一　填空題(每空1分，共20分)

1. 在海水中，濃度大于0.05 mmol/kg的元素為常量元素，海水中的11中常量元素是：

陽離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Sr2+

陰離子：Cl-、SO42-、Br-、HCO3-(CO32-)、F-

分　子：HBO3

2. 海水中，與海洋生物生長密切相關(guān)的元素稱為營養(yǎng)鹽：

　主要營養(yǎng)鹽：N、P、Si

微量營養(yǎng)鹽：Mn、Fe、Cu、Zn

3.實用堿度（PA）是碳酸堿度，硼酸堿度，水堿度之和．

4. 鹽度的原始定義: 一千克海水中，所有碳酸鹽轉(zhuǎn)化為氧化物，溴、碘以氯置換，所有的有機物被氧化之后所含全部固體物質(zhì)的總克數(shù)。單位為克/千克，符號為S‰

5. 浮游植物光合作用中被吸收，與碳、氧等為構(gòu)成生物體基本元素。有較為恒定的吸收比（C:N:P:O=106:16:1:－276）。

6. 總氮（TN）, 顆粒氮（PN）, 溶解氮（DTN）, 溶解無機氮（DIN）, 溶解有機氮（DON）

7. 總磷（TP）, 顆粒磷（PP）, 溶解磷（DTP）, 溶解無機磷（DIP）, 溶解有機磷（DOP）

8.海水中無機配位體重要有：

9.海水中有機配位體大部分含有羧基，氨基，羥基官能團(tuán)．

10.影響海洋初級生產(chǎn)力的主要因素是光照（溫度），營養(yǎng)鹽，微量元素等

二　簡答題　(每題8分，共40分)

1. 鹽度

答：在1 kg海水中，將所有的碳酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸?，所有的溴和碘為等摩爾的氯所取代，且所有有機物被氧化以后，所含全部固體物質(zhì)的總克數(shù)。

單位：g/kg， 以符號S‰表示。

2. 氯度

答：在1 kg海水中，當(dāng)溴和碘為等摩爾的氯所取代，

　　　所含氯的克數(shù)。單位：g/kg，以符號Cl‰表示。

3. CaCO3和MgCO3沉淀的形成與溶解對海水pH值的影響?

答：

4.

海水pH值空間變化的原因？

答：

答：A淺層水觀察到由生物光合作用導(dǎo)致的pH極大值，生物的光合

作用會遷出水體中的CO2，導(dǎo)致pH值增加；

B隨深度的增加，pH值逐漸降低，至1000m左右出現(xiàn)極小值，該區(qū)間的降低是由于生源碎屑的氧化分解所導(dǎo)致。pH值的極小值所處層位與DO極小值和pCO2極大值所處層位相同。

C深層水中pH值的增加來自CaCO3的溶解。

5. 氮的生物吸收和有機物再礦化過程中溶解無機氮的釋放對總堿度的影響？

答：海洋生物吸收硝酸鹽伴隨著OH-的產(chǎn)生，因而總堿度增加，每吸收1 mol的NO3-，海水總堿度增加1mol；海洋生物吸收氨鹽伴隨著H+的產(chǎn)生，海水總堿度降低；尿素的吸收對總堿度沒有影響。生源有機物再礦化過程對海水總堿度的影響與上述氮的生物吸收剛好相反。

6. 在圖中指出CaCO3的飽和深度、溶解躍層與補償深度

答：

A是CaCO3的飽和深度

B是CaCO3的溶解躍層

C是CaCO3的補償深度

6. BOD的定義

答：在有氧環(huán)境中，由微生物分解1 dm3水中的有機物所需要消耗氧量，通常以mg O dm－3表示。

7.COD的定義

答：在一定條件下，氧化1 dm3水體中的還原物質(zhì)所需要消耗氧的量，以mg O dm－3表示。

8. 赤潮的危害有哪些？

答：a危害近海水產(chǎn)養(yǎng)殖和捕撈業(yè)；b分泌黏液，導(dǎo)致魚、蝦、貝窒息死亡；c赤潮生物帶有毒素，毒害海洋生物；d缺氧引起蝦、貝大量死亡；e損害海洋環(huán)境；f危害人體健康；g影響海洋旅游業(yè)

9. 石油污染對海洋的危害有哪些？

答：a 油膜阻礙陽光進(jìn)入水體，抑制浮游植物光合作用；b 油膜阻礙氧氣進(jìn)入水體，使海水缺氧；c油污染物的降解和分解，消耗大量溶解氧；d使海獸、海鳥失去游泳和飛行的能力；e油污染物使海洋生物中毒、死亡；f油污染物中的致癌物質(zhì)在海洋生物體內(nèi)富集，通過食物鏈危害人體健康；g破壞海濱風(fēng)景區(qū)和海濱浴場。

