环境海洋学

(共67张PPT)
05 海洋化学污染及其防护
5.1 海洋石油污染
5.2 海洋富营养化与赤潮
5.3 海洋重金属污染
5.4 海洋有机物污染
5.5 海洋放射性污染和热污染
5.1 海洋石油污染
5.1.1 海洋石油污染来源与危害
5.1.2 石油的组成与溢油鉴别
5.1.3 海面上油的扩散迁移?
5.1.4 海洋环境中油的自净化作用
5.1.5 海洋油污染的控制与处理
5.1.1 海洋石油污染来源与危害
石油及石油制品的分类
海洋石油污染的定义
海洋石油污染的来源
海洋石油污染的危害
5.1 海洋石油污染
什么是石油 ？
原油和石油制品的总称是石油。
原油：未经加工的石油。
主要成分:是气态、液态和固态的链烷烃和芳香族烃类的天然混合物，此外还含有几类非烃化合物。
原油经分馏提炼，可以生产出燃料、溶剂、润滑油、沥青等各种石油制品。
石油及石油制品的分类
石油制品的分类
石油制品按照沸点范围、用途可以分为四大类：
轻质油：其中汽车使用的汽油属轻质油，主要由碳数为4-10的烃组成；
中质油：柴油则属中质油，由碳数为10-20的烃组成；
重质油：
固体石油制品：铺马路使用的沥青属固态石油制品。
石油及石油制品的分类
2、 海洋石油污染的定义？
什么是海洋石油污染？
　　指人类通过在沿海及河口的石油开发、油轮运输、以及炼油工业的废水排放等过程将石油带入海洋，导致影响海气交换，降低海洋初级生产力，危害生物生存，破坏海滩休养地及风景区的景观等环境恶化现象。
5.1.1 海洋石油污染来源与危害
3、海洋石油污染的来源
1. 天然来源只占少量(25万吨，其中大多数是由天然渗漏造成的)：
1）. 微生物对烃的合成。 陆上和海洋生物合成的烃类（称生源烃类），在生物代谢或死亡分解时会释放出来；
2）. 海底石油渗漏。海底储藏的石油通过地层断裂或裂隙向海洋渗漏，陆上渗漏的石油则通过河流而输入海洋；
3）. 海洋环境中有机物的早期成岩以及森林火灾都可使烃类进入海洋。
2. 海洋石油污染绝大部分是人类活动产生的。其中以船舶运输、海上油气开采及沿岸工业排污为主。
主要污染源：炼油厂、石油化工厂、油田等工矿企业；
特点：废水量大，含油浓度高；
全世界每年排入河流和海洋的石油大约300～500万吨，约占人类活动进入海洋油总量的50%。?
1）河流携带输入
3. 海洋石油污染的来源
2） 沿海工业排放
陆源性排放是海洋石油污染危害最大的污染源之一。
据统计，通过河流、工矿企业排污口、港口油库、沿岸工程和海洋倾倒等，估计全世界每年向海洋排放石油达几百万吨。
3. 海洋石油污染的来源
各国排污状况简述：
我国沿海约有20O多处向海洋排放石油的污染源，每年入海量约10万吨以上。
美国：15万吨/年；
日本大坂：超过1万吨/年；
英国：1970年前超过2．4万吨/年；
前苏联列宁格勒市：通过涅瓦河排人芬兰湾的废油每年近万吨。
香港： 1973年储油库事故，导致4O00吨柴油入海。
3）大气输送
输入方式：
湿沉降：经由大气输入全球海洋中的石油主要是大气中吸附石油的微粒物质被雨水“冲洗”入海，
干沉降。
主要来源：
机动车辆的排气是大气中石油烃的主要来源；
石油工业产生的石油蒸发。
3. 海洋石油污染的来源
4）船舶污染
（1） 船舶压舱水、洗舱水排放；
（2） 油轮失事事件(触礁、碰撞、搁浅等) 。
3. 海洋石油污染的来源
1989美国“埃克森·瓦尔迪兹号”油轮触礁事件
1989年3月24日凌晨。美国21万吨级油轮“埃克森·瓦尔迪兹号”在阿拉斯加的威廉王子海峡触礁，泄漏出5千万加仑原油，严重污染了阿拉斯加海域。事发之后，人们使用铅制水栅控制油污，但无济于事。
他们耗用巨资，在海滩上喷射氮、磷肥混合物，以刺激食油细菌分解油污，拦网收集死亡的海鸟和水獭，运往火化场焚化。
焚化遇难海洋动物尸体，竟花费半年时间．而且焚化后的油浸物质达5万吨之多，需要用船运往俄勒冈的有毒物质垃圾场处理。
5.1.1 海洋石油污染来源与危害
导致法国西部海岸三分之一以上的海滩受到不同程度的污染。载有3万多吨重油的“埃里卡”号油轮12月断裂沉没后，已有一万多吨重油泄入大海。
1999年“埃里卡”号油轮沉没事件
2001年“运鸿”号油轮厦门碰撞沉没事件
9月20日凌晨在此与“爱丁堡”轮发生碰撞而沉没的“运鸿”号油轮，船上载有的8688吨轻柴油，于9月29日午夜前基本抽取干净，厦门海域成功避免了一起海洋污染事故。
“运鸿”号沉船是国内迄今为止最大的一起油轮沉船事故。
5） 海底石油开采
主要途径：
（1）油井井喷；
（2）油管破裂；
(3）钻井过程 。
年输入量：100万吨以上。
3. 海洋石油污染的来源
里约热内卢当地时间3月15日，巴西最大的海上石油钻井平台发生严重的爆炸事故，爆炸事故引发了大火，爆炸发生时钻井平台上共有175名员工，造成大量人员伤亡。
爆炸使这座40层楼高、重达31.4吨的钻井平台受到严重毁坏。接下来发生的大火导致钻井平台已基本被毁。
由于该石油钻井平台的日产油量占巴西日产油量120万桶的75%以上，因此它的损毁对巴西的经济产生较大影响。
墨西哥湾漏油事件
2010年4月20日英国石油公司在墨西哥湾租赁的钻井平台“深水地平线”爆炸起火，致死11人，漏油持续数月，约7.8亿升原油泄入墨西哥湾，严重破坏沿岸和海洋生态环境，引发美国史上最严重漏油事件。
4、海洋石油污染的危害?
