?？茖?dǎo)化學(xué)期末兩份卷子答案參考

1、一、填空題或選擇題（15分，判斷題每題1分，其它空格0.5分）1、 海水中含量最高的元素是 H 和 O 。（除此之外，大于1mg/kg的元素包括：氯Cl鈉Na硫酸根鎂鉀鈣溴Br、氟F、硼B(yǎng)、鍶Sr碳酸氫根）2、 開(kāi)闊大洋表層水鹽度通常在 亞熱帶海域 （赤道海域、亞熱帶海域、亞極地海域）出現(xiàn)極大值。3、 在現(xiàn)場(chǎng)大氣壓為101.325 kPa時(shí)，一定溫度和鹽度的海水中，某一氣體的飽和含量稱(chēng)為該溫度、鹽度下該氣體的 溶解度 。4、 在海-氣界面氣體交換的薄膜模型中，一般而言，風(fēng)速越大，薄膜層厚度越 薄 ，海-氣界面氣體交換通量越 大 。圖中PG為渦動(dòng)的氣相分壓，PG為混合均勻的液相分壓，兩相之間由一

2、個(gè)擴(kuò)散層隔開(kāi)，擴(kuò)散層厚度為T(mén)，這個(gè)厚度隨表面擾動(dòng)情況不同而變化，一般在510-30.1cm之間。如果PGPG，氣體由氣相進(jìn)入液相，反之，氣體逸出海面進(jìn)入大氣。5、 在海-氣界面氣體交換的薄膜模型中，氣體分子的海-氣凈擴(kuò)散通量與該氣體分子的分子擴(kuò)散系數(shù)有關(guān)，一般而言，水體溫度的增加，分子擴(kuò)散系數(shù)越 大 ；氣體分子量越大，分子擴(kuò)散系數(shù)越 小 。6、 在全球海水碳儲(chǔ)庫(kù)中， DIC 的儲(chǔ)量最多，其下依次是 DOC 、 和 POC 。（從DIC、DOC、POC、PIC中選擇）。7、 假設(shè)某海水的pH值完全由其無(wú)機(jī)碳體系所控制，則溫度升高時(shí)，pH值 降低 ；鹽度增加時(shí)，pH值 增加 ；壓力增加時(shí)，pH值

3、降低 ；Ca(Mg)CO3沉淀形成時(shí)，pH值 降低 。8、 海洋硝化作用是指 在氧化性海水中，氨通過(guò)海洋細(xì)菌的作用被氧化成NO2-，并進(jìn)一步被氧化為NO3- ；海洋反硝化作用是指 在溶解氧不飽和的海水中，一些異氧細(xì)菌將NO3-作為電子接受體以代謝有機(jī)物，從而將部分NO3-還原為NO2-，并進(jìn)一步還原為N2 。9、 與陸源腐殖質(zhì)相比，海源腐殖質(zhì)的芳香組分濃度一般較 低 ，氮、硫含量比較 高 ，d13C比較 高 。10、 分子式 C106(H2O)106(NH3)16PO4 通常被用于表征海洋中有機(jī)物的平均分子組成。11、 在不考慮N2的情況下，開(kāi)闊大洋表層水的氮主要以 DON 形式存在，開(kāi)闊大洋

4、深層水的氮主要以 DIN 形式存在。（從DIN、DON、PIN、PON中選擇）。12、 海洋中的蛋白質(zhì)是由一系列 氨基酸 通過(guò) 肽鍵 結(jié)合而成，活體生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)含量高低通常可用 N 元素濃度來(lái)指示。13、 判斷題：利用CTD實(shí)測(cè)得某海水的鹽度為32.02315。（ ）14、 判斷題：開(kāi)闊大洋表層水中不含有難降解的DOM。（ ）一、 問(wèn)答題（20分）1、 與硝酸鹽和活性磷酸鹽不同，開(kāi)闊大洋硅酸鹽的垂直分布并未在1000m左右水深處表現(xiàn)出極大值的特征，為什么？（6分）由于蛋白石的溶解相對(duì)于有機(jī)物的降解是一個(gè)比較緩慢的過(guò)程，因此溶解態(tài)硅酸鹽的垂直分布沒(méi)有像硝酸鹽和活性磷酸鹽一樣在1000m水深附