10. 缺氧水的化學(xué)特征

答：A 反硝化作用

在缺氧水中，由于微生物作用，NO3–N 還原為NO2–N ，再進(jìn)一步還原為NH3或N2，使NO3–N 消失。

B SO42-被還原為H2S

當(dāng)海水中NO3-和NO2-被耗盡時，在硫酸鹽還原菌的作用下，有機物以SO42-作為氧化劑（電子受體）氧化分解，而SO42-被還原為H2S

C 氧化還原電位低

Eh降低導(dǎo)致有機物分解速度減慢，有機物傾向于積累。在缺氧區(qū)和底層沉積物中，厭氧菌大量繁殖。

變價元素以低價態(tài)存在。

有機物的積累導(dǎo)致了金屬有機絡(luò)合物的大量形成，使硫化物沉淀的形成推遲，金屬離子的溶解度增大（增溶作用）。

11. 營養(yǎng)鹽再生

答：在真光層內(nèi)，營養(yǎng)鹽經(jīng)生物光合作用被吸收，成為生物有機體組成部分。生物體死亡后下沉到真光層以下，有機體分解、礦化，營養(yǎng)元素最終以無機化學(xué)形式返回到海水中的過程為營養(yǎng)鹽再生

12. 富營養(yǎng)化

答：富營養(yǎng)化是水體老化的一種現(xiàn)象。由于地表徑流的沖刷和淋溶，雨水對大氣的淋洗，以及廢水、污水帶有一定的營養(yǎng)物質(zhì)向湖泊和近海水域匯集，使得水體的沿岸帶擴(kuò)大，沉積物增加，N、P 等營養(yǎng)元素數(shù)量大大增加，造成水體的富營養(yǎng)化。

13. 赤潮

答：赤潮在國際上也稱作有害藻類（HAB），是指在一定的環(huán)境條件下，海洋中的浮游微藻、原生動物或細(xì)菌等在短時間內(nèi)突發(fā)性鏈?zhǔn)皆鲋澈途奂?，?dǎo)致海洋生態(tài)系嚴(yán)重破壞或引起水色變化的災(zāi)害性海洋生態(tài)異?，F(xiàn)象。

14.富集因子

答：

15. 指出以下圖中元素的分布所屬分布類型及該種分布類型形成的原因

答：這些元素在上層水被浮游生物吸收，

生物死亡后，部分在上層水體再循環(huán)，

另有部分通過顆粒沉降輸送至中深層。

進(jìn)入中深層水體的顆粒物發(fā)生再礦化

作用，這些元素重新回到水體中，

由此形成表層低而中深層高的分布。

16. 指出以下圖中元素的分布所屬分布類型及該種分布類型形成的原因

答：（1）大氣輸送進(jìn)入海洋，如Pb。Pb主要通過人類燃燒含Pb汽油進(jìn)入大氣，并被大氣氣溶膠顆粒所吸附，其后顆粒態(tài)Pb主要通過降雨輸送進(jìn)入海洋表層。

（2）由河流輸送或由陸架沉積物釋放，而后通過水平混合進(jìn)入開闊大洋，形成表層或次表層極大值（Mn）。

（3）生物過程導(dǎo)致的氧化還原反應(yīng)會使還原態(tài)金屬元素在表層或次表層出現(xiàn)極大值，例如Cr(III)、As(III)、I-。

16. 海水中有機配體重要有哪些分類

答：

17. 金屬有機配位體的環(huán)境效應(yīng)

答：容存與遷移效應(yīng)，改變金屬的生物毒性，增溶作用

18.汞的生物甲基化作用

20. 什么是海洋腐殖質(zhì)？

答：海洋腐殖質(zhì)是海洋生物的代謝產(chǎn)物、死亡后殘留物的簡單成分或分解作用的中間產(chǎn)物（如糖類、氨基酸、酚類、類脂物等），在微生物和其它自然條件作用下，經(jīng)過化學(xué)和生物化學(xué)的合成作用，而形成的一類性質(zhì)穩(wěn)定、不易分解，高分子量較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機物。

21. 海洋腐殖質(zhì)的分類

答：腐殖酸．將腐殖質(zhì)溶于堿中，再酸化至pH≤2時析出沉淀的部分

為腐殖酸。

吉馬多美朗酸．是HA的可溶于醇的部分。

富里酸．在堿中溶解，酸化后亦溶解的部分為富里酸。

胡敏素．是腐殖質(zhì)在堿和酸中都不溶解的部分。

22. 溶解有機碳（DOC）

答：通過一定的孔徑過濾器材如玻璃纖維濾片（如GF/F，φ0.7 μm）或銀濾器（φ0.45 μm ）的海水中所含有機物中碳的量。

23. 顆粒有機碳（POC）

答：由一定的孔徑過濾器材如GF/F（φ 0.7μm）或銀濾器（φ 0.45 μm ）所截留的顆粒物中有機碳的量，包括海洋中有生命和無生命的顆粒物質(zhì)。

24. “初級生產(chǎn)（primary production）”