1）对海洋生物的危害
2）耗氧
3)破坏海滨环境
4)对人体健康的影响?
?
1）对海洋生物的危害
海洋是水禽之家，也是涉禽的栖息地。海洋一旦遭到石油污染，许多海鸟就会面临灭顶之灾。
一升石油完全氧化，需要消耗40万升海水中的溶解氧。大量石油涌入海洋，造成海水中严重缺氧，会使海洋中的生物很快窒息死亡。
2）耗氧
1升油氧化将要耗400m3海水中氧，加之油污染油膜复盖在海面，影响光合作用，也影响氧的产生，就可能影响到海域自净能力。
4、海洋石油污染的危害
3）破坏海滨环境
最近的例子当属1991年的海湾战争。为阻止多国部队的海上进攻，1991年伊拉克打开艾哈迈迪输油管，每天将几十万吨原油倾泻入海，在湾内形成一片长56千米。
宽16千米的油膜，几天后溢油总量就达到约170万吨，而且每天以24千米的速度向南漂移，其规模之大，为历史所罕见，由于海面浮油层很厚，海水几乎掀不起浪，流起来发出"汩汩"的声音，看上去像污秽的泥浆。
4、海洋石油污染的危害
4）对人体健康的影响
石油污染是海洋第一污染。
石油的化学组成极其复杂，目前人类从中分析出200多种单纯的成份，限于技术上的难度，某些成份还很难分离出来。
其中许多有害物质进入海洋后不易分解，不仅危害水生生物，并经生物富集，通过食物链进入人体，危害人的肝、肠、肾、胃等，使人体组织细胞突变致癌，对人体及生态系统产生长期的影响。
4、海洋石油污染的危害
5.1.2 石油的组成与溢油鉴别
一、石油的组成?
二、海上溢油的鉴别?
一、石油的组成
石油是一类天然烃类混合物的总称，未经加工的石油称为原油，原油一般为黑色或深棕色，是多种烃类的复杂的天然混合物，比重一般0.75～1.0。
5.1.2 石油的组成与溢油鉴别
原油的平均组成
原油具有如下的平均组成：即汽油(C4～C12) 40%；煤油(C12～C16?)10%；轻馏分油(C12～C20) 15%；重馏分油(C20～C40) 25%；残余油(＞C40?)10%。
若按分子结构：直链烷烃约占30%；环烷烃50%；芳香烃15%，杂环碳氢化合物5%。
5.1.2 石油的组成与溢油鉴别
表4.2.1 原油的化学(元素)组成
元素
原油
气体
液体油
沥青
碳
83～87%
76
84
83
氢
11～15%
23
13
10
氧
5%
0.3
0.5
2
硫
6%
0.2
2.0
4
氮
0.5%
0.2
0.5
1
金属
0.1%



不同地区原油成分的含量和物理性质比较
产地
比重
总硫（ppm）
蜡(%)
钒(ppm)
镍（ppm）
V/Ni
沥素烯 (%)
科威特
0.869
2.50
5.9
27
9
3
1.4
伊朗
0.869
1.58
6.7
107
37
2.9
1.9
委内瑞拉(TiaJuana)
0.869
1.54
4.8
170
16
10.6
3.05
利比亚
0.843
0.14
20
0.5
5
0.1
0.15
阿尔及利亚
0.818
0.09
5.3
1.0
1
1
0.08
尼加拉瓜
0.892
0.25
4.6
0.8
7
0.11
0.1
委内瑞拉(Guanipa)
0.859
1.66
-
105
18
5.8
5.2
二、海上溢油的鉴别?
尽管原油在海水中浸泡后，其特性有不同程度的变化。但总硫含量，钒镍比值，卟啉以及正构烷烃和有机硫色谱的变化不大，具有相对稳定性。这就提供了鉴别海上石油污染源的依据。?
5.1.2 石油的组成与溢油鉴别
二、海上溢油的鉴别?
1.微量组成鉴别?
含硫量、含钒卟啉、钒镍比值
2.“指纹”鉴别
海上溢油鉴别方法有所多种，主要是利用各种色谱分析方法，根据溢油样品色谱特征指纹与标准指纹比较而确定。 ?
1.微量组成的鉴别
国内外原油的比较：几种国内原油除胜利原油外含硫量都较低，多数在0.2%以下，含镍卟啉、钒镍比值较低(在0.11以下)。而伊拉克原油含硫量较高(2%)；含钒卟啉、钒镍经值比较高(0.96)。阿尔及利亚原油虽然含硫量也较低(0.2%)，但钒镍比值为0.7，故仍可与国内原油相区别。
国内原油比较：
大庆、大港、渤海和辽河原油基本上属于同一类型，其主要特点是：紫外光谱吸收峰比值普遍较高，均在2.0以上，总硫在0.12-0.20%之间，属低硫油。多为贫卟啉，钒镍比值较低，为0.01～0.03。
胜利原油属另一种类型，紫外光谱吸收峰比值较其他原油稍低，为0.8～1.0，总硫在0.8～2.0%之间，属高硫油。含有相当数量的镍叶啉，钒镍比值(0.04～0.11)较其他四种原油为高。
5.1.3 海面上油的扩散迁移
一、油的扩散?