5、近產(chǎn)生極大值。2、 為什么溶解態(tài)Zn在北太平洋深層水中的濃度高于北大西洋深層水，而溶解態(tài)Al則相反。（6分）溶解態(tài)Zn為營(yíng)養(yǎng)鹽型痕量金屬元素，它在上層水中被浮游生物所吸收，當(dāng)生物死亡后，部分生源物質(zhì)在上層水體再循環(huán)，另有部分通過(guò)顆粒沉降輸送至中深層。當(dāng)進(jìn)入中深層水體的顆粒物發(fā)生再礦化作用時(shí)，它會(huì)重新回到水體中，由于深海熱鹽環(huán)流的流動(dòng)路徑為從北大西洋流向北太平洋，北太平洋深層水的年齡要老于北大西洋，故隨著年齡的增長(zhǎng)，積累的溶解態(tài)Zn越多，故北太平洋深層水中溶解態(tài)Zn濃度高于北大西洋。Al為清除型元素，它在大西洋表層具有較高的輸入通量，且在深海水流動(dòng)過(guò)程中不斷地通過(guò)顆粒物吸附從水體中清除、遷出，導(dǎo)

6、致其在北太平洋深層水中的濃度低于北大西洋。3、 試分析海水中CaCO3的溶解、顆粒有機(jī)物的再礦化這兩個(gè)過(guò)程對(duì)海水中的TCO2和Alk將分別產(chǎn)生什么樣的影響。（8分）答案：CaCO3溶解導(dǎo)致Alk增加，TCO2增加。 顆粒物再礦化時(shí)，Alk不變，TCO2增加。二、 分析題（50分）1、 下圖為一些氣體在海水中溶解度隨溫度的變化情況，從中您可得到什么信息。（8分）（1）氣體在海水中的溶解度一般隨分子量的增加而增加；（2）氣體在海水中的溶解度隨溫度的升高而降低。2、 下圖為北太平洋與北大西洋溶解氧的典型垂直分布圖，請(qǐng)描述其分布特點(diǎn)，并解釋成因。（8分）（1）5001000m存在溶解氧極小值；（2）深

7、水中相對(duì)較高的溶解氧；（3）北太平洋深層水溶解氧明顯低于北大西洋。中層溶解氧極小值是有機(jī)物氧化分解與富含O2冷水的平流輸送之間平衡的結(jié)果。在大西洋、太平洋和印度洋，表層至900m深度區(qū)間，南極中層水（AAIW）的入侵可明顯看出。北大西洋深層水（NADW）是高溶解氧海域，從60N的表層2000m向南至南大西洋3000m均存在溶解氧極大值。這些NADW在向太平洋、印度洋的北向輸送過(guò)程中逐漸損失O2。南極底層水的形成也導(dǎo)致了南大洋高的溶解氧。3、 下圖為北太平洋與北大西洋文石的垂直分布圖，請(qǐng)描述其分布特征，并簡(jiǎn)單闡述其成因。（8分）大洋表層水對(duì)于文石是過(guò)飽和的，過(guò)飽和約4倍。隨著深度的增加，文石的過(guò)

8、飽和程度逐漸降低，直至其跨過(guò)的線。在太平洋水深200-400m，文石已成為不飽和。至深層海洋，文石在深海水中是不飽和的，其原因可能在于溫度的降低、壓力的升高及有機(jī)物的氧化等所致。另外，太平洋水體文石的飽和程度小于大西洋。原因在于太平洋深層水比大西洋深層水具有低的CO32-離子濃度（即高的CO2含量），換句話(huà)說(shuō)，太平洋深層水更具腐蝕性。這是因?yàn)楹Ｑ蟓h(huán)流與生物活動(dòng)共同作用的結(jié)果：太平洋深層水年齡“老”于大西洋，因而它包含了更多由有機(jī)物再礦化所產(chǎn)生的CO2，從而降低CO32-離子濃度。4、 下圖為北大西洋與北太平洋總堿度的垂直變化，請(qǐng)描述其分布特征，并簡(jiǎn)述其成因。（8分）太平洋表層水的Alk低于大西

