2023年化学海洋学题.pdf

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1、一 填空题（每空1分，共2 0分）1 .在海水中，浓度大于0.05 m m o l/kg的元素为常量元素，海水中的1 1中常量元素是：阳离子:N a+、K+、C a 2+、M g 2+、S r 2+阴离子：C l-、S O广、B r-、H C O；（C O 3、F-分 子：H B O32 .海水中，与海洋生物生长密切相关的元素称为营养盐：重要营养盐：N、P、S i微量营养盐：M n F e、C u、Z n3.实用碱度（PA）是碳酸碱度，硼酸碱度，水碱度之和.T A陋&产证嗔B，OH 嗔O li：讪卞PA4 .盐度的原始定义：一公斤海水中，所有碳酸盐转化为氧化物，遑、碘以氯置换，所有的有机物被氧

2、化之后所含所有固体物质的总克数。单位为效公斤,符 号 为 题5 .浮游植物光合作用中被吸取，与碳、氧等为构成生物体基本元素。有较为恒定的吸取比（C:N:P:0=1 06:1 6:l:-2 76）.6.总 氮（T N）,颗 粒 氮（PN）,溶 解 氮（D T N）,溶解无机氮（D I N）,溶解有机氮（D O N）7.总 磷（T P）,颗 粒 磷（PP）,溶 解 磷（D T P）,溶解无机磷（D I P）,溶解有机磷（D 0P）8.海水中无机配位体重要有：C L、S O/-HCO3-、CXY-和 O H HP。/一等。9.海水中有机配位体大部分具有竣基，氨基，羟基官能团.1 0.影响海洋初级生产

3、力的重要因素是光照（温度），营养盐，微量元素等二 简 答 题（每题8分，共4 0分）1 .盐度答：在1 kg海水中，将所有的碳酸盐转变为氧化物，所有的溟和碘为等摩尔的氯所取代，且所有有机物被氧化以后，所含所有固体物质的总克数。单位：g/k g,以符号S%。表达。2 .氯度答：在1 kg海水中，当漠和碘为等摩尔的氯所取代，所含氯的克数。单位：g/kg,以符号C l%表达。3 .C a C O s和M g C O a沉淀的形成与溶解对海水p H值的影响？答：海水中的C a.、Ig等阳 毒 子 可 与CC 形成CaCC3 MgCO3沆 注，这 些 册 注 在 一 定 深 度 下，免压力、生物等作用

4、可*等。iC aC O j.XgCO?沆 波形成时，CHCC)3-(T)叶 他，pH 值 中 低；iC aC O3.、IgCC3沉 波 常 群 对，032口为CHCO3 2HCOj-5 .氮的生物吸取和有机物再矿化过程中溶解无机氮的释放对总碱度的影响？答：海洋生物吸取硝酸盐随着着0H-的产生，因而总碱度增长，每吸取1 m o l 的 N 03-,海水总碱度增长I m o l；海洋生物吸取氨盐随着着H+的产生，海水总碱度减少；尿素的吸取对总碱度没有影响。生源有机物再矿化过程对海水总碱度的影响与上述氮的生物吸取刚好相反。6.在图中指出C a C(h 的饱和深度、溶解跃层与补偿深度4.海水p H 值

5、空间变化的因素?答：犯九4犀号犯上4#p H U 6/l.分率答：A是 C a C O s 的饱和深度B是 C a C O s 的溶解跃层C是 C a C O s 的补偿深度LATITUDE答：A浅层水观测到由生物光合作用导致的p H 极大值，生物的光合作用会迁出水体中的C 02,导致p H 值增长；B随深度的增长，p H 值逐渐减少，至 1 000m 左右出现极小值，该区间的减少是由于生源碎屑的氧化分解所导致。p H 值的极小值所处层位与D O 极小值和p C O 2 极大值所处层位相同。C深层水中p H 值的增长来自C a C 03 的溶解。6.B O D 的定义答：在有氧环境中，由微生物

6、分解1 d m，水中的有机物所需要消耗氧量，通常以m g 0 加7 表达。7.C O D 的定义答：在一定条件下，氧 化 1(W 水体中的还原物质所需要消耗氧的量，以1 ng0 d m-3 表达。8.赤潮的危害有哪些？答：a危害近海水产养殖和捕捞业；b分泌黏液，导致鱼、虾、贝窒息死亡；c赤潮生物带有毒素，毒害海洋生物；d缺氧引起虾、贝大量死亡；e损害海洋环境；f 危害人体健康；g 影响海洋旅游业9.石油污染对海洋的危害有哪些？答：a油膜阻碍阳光进入水体，克制浮游植物光合作用；b油膜阻碍氧气进入水体，使海水缺氧；c油污染物的降解和分解，消耗大量溶解氧；d 使海兽、海鸟失去游泳和飞行的能力；e油污