答：是指含葉綠素a的植物通過光合作用將無機碳轉(zhuǎn)化為有機碳，同時將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存于有機物中的過程。

25. “初級生產(chǎn)力（primary productivity）”

答：是單位時間內(nèi)單位體積或單位面積水體生產(chǎn)有機碳的量。單位為“mg C m－3 d－1（h－1，y－1）”或“mg C m－2 d－1（h－1，y－1）”。

26. 什么是“新生產(chǎn)”？

“新生產(chǎn)（new production，NP）”是真光層以外（如從深層水、大氣和陸地）輸入的營養(yǎng)鹽導(dǎo)致的初級生產(chǎn)

論述題(每題20分，共100分)

1. 水的特殊性質(zhì)及意義?

答：（1）異常高的冰點與沸點，導(dǎo)致其高的熱容量：水所具有的

高熱容量對于維持地球的氣候與生命具有重要意義。

（2）異常的密度變化：對于中緯度地區(qū)水中生物的生存具有重要意義。

（3）水是極好的溶劑：對于物質(zhì)的輸運與轉(zhuǎn)移具有重要意義

（4）水中鹽分的增加導(dǎo)致冰點的降低以及達(dá)到最大密度的溫度降低：減少海洋冰封的可能，保護(hù)海洋生態(tài)

（5）水中鹽分的增加導(dǎo)致滲透壓增加．使海洋生物幾乎不用耗費多的能量來維持體內(nèi)與海水之間的鹽濃度平衡。

2. 海洋二氧化碳—碳酸鹽體系的重要性?

答：（1）在天然海水正常pH范圍內(nèi)，其酸—堿緩沖容量的95%是由二氧化碳—碳酸鹽體系所貢獻(xiàn)。在幾千年以內(nèi)的短時間尺度上，海水的pH主要受控于該體系。

(2)海水中總CO2濃度的短期變化主要由海洋生物的光合作用和代謝作用所引起，研究海洋它可以獲得有關(guān)生物活動的信息。

(3)海洋中碳酸鈣沉淀與溶解的問題也有賴于對海洋二氧化碳—碳酸鹽體系的了解。

(4)大氣CO2濃度對地球氣候有重要的影響，海洋二氧化碳—碳酸鹽體系是調(diào)節(jié)大氣CO2濃度的重要因子之一。

(5) 海洋CO2儲庫比大氣CO2儲庫大得多，影響海洋碳儲庫變化的各種過程的微小變化，有可能對大氣CO2產(chǎn)生明顯影響。

(6)人類活動明顯地增加了大氣CO2的濃度，海洋在調(diào)節(jié)大氣CO2的增加中起著重要作用。

3. 海洋具備大量吸收大氣CO2的潛力有兩方面理由?

答：（1）溶解于海水中的CO2氣體可通過與CO32-的反應(yīng)，使其溶解度得到很大的提高，這一反應(yīng)的平衡常數(shù)很大，因此進(jìn)入海洋的CO2將被快速地轉(zhuǎn)化為HCO3-：

CO3 2- +H2O+CO2 →HCO3-

（2）進(jìn)入海洋的碳最終將通過海洋生源顆粒有機物和CaCO3的沉降從表層輸送進(jìn)入深海，并通過水體的層化作用將再礦化產(chǎn)生的CO2儲存于深海水中。

4. 計算深層水AOU時如何校正？

答：選擇保守氣體Ar進(jìn)行校正。原因：

－－Ar是惰性氣體，在下沉過程中不會有非保守性轉(zhuǎn)移，即不參與生物和化學(xué)過程。

－－Ar與O2有相近的溶解特性。溫度等物理因素對于Ar與O2溶解度的影響近乎相同，氣泡潛入影響也相近。

根據(jù)Ar的現(xiàn)場測定結(jié)果，求出O2的原始含量，即下沉前的含量。

　　　　　cAr* ／cAr = cO2* ／ c'O2

cAr*、cO2*分別為現(xiàn)場條件（位溫和鹽度）下Ar和O2的溶解度；

cAr為Ar的實測值（氣相色譜）；

c‘O2為根據(jù)Ar進(jìn)行校正所得的O2的原始濃度。

氧的實際消耗量為

5. 利用海水氧化還原電位通過計算解釋海水中為什么氯的穩(wěn)定存在形式是氯離子？

已知：海水溫度為25攝氏度，PH值為8.1,氧化還原電位為0.74伏特

答：

6. 影響海水常量組分組成非恒定性的因素?

