化学的理论体系。同时,随着对一些元素的地球化学问题的深入研究,逐渐形成了海洋地球化学,它研究海洋中各种元素的化学过程;进一步考虑到海洋生物的作用,发展成海洋生物地球化学。它们都是化学海洋学的一个重要分支。

  根据1971~1980年国际海洋考察十年(IDOE),进行了海洋断面地球化学研究(GEOSECS),以及近年来研究全球变化的国际地圈–生物圈计划(IGBP)及其中的全球海洋通量联合研究(JGOFS)、海岸带陆海相互作用计划(LOICZ)、全球海洋真光层计划(GEOZS)、热带海洋和全球大气(TOGA)、全球海洋生态动力学研究(GLOBEC)、表面海洋与低层大气研究(SOLAS)以及海洋瞬时示踪剂(TTO)研究等一系列课题的研究,弄清了大洋中许多物质的时空变化,提出了揭示大洋化学特征的全球模式,使化学海洋学得到新的发展,更深入地探索了海洋中的一些规律。

  另外,从20世纪40年代以后,在海洋化学资源的开发利用过程中,出现了一系列的化学问题,已进行了广泛的研究,并形成了海洋化学的另一个分支——海洋资源化学

研究内容

  包括化学海洋学和海洋资源化学。

  化学海洋学 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学科。海洋化学的主要组成部分。由于它是从化学物质的分布变化和运移的角度,来研究海洋中的化学问题的,故有突出的地区性特点。它既研究海洋中各种宏观化学过程,如不同水团在混合时的化学过程、海洋和大气的物质交换过程、海水和海底之间的化学通量和化学过程等,也研究海洋环境中某一微小区域的化学过程,如表面吸附过程、络合过程、离子对的缔合过程、沉淀溶解过程、氧化–还原过程、酸–碱作用等。由于海洋是一个综合的自然体系,在海洋的任一个空间单元中,常可能同时发生物理变化、化学变化、生物变化和地质变化,这些变化常常交织在一起,因此化学海洋学往往要同物理海洋学生物海洋学地质海洋学相互渗透和相互配合,以便全面地研究海洋学问题及有关的生产问题。

  海洋资源化学 主要研究从海洋水体、海洋生物体和海底沉积层中开发利用化学资源的化学问题。对海洋资源的开发,早期是从海水提取无机物,包括制盐、卤水或海水的综合利用(提取芒硝、钾盐、溴、镁盐或其他含量较低的无机物);近代还研究海水淡化、海水中铀的提取、海洋生物天然产物的分离等。

  此外,开发海洋的工程设施,存在一些亟待解决的化学问题,诸如金属在海水中的腐蚀,防止生物对设备或船体的污着等,也是海洋化学所研究的内容。