二、扩散面积经验式?
三、油膜?
一、油的扩散
海洋中石油扩散过程一般可分为两种类型：点源瞬时扩散和点源连续扩散。
点源瞬时扩散是指一次将油浊废水投奔海上而引起的扩散现象。
点源连续扩散是指象船舶触礁，碰撞使所装载的油在一段时间内连续不断地流出所引起的扩散现象。这两类扩散现象具有不同的特征。?
二、扩散面积的经验公式?
(Blokker公式) ：
Dt3 - D03?= （24/π）*K*(dW - d0)（d0/dW）Vot ?
式中：
D0为t=0时，油膜的直径(m);
Dt为t(分)时刻油膜的直径(m)；
dW为海水的比重(一般取1.025)；
d0为油的比重(一般取0.9)；
K为Blokker常数(经验系数，如中东油取15000／分)；
V0为排入海油总量(m3)；
t为时间(分)。
三、油膜漂移速度和厚度的计算
油膜运动的影响因素：
洋流速率（ u流 ）、风速（ u风）、油粘度等。
油膜速度的计算：
dx/dt = u流 + 0.035 u风
油膜厚度的计算：
ht=(V0/π)1/3（SW/3S0(SW-S0)·KC·t）2/3 ?
ht--油膜厚度(μm)；
SW ，S0 --分别为油，水密度；
V0--油体积(cm3)；
KC--常数；
t--扩散时间(秒)。
5.1.4 海洋环境中油的自净化作用
一、石油蒸发?
二、石油的溶解?
三、乳化作用?
四、石油在海洋中的光化学氧化?
五、海洋中石油的微生物降解作用?
一、石油蒸发
石油蒸发是一种使海洋油污染自然净化的重要过程，挥发速度取决于石油的组份、温度和油的蒸气压以及海况。
表4.1.1 某油田废水
指标
含量
指标
含量
含油量(mg/L)
5000～10000
Ca++?(mg/L)
15.2
矿化度(mg/L)
2400～2600
Mg++?(mg/L)
4.6～6.2
水温(℃)
50～60
Na++K+(mg/L)
700～844
pH
8.0～8.5
HCO3 (mg/L)
950～1000
总铁(mg/L)
痕
CO32 ?(mg/L)
90～100
环烷酸(mg/L)
35.2
Cl (mg/L)
618～635
表面张力(达因／厘米)
63.1
SO42 (mg/L)
12～15
二、石油的溶解
影响因素
组分：低碳的石油烃、芳香烃
离子强度（烷链烃）
溶解作用的危害
溶于海水中的脂肪烃和芳香烃
对海洋生物亚致死浓度是10～100μg/L；
对大多数生物幼体致死浓度是0.1～1.0mg/L；
对大多数成体生物致死量为1～100mg/L。
表4.4.1 烷烃在淡水和海水中的溶解度(25℃)
烷烃
在淡水中的溶解度(ppb)
在海水中的溶解度 (ppb)
十二烷烃
3.7
2.9
十四烷烃
2.2
1.7
十六烷烃
00.9
0.4
十八烷烃
2.1
0.8
二十烷烃
1.9
0.8
二十六烷烃
1.7
0.1
三、乳化作用
定义:石油漂油在水面上受物理作用(机械振动如风浪、涡动、湍流等)形成很小的颗粒，互相分散在对方的介质中，组成一个相对稳定的分散体系--油水乳化液的过程。
分类
1）水包油乳化：油膜被冲击成很小的滑油，分散在海水中，这过程将使油逐渐地溶解入水中。
归宿：海水。
2）油包水乳化：水滴扩散到油中，含水率在50～60%以上，体积增加5～6倍，比重和粘度亦比原来大的多。
归宿：颗粒吸附→海底。
四、光化学氧化作用
光化氧化（自氧化）：
海面上的油膜或表层乳化油在紫外线照射下，借助于水中矿物盐的催化作用而发生的氧化作用。
反应机理：
光照活化
诱发：R H R + H ?
增长：R + O2 RO2 ?
RO2 ?+ R-H RO2H + R
?
中止：RO2 + OH ? ROH + O2?
R + R R-R?