9、洋，而深層水的Alk高于大西洋。表層水的差異主要是因?yàn)榇笪餮笥烧舭l(fā)導(dǎo)致的高鹽度，深層水的差異原因在于太平洋水年齡更老，其累積了更多由CaCO3溶解所釋放的CO32-。 5、 下圖為南大洋表層水中硅酸鹽與硝酸鹽隨緯度的變化情況，請(qǐng)比較二者的分布有何共同點(diǎn)與不同點(diǎn)，為什么？（8分）硅藻吸收上層水體的的硅酸鹽是非常有效的，在4050S的海域，硝酸鹽濃度較高，但硅酸鹽濃度仍接近于0，說(shuō)明這些海域硅酸鹽濃度限制著浮游植物的生長(zhǎng)。在55S以南，硝酸鹽濃度和硅酸鹽濃度均比較高，這是因?yàn)榇嬖趤啒O地上升流和生物吸收速率低所共同形成的，這些海域浮游植物的生長(zhǎng)被認(rèn)為受光、低溫度及痕量營(yíng)養(yǎng)鹽如Fe等所限制。6、 下表

10、為用沉積物捕集器于北太平洋環(huán)流區(qū)不同深度得到的顆粒物各組分百分含量的垂直變化，試用圖形與簡(jiǎn)單文字描述出各組分的垂直變化特征，并計(jì)算出各層位有機(jī)物的C/N比，簡(jiǎn)單闡述C/N比垂直變化的產(chǎn)生原因。（10分）深度（m）碳酸鹽有機(jī)物OCN（%總重量）（%有機(jī)組分）37835.159.552.36.897872.116.245.15.7277868.414.045.44.9428071.610.748.95.3558261.413.544.35.4隨著深度的增加，有機(jī)物、OC、N組分的含量均有所降低，而碳酸鹽含量由378m-978m有所增加外，隨深度變化不大。原因在于有機(jī)物的降解導(dǎo)致了有機(jī)物、OC、N組

11、分的含量的降低，而碳酸鹽的溶解速率要慢于有機(jī)物的降解，因此其隨深度變化較小。各深度C/N比分別為：378 m: 8.97; 978m: 9.23; 2778m: 10.81; 4280m: 10.76; 5582m: 9.57。其垂直分布顯示隨深度增加而增加，至2778m后相對(duì)穩(wěn)定。原因在于顆粒有機(jī)氮組分的降解速率快于有機(jī)碳組分。三、 計(jì)算題（15分）1、 假設(shè)某組分僅由河流輸入海洋，其在河水中的平均濃度為2 mg/L，在開(kāi)闊海洋混合層與深層水中的濃度分別為4 mg/L和16 mg/L，試計(jì)算該組分從混合層中以顆粒沉降遷出的份額及其在海洋中的平均停留時(shí)間（已知混合層與河水的體積比為30；海洋水

12、體周轉(zhuǎn)一次的時(shí)間為1000 a）。（9分）已知Cr=2 mg/L, Cs=4 mg/L; Cd=16 mg/L; ；Tmix=1000 a，由：得組分從混合層中以顆粒沉降遷出的份額（g）為：g=0.75.由混合層顆粒物遷出進(jìn)入深層箱子的元素最終埋藏于沉積物的份額（f）為： = 0.0055該組分在海水中的停留時(shí)間為：1000/（fg）= 2.42105 a2、 假設(shè)開(kāi)闊大洋與沿岸海域浮游植物的Fe:C原子比分別為1:33000和1:3300，已知全球海洋的初級(jí)生產(chǎn)力為2.61015 molC/a，沿岸海域單位面積的初級(jí)生產(chǎn)力是開(kāi)闊大洋單位面積初級(jí)生產(chǎn)力的4倍，且沿岸海域面積是開(kāi)闊大洋面積的1/

13、9，試計(jì)算沿岸海域與開(kāi)闊大洋浮游植物每年吸收的Fe量。（6分）沿岸海域初級(jí)生產(chǎn)力 = 0.81015 molC/a；開(kāi)闊大洋初級(jí)生產(chǎn)力 = 1.81015 molC/a沿岸海域浮游植物吸收的Fe = 242109 molFe/a故開(kāi)闊大洋浮游植物吸收的Fe = 55109 molFe/a一、 填空題1. 海水中無(wú)機(jī)碳的主要存在形式是_CO2_、_H2CO3_、_HCO3_-和_CO32-_。2. 海水中的三種主要溶解氣體是_二氧化碳CO2_、_氮?dú)釴2_、_氧氣O2_。3. 海水中溶解氣體的主要來(lái)源有：_大氣_、_海地火山活動(dòng)以及海底本身發(fā)生的化學(xué)過(guò)程_、_海洋中生物活動(dòng)（特別是光合作用、有機(jī)