7、染物使海洋生物中毒、死亡；f油污染物中的致癌物质在海洋生物体内富集，通过食物链危害人体健康；g破坏海滨风景区和海滨浴场。1 0.缺氧水的化学特性答：A反硝化作用在缺氧水中，由于微生物作用，N O 3-N 还原为N O 2-N ,再进一步还原为N H 3 或 N 2,使 N O 3-N 消失。B S 04 2-被还原为H 2 s当海水中N 03-和 N O 2-被耗尽时,在硫酸盐还原菌的作用下,有机物以S 04 2-作为氧化剂（电子受体）氧化分解，而 S O 4 2-被还原为H 2 sC氧化还原电位低劭减少导致有机物分解速度减慢，有机物倾向于积累。在缺氧区和底层沉积物中，厌氧菌大量繁殖。变价元素

8、以低价态存在。有机物的积累导致了金属有机络合物的大量形成，使硫化物沉淀的形成推迟，金属离子的溶解度增大（增溶作用）。1 1 .营养盐再生答：在真光层内，营养盐经生物光合作用被吸取，成为生物有机体组成部分。生物体死亡后下沉到真光层以下，有机体分解、矿化，营养元素最终以无机化学形式返回到海水中的过程为营养盐再生1 2 .富营养化答：富营养化是水体老化的一种现象。由于地表径流的冲刷和淋溶，雨水对大气的淋洗，以及废水、污水带有一定的营养物质向湖泊和近海水域汇集，使得水体的沿岸带扩大，沉积物增长，N、P 等营养元素数量大大增长,导致水体的富营养化。1 3 .赤潮答：赤潮在国际上也称作有害藻类（H A B

9、）,是指在一定的环境条件下，海洋中的浮游微藻、原生动物或细菌等在短时间内突发性链式增殖和聚集，导致海洋生态系严重破坏或引起水色变化的灾害性海洋生态异常现象。1 4 .富集因子答：若 一 企4元 餐 在 土 修 在 内*蠢的衽 用 于4fr因 子生KW庚 中 金Jg 的 浓 度一 泡 水 中 金 臼 的 浓 度-潘冬中的五*曰穹于妁*热 困 于*糙,；WL具有*高E F .F恁兄 因 为 它 与 痴 雇 内 认 第 牝运 犀 娈6姑 合 妁 与 泉 迂什叁一也级风有外孝,妁力 不 同 生*7*嘉 疝 景 金-A的能力不同.一斑啊*.旌在 注珏有高妁EF值.1 5 .指出以下图中元素的分布所属分布

10、类型及该种分布类型形成的因素答：这些元素在上层水被浮游生物吸取,生物死亡后，部分在上层水体再循环，另有部分通过颗粒沉降输送至中深层。进入中深层水体的颗粒物发生再矿化作用，这些元素重新回到水体中，由此形成表层低而中深层高的分布。1 6.指出以下图中元素的分布所属分布类型及该种分布类型形成的因素答：（1）大气输送进入海洋，如Pb。Pb重要通过人类燃烧含Pb汽油进入大气，并被大气气溶胶颗粒所吸附，其后颗粒态Pb重要通过降雨输送进入海洋表层。（2）由河流输送或由陆架沉积物释放，而后通过水平混合进入开阔大洋，形成表层或次表层极大值（M n）。（3）生物过程导致的氧化还原反映会使还原态金属元素在表层或次表

11、层出现极大值，例如 C r（I H）、A s（I I I）,I-.1 6.海水中有机配体重要有哪些分类答:海水中的有机配位体无氮有机物：碳水化合物及其分解产物.和芳香族低分子量酚和酮类（海洋植物）一（木质素）一纤维素一淀粉一葡萄糖一有机枚酸。含氮有机物：海洋植物和动物蛋白质及其分解产物类脂化合物：常为脂肪酸的酯 水解产生的酸和甘油、脂族醇.含氨碱及固 醇（总量较小，较难分解.常能在海水中检出）。复杂有机物：主要为腐殖质（腐殖酸和富里酸）等.1 7.金属有机配位体的环境效应答：容存与迁移效应，改变金属的生物毒性，增溶作用1 8.汞的生物甲基化作用在微生物或生物作用下，汞能转化为甲基汞或二甲基汞的

12、作用称作“汞的生物甲基化作用”。2 0.什么是海洋腐殖质？答：海洋腐殖质是海洋生物的代谢产物、死亡后残留物的简朴成分或分解作用的中间产物(如糖类、氨基酸、酚类、类脂物等)，在微生物和其它自然条件作用下，通过化学和生物化学的合成作用，而形成的一类性质稳定、不易分解，高分子量较高，结构复杂的有机物。2 1 .海洋腐殖质的分类答：腐殖酸.将腐殖质溶于碱中，再酸化至p H W 2 时析出沉淀的部分为腐殖酸。吉马多美朗酸.是H A 的可溶于醇的部分。富里酸.在碱中溶解，酸化后亦溶解的部分为富里酸。胡敏素.是腐殖质在碱和酸中都不溶解的部分。2 2 .溶解有机碳(D O C)答：通过一定的孔径过滤器材如玻璃