自氧化速率影响因素
石油烃的自氧化速率影响因素：
光强
温度
性状
分散程度
催化剂
五、微生物降解作用
海面至今未被油膜复盖的主要原因
石油降解微生物的种群分类
(1)氧化链烃的微生物；
(2)氧化芳香烃的微生物；
(3)氧化环烷烃的微生物；
(4)氧化石油精炼产物的微生物。
微生物降解速率的影响因素
微生物降解速率的影响因素
微生物种类和数量
温度：最适温度（25~37℃）
氧的供应
营养物质含量：N、P
5.1.5 海洋油污染的控制与处理
海上溢油的一般处理过程
吸油材料
油处理剂
海上溢油的一般处理过程
围油栏→将溢油围档→防止其扩散；
油回收船、吸油装置→吸油→将大部分溢油回收；
吸油材料→ 回收残留的少量溢油；
喷撒油处理剂→将无法回收的油乳化分散在海水中或生物处理方法等处理。
石油污染处理手段分类
机械处理(如围油栏，收油器等)；
生物处理(如嗜油微生物等)；
化学处理(如消油剂、集油剂、凝油剂、吸油材料等)。
吸油材料
无机材料
天然有机材料
人造聚合材料。
吸附材料分类与性能比较
分类 主要材料 特点 吸油量 吸油性能
无机材料 蛏石、火山灰等 便宜，易获得 自重的1-2倍 差
天然有机材料 稻草、芦苇等 适于吸收风化的原油或重燃油 自重的5-10倍 较好
人造聚合材料 泡沫、纤维 自重的6-30倍 优
油处理剂
集油剂
消油剂
凝油剂
集油剂
集油剂：将扩散压比溢油扩散压大的化学试剂撤在溢油的周围，那么溢油的扩散就会被抑制，油面收缩，从而溢油会被集聚起来，这种化学试剂就称为集油剂。
它是一种界面活化剂。不溶解于水，不使溢油乳化，对鱼类毒性小。集油剂也称化学围油栏，把它撒在溢油周围，短时间内溢油向中心压入而集中，从而起围油栏作用，把油控制起来。
适用范围：面积大的油膜薄的溢油。
剂量：每公里(溢油周边长)50升。
消油剂
定义：是一种用来减少溢油与水之间的表面张力，从而使油迅速乳化分散在水中的化学试剂，
特点：乳化能力高，而生物毒性小。
目前产品：采用酯型主剂，即聚氧化乙烯烷基酯，其溶剂不含芳香族成份，毒性小。
分类：一种是水基消油剂，另一种是烃基消油剂。
适用范围：外海或海水交换好的海域。
凝油剂
凝油剂：是一种使溢油凝胶或块状的化学试剂。
主要用途：一是用来使事故油轮内的残油迅速固化成凝胶状，防止油从破孔中流出来；二是用来使已溢出在海面上的油凝胶状，防止扩散以便回收。
分类：氨基酸系和糖缩醛系凝油剂，
剂量：油量的1～2%；
适用范围：氨基酸系凝油剂对原油、燃料油、油脂及润滑油等有较好的凝胶作用，而糖缩醛系凝油剂对乙醇类，芳香族系油剂，甘醇类等有较好凝胶作用。
作业
简述海上石油污染的来源与危害？
海洋环境中石油自净化的5种过程？
简述海上溢油处理的一般处理过程。(共51张PPT)
03 海水的物理特性与海水运动
3.1 海水的特性
溶解性
可燃性
……
熔点
沸点
密度
透明度
分子量
……
作业：如果海洋中的水全都变成了酒精，地球会变成什么样？
3.1.1 纯水的特性
3.1.2 海水的颜色
海色：是指在岸边或船上的观察者所看到的海洋的颜色；是海水表层悬浮物质和溶解物质对阳光的散射作用造成的。
水色：不受天空反射光及海面状况的影响，是海水中溶解的和悬浮的，有机的和无机的物质，对入射光的散射与吸收的选择性等综合作用的结果。（水色计测定，更客观）
黑海,白海,红海,黄海
水深增至100m以上时，光谱分布局限于很窄的蓝光区。
3.1.3 海水的盐度（salinity）
克努曾（Knudsen）的定义(1902年）：
1千克海水中溴和碘全部被当量的氯置换，所有碳酸盐都转换成氧化物之后，其所含的无机盐的克数，称为盐度，以S表示，单位为克/千克。
1963年建立了用氯度求盐度的方法，氯度的定义为：
沉淀海水样品中含有卤化物所需纯标准银（原子量银）的质量与海水质量之比值的0.3285234倍，
即 S‰ = 1.80655 Cl‰
或
S‰ = 0.030+1.8050 Cl‰
(克努森盐度公式)
实用盐度S：用电导盐度计测定，以15 C和1个大气压为标准状态，海水样品的电导率与标准KCl溶液的电导率之比。
海水组成恒定性
大量的海水分析结果表明，不论海水中含盐量的大小如何，各主要成分之间的浓度比基本上是恒定的，即海水中各种溶解盐的比率是个常数。
全球海水平均盐度：35 ‰
盐度分布：
（1）水平：20°-30 °高盐度区。
（2）垂直：表层盐度高（极地不同）。
（3）时间：季节性、内波。
3.1.4 温度
1、影响因素：表层温度主要取决于太阳辐射热（地理位置—60%的辐射能被1m厚的表层吸收），大洋形状，其次与大洋环流有关。
2、分布 ：
（1）水平结构：沿纬向呈带状分布，差异不大。经向变化显著。
（2）垂直结构：呈层化状态。
3.1.5 密度
海水的密度是海水盐度（S）、温度（T）、压力（P）的函数，一般为1.0255 – 1.0285 g/cm3。
分布
（1）水平：高纬度地区高。
（2）垂直：0-1500米梯度大，以下小。
3.2 海冰
3.2.1 海冰的形成