14、物分解）_和_放射性蛻變_。4. 海洋沉積物中有不同的來(lái)源，包括_陸地_、_海底_、_海洋水體_、_宇宙（地外物質(zhì)）_?！炯?xì)分則為：大氣、生物的殘骸和介殼、可分解的有機(jī)物、海岸的侵蝕、河流、冰筏碎屑（IRD）、自生沉積】5. 根據(jù)海水中氣體的性質(zhì)不同，可分為_(kāi)非保守氣體（或活性氣體）_，即_保守氣體（或非活性氣體）_。6. 物質(zhì)從大陸轉(zhuǎn)移到海洋的三個(gè)主要自然途徑_風(fēng)、河流和冰川_。7. 海水中懸浮物的沉降速度與顆粒物的_粒徑_、_形狀_、_密度_等有著密切的關(guān)系。8. 深入3000米的深層水中，14C的緯度變化為：大西洋由北向南_減小_，說(shuō)明北大西洋深層水在向南移動(dòng)時(shí)_逐漸老化_；印度洋、太平

15、洋深層水_從南向北_逐漸老化。世界大洋中最“年輕”的是_北大西洋_，最“老”的是_北太平洋_，達(dá)2000雖左右，也就是所謂的_千歲海水_?！镜谄哒聝?nèi)容】9. 海水中有機(jī)物的特點(diǎn)：（1）_含量低_（2）_組成復(fù)雜_（3）_在海洋空間分布不均勻_（4）_容易形成金屬-有機(jī)絡(luò)合物_?！具€有：酸堿性質(zhì)、膠體性質(zhì)】10. 影響海洋生產(chǎn)力的因素：_光照強(qiáng)度和光合作用_、_營(yíng)養(yǎng)鹽_、_微量元素_、_攝食作用_、_水動(dòng)力條件_、_溫度_。11. 大洋中的POC大部分都是在海洋環(huán)境中自生的，主要包括：_碎屑（糞粒、碎片等）的直接形成_細(xì)菌的吸附和凝聚_有機(jī)分子的聚集_在無(wú)機(jī)礦物顆粒上吸附_和_膠體絮凝_。二、

16、選擇題1. 目前科學(xué)家們比較認(rèn)可的海水的年齡約為45億年，海盆的年齡為：_?！?.52.2億年】大于45億年 1.5億年 2千年2. 海水中的硅是：_ 常量元素 微量元素 營(yíng)養(yǎng)元素3. 海水中停留時(shí)間最長(zhǎng)的兩個(gè)元素是：_ 氯、溴 氯、鈉 溴、鈉4. 分析水平的提高，使海水中元素濃度從5mg/m3更正到20ng/ m3的元素是_。 Ag Au Pb5. 海水中濃度低于_的元素成為微量元素。1% 1mg/dm3 1mg/m3三、 名詞解釋1. Marcet-Dittmar恒比規(guī)律【第三章 海水中的常量元素和鹽度】全世界所有的海水都含有同種種類(lèi)的成分，這些成分之間具有非常接近恒定的比例關(guān)系，而這些水

17、樣之間只有含鹽量總之不同的區(qū)別。2. 微量活性氣體【第五章 海洋中的溶解氣體】海水中的H2、CO、CH4、DMS（二甲基硫）等微量氣體由生物或化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生，一般稱(chēng)“微量活性氣體”或“非保守氣體”。這些氣體雖然含量非常少，但在海洋科學(xué)研究中卻具有非常重要的作用。3. 富營(yíng)養(yǎng)化【第六章 海洋中的營(yíng)養(yǎng)鹽】富營(yíng)養(yǎng)化是水體營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩的一種現(xiàn)象，在人為污染水域或自然水域均會(huì)發(fā)生。引起富營(yíng)養(yǎng)化的物質(zhì)主要是浮游生物增殖所必需的元素，有C、N、P、S、Si、Mg、K等20余種，其中N、P最為重要。4. 新生氮【第九章 海洋有機(jī)物和海洋生產(chǎn)力】由真光層之外提供的氮為新生氮，主要是NO3N，來(lái)自大氣沉降或降水、陸源供