答：（1）河口區(qū)：河水輸入對區(qū)域恒比規(guī)律有一定影響

（2）缺氧海盆：導(dǎo)致海水中的SO42-/Cl-非常低，偏離恒比規(guī)律。

（3）海冰的形成：導(dǎo)致鹽鹵水常量組分比值偏離恒比規(guī)律。

4）礦物的沉淀與溶解：導(dǎo)致海水中Ca/Cl比值的變化。

（5）海底熱液的輸入：

（6）與鹽鹵水的混合

（7）海-氣界面物質(zhì)的交換

（8）沉積物間隙水的影響：

7. 影響pCO2分布的主要海洋學(xué)過程?

答：（1）海洋生物光合作用消耗水體中的CO2，導(dǎo)致pCO2的降低；

（2）CaCO3的溶解降低水體中的CO2濃度，導(dǎo)致pCO2降低；

（3）太陽輻射的增強可導(dǎo)致表層水溫度升高，海水中CO2溶解度降低，pCO2也會降低；

（4）海洋生源顆粒有機物的氧化分解會增加水體中的CO2，使pCO2升高；

（5）海水中CaCO3的形成增加水體CO2濃度，進(jìn)而導(dǎo)致pCO2的升高；

（6）人類燃燒礦物燃料導(dǎo)致大氣CO2的增加，進(jìn)而通過海-氣界面交換導(dǎo)致表層水CO2的加入，pCO2升高。

8. 堿性高錳酸鉀法測定COD的原理，測定步驟及涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式？

答：

堿性高錳酸鉀法測定COD的原理： （6分）

一定量水樣，堿性條件下，加入一定量高錳酸鉀溶液，煮沸10分鐘，氧化水樣中有機物質(zhì)；冷卻，加入硫酸及KI，還原未反應(yīng)的高錳酸鉀和生成的四價錳，并析出等量碘；以淀粉為指示劑，用Na2S2O3溶液滴定游離碘．

堿性高錳酸鉀法測定COD的步驟： （6分）

涉及的化學(xué)反應(yīng)方程： （8分）

MnO4ˉ+ 2H2O + 3e = MnO2 + 4OHˉ

MnO2 + 2KI + 2H2SO4 → MnSO4 + I2 + K2SO4 + 2H2O

2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 → 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H2O

2Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2NaI

9.根據(jù)薄層擴(kuò)散模式分析影響氣體在海氣界面間氣體交換的因素？

答：1. 溫度

溫度影響Henry系數(shù)KG，從而影響海水中氣體分壓?！囟扔绊憯U(kuò)散系數(shù)DG。溫度升高，DG增大，如下式（T為絕對溫標(biāo)）

2. 氣體本身的影響

反映在Henry系數(shù)上，即不同氣體在相同濃度時的分壓不同。

3.風(fēng)速

風(fēng)速影響氣體交換速率的實質(zhì)是影響表面擴(kuò)散層的厚度τ。風(fēng)速增大，表面擾動加劇，擴(kuò)散層有效厚度減少。氣體交換速率常數(shù)E增加，氣體交換速度增大。

10. 河口區(qū)磷酸鹽的緩沖現(xiàn)象及其機理？

答：河口區(qū)磷酸鹽含量隨鹽度變化而變化不明顯的現(xiàn)象．

機理：沉淀溶解作用，認(rèn)為羥基磷灰石的沉淀和溶解控制著河口水中的磷酸鹽濃度．

吸附解吸作用：河口懸浮顆粒物能從富磷水中吸附磷酸鹽，同時也能在低磷水中將磷酸鹽釋放出來，這樣就使磷酸鹽濃度保持一個相對恒定的范圍，并認(rèn)為懸浮顆粒物是可溶解磷的一種緩沖劑．

11.黑白瓶測氧法測定初級生產(chǎn)力

答：在真光層內(nèi)某深度平行取三份水樣。

①一份立即測定DO含量作為背景值。

另兩份分別裝入②白瓶和③黑瓶，在近似現(xiàn)場的光照和溫度條件下（可放回原深度），培養(yǎng)一定時間后測量DO的變化。分別通過光合商PQ和呼吸商RQ換算出兩瓶中CO2的變化。

②白瓶DO增加，測得的是背景＋凈生產(chǎn)，NPP＝+ΔO2/PQ

③黑瓶DO減少，測得的是背景－呼吸作用，R＝－ΔCO2/RQ　　

　由凈生產(chǎn)NPP和呼吸作用R求得總生產(chǎn)力，GPP＝NPP＋R。

12. 海洋吸收人類來源二氧化碳的評估．

已知：海洋二氧化碳—碳酸鹽體系的緩沖因子RF

8 < RF < 15 在本評估中取值為10.

答：