、类型与分布
1）形成条件
2）类型：
形成阶段分：初生冰、尼罗冰、饼状冰、初期冰、一年冰、老年冰
运动状态分：固定冰、流冰
3）分布
3.2.2 海冰的物理性质
1）盐度
融化后海水的盐度：3~7
与冻结前海水的盐度、冻结的速度和冰龄等有关
2）密度
取决于气泡和卤汁的比例
3）热性质
比热容、融解热、热传导系数、热膨胀系数
4）其它
抗压强度、反射率
3.2.3 海冰与海况
1）对海水水文要素铅直分布的影响
结冰、融冰
2）对海洋动力现象的影响
潮汐、波浪、海流
3）对海水热状况的影响
减少与大气的热交换、反射增大
4）极地海区形成大洋底层水
3.3 世界大洋的热量与水量平衡
3.3.1 海面热收支
Qw = Qs- Qb - Qe - Qh
太阳辐射
海面有效回辐射
蒸发或凝结潜热
海洋与大气的感热交换
3.3.2 海洋内部的热交换
在铅直方向上的热输运
湍流
升、降流
在水平方向上的热输运
海流
海洋中的全热量平衡
3.3.3 海洋中的水平衡
影响水平衡的因子
蒸发
降水
大陆径流
结冰与融冰
水量平衡方程
q = P + R + M + Ui – E – F – Uo
P降水；R陆地径流；M融冰；Ui海流及混合使海域获得的水量；E蒸发；F结冰；Uo海流及混合使海域失去的水量
3.4 世界大洋温、盐、密度的分布和水团
3.4.1 世界大洋温、盐、密度的分布与变化
世界大洋温、盐、密度场的基本特征：
纬向
经向
铅直方向
1、海洋温度的分布与变化
海洋水温的水平分布
大洋表层的水温分布：太阳辐射、大洋环流
大洋表层以下水温的水平分布
水温的铅直分布
温跃层
水温的变化
日变化
年变化
2、盐度的分布与变化
盐度的水平分布
海洋表层盐度的水平分布：蒸发、降水量
海洋表层以下盐度水平分布：较均匀
大洋盐度的铅直分布
大洋盐度的变化
日变化
年变化
3、 海洋密度的分布变化
密度的水平分布
表层赤道低
两极高，底层较均匀
密度的铅直分布
海水密度的变化
3.4.2 海洋水团
水团：源地和形成机制相近，具有相对均匀的物理、化学和生物特征及大体一致的变化趋势，而与周围海水存在明显差异的宏大水体。
温盐图解
3.5.1 海洋湍流与混合
海水混合的形式
①分子混合：通过分子的随机运动与相邻海水进行特性交换，其交换强度小，且只与海水性质有关；
②湍流混合：是海洋中海水混合的重要形式。类比分子混合中分子的随机运动，它是以海水微团(小水块)的随机运动与相邻海水进行交换，其交换强度比分子混合大许多量级，它与海水的运动状况密切相关；
③对流混合：是热盐作用引起的，主要表现在铅直方向上的水体交换。
3.5 海水的运动
1、湍流的基本特征
湍流运动是在平均运动的基础上，又叠加上了一种以流体微团的形式作紊乱的、毫无秩序的随机运动。
湍流的扩散性，即这些作随机运动的流体微团之间的距离不断增大，这是造成流体扩散和混合的基本原因之一。
对能量的耗散性。湍流中的速度梯度很大，由于其粘滞性消耗很多能量。因此湍流运动的产生、发展必须有足够的能量供给它，否则湍流运动会很快平息。
2、湍流的生消
湍流能量的产生：
湍流能量的切变生成
湍流能量的浮力生成
湍流能量的消耗
由粘滞性的作用消耗；
在海水稳定度为正值的情况下，其浮力生成率为负值
湍流产生的必要条件是：
必须具有足够大的流速梯度，从而产生动能，以克服粘性消耗，同时克服稳定度所产生的阻力。
产生湍流能量的切变生成率至少必须大于浮力消耗率。
3、海水混合的区域性
海—气界面
海底混合
海洋内部混合
“双扩散”效应引起的海洋内部混合
1)冷而淡的海水位于暖而咸的海水之上，此时温度出现“不稳定”分布状态，假定处在层结稳定的海洋中，其上部的密度稍小于或等于下层的密度，那么海水仍是静力稳定状态。
2)暖而咸的海水位于冷而淡的海水之上，上层密度仍稍小于或等于下层的密度。
4、海洋混合效应及其分布变化
海洋上层的混合效应
海洋上层是海洋中混合最强烈的区域，包括由动力因子引起的涡动混合和由热盐因子引起的对流混合。它们可以单独发生，也能同时存在。
海洋底层的混合效应
主要由潮流和海流引起，与海洋上层相似，在海底摩擦的作用下，使流动产生速度剪切而造成湍流混合，往往形成一性质均匀的下混合层。
由混合形成的跃层对海况的影响
混合的分布与变化
3.5.2 海流
海流是海水因风、天体作用，或因热辐射、蒸发、降水和冷缩等引起海水密度和盐度差异而造成的大规模相对稳定的海水定向流动，大洋一般称洋流，浅海区便称海流。
海洋环流一般是指海域中的海流形成首尾相接的相对独立的环流系统或流旋。
风（生）海流、热盐环流、地转流（海水水平压强梯度力与科氏力取得平衡时的定常流动 ）、上升流、下降流
世界大洋环流
大洋上层主要环流（风生大洋环流）
大洋表层以下的环流：热盐环流
次表层水
冷水区
中层水
底层水
深层水
3.5.3波浪
在风和其他动力因素作用下，海面水体作周期性的起伏运动，称为波浪。
波浪要素：
波峰、波谷、波高、波长、周期、波速、波幅
H
L


分类原则
1
2
3
4
5
1
波浪形成动力
风浪
涌浪
潮波