18、應(yīng)、上升流或梯度擴(kuò)散以及氮?dú)獾纳锕潭ǖ?，由它支持的那部分生產(chǎn)力稱(chēng)為新生產(chǎn)力。5. 自?xún)糇饔谩镜谑?海洋資源與環(huán)境保護(hù)】受到污染的各種水體，在水體本身和污染物自身的物理、化學(xué)和生物作用下，使水中污染物濃度自然降低的過(guò)程。水體自?xún)糇饔门c時(shí)間、水域和水文條件、污染物性質(zhì)、濃度以及排放方式等有關(guān)。四、 簡(jiǎn)答題1. 給出11種海水主要成分存在形式?！镜谌?海水中的常量元素和鹽度】Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+等5種陽(yáng)離子；Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、Br-、F-等5種陰離子；以分子形式存在的H3BO3。2. 簡(jiǎn)述夏季pH值的晝夜變化規(guī)律?！镜谒恼?海洋CO2-碳酸鹽體

19、系】白天表層海水光照時(shí)間長(zhǎng)，浮游植物光合作用強(qiáng)度大于生物呼吸及有機(jī)質(zhì)氧化分解程度，出現(xiàn)CO2的凈消耗，pH值逐漸上升；午后34小時(shí)內(nèi)，pH接近最大值；晚間光合作用停止，但呼吸作用和有機(jī)質(zhì)降解作用照常進(jìn)行，出現(xiàn)CO2的積累，海水pH逐漸下降?！狙a(bǔ)充：冬季pH的晝夜變化水溫低，生物光合作用與有機(jī)質(zhì)的分解速率均下降，pH的晝夜變化幅度比夏季小?！?. 簡(jiǎn)述大洋中生物顆粒的沉降的四種情況?！镜谑?海洋中的懸浮顆粒物質(zhì)】（a）顆粒大，沉降快，生物顆粒的粒徑和形狀基本沒(méi)起變化就能到達(dá)底部（b）沉降中顆粒發(fā)生礦化，粒徑變小，能到達(dá)底部。（c）顆粒小，沉降中顆粒礦化變小，不能到達(dá)底部（d）顆粒小，被礦化，在

20、上升流作用下向上運(yùn)移、溶解。4. 請(qǐng)寫(xiě)出Redfield的光合作用的反應(yīng)方程式。【第九章 海洋有機(jī)物和海洋生產(chǎn)力】【補(bǔ)充：Redfield比率C：N：P=106：16：1】五、 計(jì)算題1. Zn在海水中的平均濃度為0.0752mol/L，在河水中的平均濃度為0.47mol/L。現(xiàn)在海洋水體的總體積為1.371021dm3，每年河流輸入海洋的平均徑流量為41016dm3/y，求出Zn在海洋中的平均停留時(shí)間?！咀鳂I(yè)題目，數(shù)據(jù)有一點(diǎn)點(diǎn)差異，可忽略這個(gè)問(wèn)題】Zn在海水中的平均停留時(shí)間t=（0.07521.371021）/（0.4641016）5599年2. Pb在河水中的平均濃度為0.5nmol/L，

21、表層海水中平均濃度為0.4nmol/L。深層海水中的平均濃度為0.09nmol/L，每年河流輸入海洋的平均徑流量為41013m3/y。每年海水上下層交換量為81014m3/y，大氣的輸入量為5106kg/y。簡(jiǎn)單畫(huà)出計(jì)算大洋中Pb隨懸浮顆粒的沉降通量的兩貯箱式模型及各參數(shù)的意義，并求出Pb從大洋表層的沉降通量。 VR，CR為河水體積及某元素在河水中的濃度；A為該元素的大氣輸入量；CS，CD為表層和深層貯箱海水中某元素的濃度；VM為表層和深層貯箱之間上下混合水的體積；P為從大洋表層的沉降顆粒通量；fP為保存在沉積物里的顆粒分量；y為大洋深層清掃作用所增加的顆粒量；VH，CH分別為熱液中某元素的釋放體積和濃度。故根據(jù)質(zhì)量平衡原則，可求