13、纤维滤片(如G F/F,60.7 u m)或银滤 器(60.4 5 Pm )的海水中所具有机物中碳的量。2 3 .颗粒有机碳(P0C)答：由一定的孔径过滤器材如G F/F (6 0.7 p m)或 银 滤 器 0.4 5 um)所截留的颗粒物中有机碳的量，涉及海洋中有生命和无生命的颗粒物质。2 4 .“初级生产(p r i m a r y p r o d uc ti o n)”答：是指含叶绿素a的植物通过光合作用将无机碳转化为有机碳，同时将光能转化为化学能贮存于有机物中的过程。2 5 .“初级生产力(p r i m a r y p r o d uc ti vi ty)”答：是单位时间内单位体积

14、或单位面积水体生产有机碳的量。单 位为“m g Cm_3 d_1 (h_1,y 1)或 m g C m _2 d 1 (h 1,y 1)”。2 6.什么是“新生产”？“新 生 产(n e w p r o d uc ti o n,N P)”是真光层以外(如从深层水、大气和陆地)输入的营养盐导致的初级生产论述题(每题2 0分，共 1 00分)1 .水的特殊性质及意义？答：(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。(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。(3)水是极好的溶剂：对于物质的输运与转移具有重要意义(4)水中盐

15、分的增长导致冰点的减少以及达成最大密度的温度减少：减少海洋冰封的也许，保护海洋生态(5)水中盐分的增长导致渗透压增长.使海洋生物几乎不用花费多的能量来维持体内与海水之间的盐浓度平衡。2 .海洋二氧化碳一碳酸盐体系的重要性?答：(1)在天然海水正常p H 范围内，其酸一碱缓冲容量的95%是由二氧化碳一碳酸盐体系所奉献。在几千年以内的短时间尺度上，海水的p H重要受控于该体系。(2)海水中总C 02 浓度的短期变化重要由海洋生物的光合作用和代谢作用所引起，研究海洋它可以获得有关生物活动的信息。(3)海洋中碳酸钙沉淀与溶解的问题也有赖于对海洋二氧化碳一碳酸盐体系的了解。(4)大气C 02 浓度对地球

16、气候有重要的影响，海洋二氧化碳一碳酸盐体系是调节大气C 02 浓度的重要因子之一。(5)海 洋 C 02 储库比大气C 02 储库大得多，影响海洋碳储库变化的各种过程的微小变化，有也许对大气C 02 产生明显影响。(6)人类活动明显地增长了大气C 02 的浓度，海洋在调节大气C 02 的增长中起着重要作用。3 .海洋具有大量吸取大气C 02 的潜力有两方面理由？答：(1)溶解于海水中的C 02 气体可通过与C 03 2-的反映，使其溶解度得到很大的提高，这一反映的平衡常数很大，因此进入海洋的C 02 将被快速地转化为H C 03-：CO3 2-+H2O+CO2-HCO3-(2)进入海洋的碳最终

17、将通过海洋生源颗粒有机物和C a C 03 的沉降从表层输送进入深海，并通过水体的层化作用将再矿化产生的C 02 储存于深海水中。4 .计算深层水A O U 时如何校正？答：选择保守气体A r 进行校正。因素：一一A r 是惰性气体，在下沉过程中不会有非保守性转移，即不参与生物和化学过程。一一A r 与 02 有相近的溶解特性。温度等物理因素对于A r 与 02 溶解度的影响近乎相同，气泡潜入影响也相近。根据A r 的现场测定结果，求出02 的原始含量，即下沉前的含量。c A r*/c A r =c 02*/c 02c A r*、却2*分别为现场条件(位温和盐度)下A r 和 02 的溶解度；

18、c A r 为 A r 的实测值(气相色谱)；c 1 3 2 为根据A r 进行校正所得的02 的原始浓度。氧的实际消耗量为AOU校 正 一 ,一%=o,，个-%2-A r5 .运用海水氧化还原电位通过计算解释海水中为什么氯的稳定存在形式是氯离子？已知：海水温度为2 5 摄氏度，PH 值为8.1,氧化还原电位为0.74 伏特C 1 O3+6H+6e =C 1 +3 H2O E=1.4 4 V答：&=。-竺 I n-6F a%则a(4)海洋生源颗粒有机物的氧化分解会增长水体中的C 02,使p C 02升高；(5)海水中C a C 03的形成增长水体C 02浓度，进而导致p C 02的升高；(6)