地震波
内浪
2
波浪断面的几何形态
正弦波
摆线波



3
波浪传播方式
进行波
驻波



4
波长与水深关系
深水波
浅水波



深水波： d/ ﹥1/2
深水波速：c=1.25 1/2 (m/s) 或c=1.56T 为波长（最长为300米），T为周期（20秒）。
浅水波：d/ =1/2 – 1/20=0.5 – 0.05 之间的波浪。
浅水波速：c=(gd)1/2 =3.13d1/2 。
c= /T ;
波高与水深的关系：
Hd/Ho=e**(-2∏d/ )
当水深等于波高1.3倍时，波浪将发生倾倒，形成破浪。
当风区内的风开始减小，或风浪传到风区以外的海域，这时风浪便成为涌浪。
涌浪：能量消耗、离散、角散。
波浪的折射、绕射和反射
3.5.4 潮汐（Tide）
在天体（月球、太阳）的作用下，海洋表面海水周期性的起伏和涨落运动，称为潮汐，又称为潮波。
（第六章）
3.6 海洋自然灾害
海洋灾害：海洋自然灾害和人为海洋灾害
由海洋自然条件发生异常和剧烈变化而引发的海洋灾害，称为海洋自然灾害；如风暴潮、海浪、海啸、海冰、海岸侵蚀和厄尔尼诺事件等。
另一类是由人们不适当活动导致的，称为人为海洋灾害，如赤潮、全球变暖引起的海平面上升和海水入侵等。
3.6 海洋自然灾害
1、风暴潮灾害
风暴潮（Storm Surges）：由于强烈的大气扰动，如强风和气压骤变所招致的海面异常升高现象。
“飞燕”风暴潮袭击福州巨轮被卷上岸边
风暴潮的形成外在因素：
一是有利的地形，即海岸线或海湾地形呈喇叭口状，海滩平缓，使海浪直抵湾顶，不易向四周扩散。
二是持续的刮向岸大风，如经常出现的秋冬季寒潮东北风、夏季台风和热带气旋带来的东南风。由于强风或气压骤变等强烈的天气系统对海面作用，导致海水位急剧升降。
三是逢农历初一、十五的天文大潮、它是形成风暴潮的主体。当天文大潮与持续的向岸大风遭遇时，就形成了破坏性的风暴潮。
2、海浪灾害
海浪（Ocean Wave)是发生在海洋表面的一种波动现象。浪高6米以上的海浪称为灾害性海浪。
海浪谱，海浪的数值计算与预报
3、海啸灾害
由水下地震、火山爆发或水下塌陷和滑坡所激起的巨浪，称为海啸。 在日本又称“津波”。
海啸发生的机制
海啸监测、预警
4、海冰灾害
5、厄尔尼诺
本章重点内容
盐度、温跃层的概念
世界大洋温、盐、密的分布
海冰形成的条件及对海况的 影响
海水的运动形式
ENSO及其对大气环流的影响(共42张PPT)
05 海洋化学污染及其防护
5.1 海洋石油污染
5.2 海洋富营养化与赤潮
5.3 海洋重金属污染
5.4 海洋有机物污染
5.5 海洋放射性污染和热污染
5.2 海洋富营养化与赤潮
5.2.1 海洋富营养化（Eutrophication）
Eutrophication is a condition in an aquatic ecosystem where high nutrient concentrations stimulate blooms of algae (e.g., phytoplankton ). ------EPA
天然情况：海水中磷酸盐和氮化物含量非常小，受生物活动的影响非常明显，在海洋营养盐分布存在时间和空间的变化。
人为来源：
来自工废水、生活污水和农业污水大量入海 ；
农业上肥料成分流失 ；
来自在大气的氮、磷负荷 。
一、海洋中营养物质的来源
Positive effect
适度的富营养化对于当地水产养殖和渔业生产是有益的。
对全球气候变化的贡献。
二、富营养化的影响 The effect of Eutrophication
对浮游生物的影响
对底栖生物的影响
对整个生态系统结构和生物分布的影响
其它影响
negative effect
1. 富营养化指数Eutrophication index(E):
E = COD×DIN×DRP ×106 / 1500
单位：mg/L
E>1 : Eutrophication
三、富营养化的判断标准
2、营养质量指数法评价
营养质量指数式：
NQI=ΣAi=ΣCi/Cis
NQI:营养质量指数;
Ai :单项营养质量指数;
Ci :指标监测的平均值(mg/l);
Cis :指标评价标准(mg/l)。
评价指标：COD、DIN、DRP和Chla 。
表3 营养水平分级

NQI值
营 养 等 级
营 养 水 平
〈 2
I 级
贫营养水平
2～3
II 级
中下营养水平
3～4
III级
中上营养水平
〉4
Ⅳ级
富营养水平
四、控制近岸水体富营养化的方法
一、 Ｎ、Ｐ的有效利用。即采用废弃物、污泥的肥料化等措施，减少在经济活动中利用Ｎ、Ｐ的绝对量，合理利用土地等。
二、改变产品结构。即把洗涤剂、抑制剂等产品转换成不含Ｎ、Ｐ或含量较低的产品。
5.2 海洋富营养化（Eutrophication）与赤潮
5.2.2 赤潮
赤潮是由于海域环境条件的改变，促使某些浮游生物（如微小的浮游植物、原生动物或细菌等）暴发性大量增殖和高密度聚集，引起水色异常，造成海域生态破坏和人类健康受损的现象。?
一、赤潮的危害
对养殖区水产资源的破坏
分泌粘液，粘附于鱼类等海洋动物的鳃上，妨碍呼吸，导致死亡；
产生毒素，危害甚至直接毒死养殖生物；
导致水体缺氧或造成水体有大量硫化氢和甲烷等，使养殖生物缺氧或中毒致死；
吸收阳光，遮蔽海面，使其它海洋生物因得不到充足的阳光而死亡；
赤潮破坏了基础饵料，严重地破坏整个海洋水产养殖业。
一、赤潮的危害（续）
对人类健康与安全的危害
赤潮毒素的富集与传递
病原体大量繁殖
对沿岸海域生态环境的破坏
破坏海洋生态系统
赤潮与海域污染的相互影响和加和作用
对沿岸景观的破坏
二、赤潮发生的影响因素
（一）生物因素?
1、赤潮的长消过程?
2. 赤潮生物?
（二）化学因素：营养物质的输入?
（三）物理因素：气候、水温
赤潮发生的原因尚未完全查明，但从理化环境的变化分析，初步认为与气候、海温、盐度、营养盐和环境污染等多种因素有关。
三、赤潮的预防与治理
１. 控制海水的富营养化　
水体富营养化为赤潮生物大量繁殖和赤潮形成提供了物质基础。
２.改善水质和底质生态环境
３.减缓海水养殖业自身对海洋生态环境的影响　
应选择一引起对水质有净化作用的养殖品种进行多品种混养、轮养和立体养殖，充分利用水体，合理开发。
４. 控制有毒赤潮生物外来种类的引入
　 通过货运船压舱水的排放，赤潮生物种类可能从一个海域被携带到另一地区的海域。
５. 建设良好的海洋环境　
在开发建设中，应尽量减少破坏沿岸自然生态环境，防止水土流失。
２.改善水质和底质生态环境　
在赤潮多发区养殖某些海藻，用以吸收富余的氮和磷，可以减少赤潮发生。
利用海底耕耘机在有机物堆积的底泥上拖曳，使底泥翻转，促进有机物分解，达到改良底质的目的等。
应用粘土改良土质和底质环境；
撒播石灰可起到促进有机物分解、改善底质、抑制磷释放、防止水体营养化、灭菌消毒和防止发生硫化氢等作用。
海洋清洁剂也可作为净化水质和底质的改良剂。
5.3 海洋重金属污染
重金属：
(1)比重大于5或4的金属为重金属，比重大于5的金属约有45种；
(2)从原子序数21起，即从钪起称为重金属。?
环境科学中所研究的重金属。
主要是指汞、铜、镉、铅、锌、铬等元素，还有银、锡、钴、镍、硒等。砷虽为非金属，但毒性和某些性质类似于上述元素，类金属砷也包括在重金属之列。
海洋痕量金属的垂直分布（补充）
海洋中溶解态金属的水平或垂直分布受控于其输入与迁出的速率，因此，通过海洋中溶解态金属的垂直分布可反应该元素收支平衡的状态。
根据垂直分布的特点，可分成7类（Bruland, 1983）:
（1）保守行为型；（2）营养盐型；
（3）表层富集型；（4）中层极小值型；
（5）中层极大值型；
（6）中层亚氧层的极大或极小值型；
（7）缺氧水体的极大或极小值型。
一、海洋中重金属污染的来源
重金属的主要污染源为：
1） 工业废水
2） 矿山污泥
3） 固体废物
4） 被污染的大气。
二、重金属污染对海洋生物的危害
致死现象
阻化效应
形态变化
危害的根本原因：生物对重金属的富集作用
生物富集系数（f）
=生物体内毒物残留浓度/海水中毒物的浓度
表7.1.5 金属元素的半致死浓度相对毒性
元素

48hLC50（ppm）

192hLC50（ppm）

鱼
甲壳动物
双壳类软体动物
多毛虫环节动物
Cd
17
3～10
3.8
100
Cr
-
100
10.3
10
Cu
3.3
2.4
0.128
0.27
Hg
0.29
5.7
0.006
-
Pb

-
2.46
25
Zn
8.4
110
0.34
30
问题1：48hLC50（ppm）、 192hLC50（ppm）分别代表
什么？
问题2：对各生物危害最大的元素分别是什么？
三、重金属在海洋环境中迁移
一、沉淀与溶解作用?
二、固-液界面吸附过程?
三、络合、螯合作用?
四、氧化还原电位作用?