19、人类燃烧矿物燃料导致大气C 02的增长，进而通过海-气界面互换导致表层水C 02的加入，p C 02升高。8.碱性高锌酸钾法测定C O D的原理，测定环节及涉及的化学反映方程式？6.影响海水常量组分组成非恒定性的因素？答：(1)河口区：河水输入对区域恒比规律有一定影响(2)缺氧海盆：导致海水中的S 04 2-/C 1-非常低，偏离恒比规律。(3)海冰的形成：导致盐卤水常量组分比值偏离恒比规律。4)矿物的沉淀与溶解：导致海水中C a/C l比值的变化。(5)海底热液的输入：(6)与盐卤水的混合(7)海-气界面物质的互换(8)沉积物间隙水的影响：7.影响p C 02分布的重要海洋学过程？答：(1)

20、海洋生物光合作用消耗水体中的C 02,导致p C 02的减少；(2)C a C 03的溶解减少水体中的C 02浓度，导致p C 02减少；(3)太阳辐射的增强可导致表层水温度升高，海水中C 02溶解度减少，p C 02答：碱性高镒酸钾法测定C O D的原理:(6分)一定量水样，碱性条件下，加入一定量高镒酸钾溶液，煮 沸1 0分钟，氧化水样中有机物质；冷却，加入硫酸及KL还原未反映的高镒酸钾和生成的四价镒，并析出等量碘；以淀粉为指示剂，用N a S 03溶液滴定游离碘.碱性高镒酸钾法测定C O D的环节：(6分)涉及的化学反映方程：(8分)M n O4 +2 H 2 O +3 e =M n 02

21、+4 0H -也会减少;M n O2+2 K I +2 H z s 04 -M n S 04 +I2+K2S O4+2 H202 K M n O4+1 0K I +8H 2 s（h -2 M n S O4+5 I2+6K2S 04+8H2O2 N a 2 s 2 O 3 +I 2 f N a 2 s a +2 N a I9.根据薄层扩散模式分析影响气体在海气界面间气体互换的因素？答：1.温度温度影响H e n r y 系数加，从而影响海水中气体分压。温度影响扩散系数如。温度升高，如增大，如 下 式（7为绝对温标）2.气体自身的影响反映在H e n r y 系数上，即不同气体在相同浓度时的分压不

22、同。3.风速风速影响气体互换速率的实质是影响表面扩散层的厚度T。风速增大，表面扰动加剧，扩散层有效厚度减少。气体互换速率常数增长，气体互换速度增大。1 0.河口区磷酸盐的缓冲现象及其机理？答：河口区磷酸盐含量随盐度变化而变化不明显的现象.机理：沉淀溶解作用，认为羟基磷灰石的沉淀和溶解控制着河口水中的磷酸盐浓度.吸附解吸作用：河口悬浮颗粒物能从富磷水中吸附磷酸盐，同时也能在低磷水中将磷酸盐释放出来，这样就使磷酸盐浓度保持一个相对恒定的范围，并认为悬浮颗粒物是可溶解磷的一种缓冲剂.1 1 .黑白瓶测氧法测定初级生产力答：在真光层内某深度平行取三份水样。一份立即测定D 0 含量作为背景值。另两份分别

23、装入白瓶和黑瓶，在近似现场的光照和温度条件下（可放回原深度），培养一定期间后测量D 0 的变化。分别通过光合商P Q 和呼吸商R Q 换算出两瓶中C 0 2 的变化。白瓶D O 增长，测得的是背景+净生产，N P P=+A 0 2/P Q黑瓶D O 减少，测得的是背景一呼吸作用，R=-A C 0 2/R Q由净生产N P P 和呼吸作用R求得总生产力，G P P=N P P+R o1 2 .海洋吸取人类来源二氧化碳的评估.已知：海洋二氧化碳一碳酸盐体系的缓冲因子R FCO,ApCO,C O J p c o jATCO；=ATCO.TCO,TCO,8 R F 1 5 在本评估中取值为1 0.假设

24、冷外面依晨四用3.6x1014m2,通木TC。?为2 m o l/nR与大七达月牛岗的冰虫木根由炭为h做谩也麻袅面奴5.可 为5x10Mm 2,大总压力P为I a tm,大电平 均 分 子 虫 为0.029 kg/m o l,大 CO2分区H。2 处350g a tm,我力加 iiilg舟 9.8 m 2/s,时：答：ZTCOJ.ATCO.jcofz c o 鬻+ZTCO 二 卷ZTCOJ一Z C O J.R +ZTCO J-ZTCO：）a处除环小板中TCO?的例量；C O 0 a 为大名中（：。2的储土.工 TCOOaTTCOJ S x h=2x3.6xl0Mh=7.2x10*h籽以上计算结果代入f0g n K，可得：:=7.2x10“小3 6.2xl016-R+7.2xl014-h