5.4 海洋有机物污染
需氧有机污染物：可通过微生物的生物化学作用而分解为简单的无机物质二氧化碳和水，同时在分解过程中需要消耗水中的溶解氧。
持久性有机污染物（POPs）
有机氯农药(OCP，Organochlorinated Pesticides）
有机磷农药(OPP，Organophorus Pesticides)
多氯联苯(PCBs，Polychlorinated Biphenyl)
合成含磷洗涤剂
一、需氧有机污染
1. 海洋中有机物的组成
2. 海洋中有机物质分类
天然有机物质
天然有机物质为浮游植物、浮游动物的分泌、排泄等代射产物和死亡生物分解碎屑降解、氧化、溶解产物，这些有机物质称为生源有机物。
人为污染的有机物质
5.4 海洋有机物污染——需氧有机污染
生活污水
工业废水
(如食品工业废水、造纸工业的废水)
农业污水
3. 海洋需氧有机污染物的来源
5.4 海洋有机物污染——需氧有机污染
4.需氧有机物污染的主要危害：
耗氧；
影响水体的自净能力；
在厌氧微生物作用下，有机物分解产生H2S、CH4、硫醇和氨等气体，使水质变臭；
影响海洋生物甚至生态系统的正常活动。
5.4 海洋有机物污染——需氧有机污染
降解方程式：
水中有机物质氧化降解，可用以下反应式表示：
水中有机物质氧化降解反应式：
｛CH2O｝+ O2-→CO2 + H2O (｛CH2O｝代表有机物质)
2. 厌氧条件下：
2｛CH2O｝+SO42-+H+ —→2CO2+HS-+2H2O
5.4 海洋有机物污染——需氧有机污染
二、持久性有机污染物（POPs）
有机氯农药(OCP)：
六六六(BHC)、滴滴涕(DDT)、狄氏剂等。
有机磷农药(OPP):
久效磷（Monocrotophos）
甲胺磷 (Methamidophos)
敌敌畏（Dichlorvos）
多氯联苯(PCBs)
合成洗涤剂
1、 海洋有机氯农药污染的危害
对海洋初级生产者－－浮游植物的危害
抑制浮游植物的光合作用
阻碍浮游植物细胞分裂的速率
破坏海洋生态平衡
对鱼、贝等养殖生物的危害
麻痹神经系统；
影响生理机能；
降低孵化率，有些甚至根本不发育或导致畸形等；
危害海洋水产资源的开发和利用。
对人体的危害
可通过食物链的传递与富集，危害人体健康：致癌、中毒
5.4 海洋有机物污染——POPs
2. 海洋有机氯农药来源
大气来源：陆地 大气 海洋
河流来源
地下水来源
5.4 海洋有机物污染——POPs
沿海有机氯农药主要来自陆地农田施肥；
输运途径主要为河流携带；
河口海水中有机农药含量与海水盐度呈现负相关性。有机氯农药含量在淡水与海水的混合过程中逐渐稀释扩散特征。
5.5.1 放射性污染
天然放射源
人工放射源：核武器、核燃料
5.5.2 热污染
大量的含热废水(温排水)不断地排入水体，可使水温升高，影响水质，危害水中生物生长，这种现象称为热污染。?
5.5 海洋放射性污染和热污染
1. 海洋热污染产生条件：
a）局部海区；
b）有高于该海区正常水温4℃以上的温排水；
c）常年注入。
一、海洋热污染定义
一般情况下，在局部海区，如果有比该海区正常水温高4℃以上的热废水常年注入时，就会产生热污染的问题。
提高了水温的冷却水排到水体时，这水称为“温排水”。温排水的温度一般高于环境7～8℃。大量的温排水排入海，局部海区就可能产生热污染。目前，在世界上大多数的海区，热污染还不十分明显。
主要为电力工业冷却水（火力发电厂、核电站）；
冶金，化工，石油，造纸和机械等工业排放的热废水。
2、海洋热污染的来源
3.海洋热污染的危害
海洋热污染→水温升高→ 水环境列化学、物理及生物学影响→海洋危害：
由于水温升高使水中溶解氧减少，水体处于缺氧状态，同时又使水生生物代谢率增高而需要更多的氧，造成一些水生生物在热效力作用下发育受阻或死亡；（主要危害）
降低生物繁殖率；
改变某些生物的回游路线；
改变污染水域藻类结构发生变化；
使生物种类和个体数目下降。
可能加大海水中有害物质毒性。
9.1 海洋热污染来源
例：比斯坎湾热污染
美国佛罗里达半岛有一火力发电厂，以每分钟2000立方米冷却水排入只有1～2米的半封闭的比斯坎湾，排水口附近最高日平均水温达40℃。
发电厂的冷却水使海水升温，1968～1969年调查大约有10～12公倾的水域，表层水温升高4～5℃，60公倾表层水温升高3～4℃，整个升温海域超过900公顷。
由于发电厂排出热废水，改变了该海区的潮流方向。此后，该地区又建两套原子能发电机，投产后所需冷却水每分钟增加了5000千立方米，排出废水对海水的影响更大。
比斯坎湾热污染调查结果表明，在水温升高4℃以上的水域中，几乎所有的动植物绝迹，常见的硅藻、红藻和褐藻也消失了，而代之是高温种类的蓝绿藻大量地繁殖。
在水温升高3℃以上的水域，动物的种类和个体数都有所下降。
4.海洋热污染的防治
首先是要改进冷却设备和方法，如以空气冷却代替水冷却，使进入海洋的热废水减少到最小的限度。
根据海洋的特点，把热废水用管道排列远离海岸的水域，利用海水的扩散作用减少热废水的影响；
海洋深处抽取低温海水作冷却水，从而使所排出冷却水的温度不致高于表层海水。(共54张PPT)
海水的化学组成
海水中的二氧化碳体系
海气界面的气体交换
海水中的营养元素
海洋化学资源
04 海水的化学组成与特性
在人类已经发现的100多种化学元素中，已有80多种在海水中被检出。
海水中的成分可以划分为五类：
（1）主要成分（大量、常量元素）；
（2）溶于海水中的气体（氧气、氮气等）
（3）营养元素（营养盐、生源要素）；
（4）微量元素（但不属于营养元素者）；
（5）海水中的有机物质（氨基酸、腐殖质）
4.1 海水的化学组成
4.1.1 海水的主要成分
（常量元素）
性质与溶解形式（见P112，表4-1）
14种主要元素：O、H、CL、Ca、Mg、S、K、Br、C、S、Sr、B、Si、F
元素在海水中的逗留时间
T=海水中某元素的总量÷该元素每年进入海洋的量
逗留时间：102~108年
4.1.1 海水的主要成分
4.1.2 微量元素
一、微量元素的存在形态
多价态的金属, 价位不同, 毒性不同
甲基汞毒性大于金属汞;
Cr(6+)毒性大于 Cr(3+);
Cu(2+)和Cu(OH)(+)毒性大于有机络合铜等
存在形态（P117图4-3）:
自由金属离子；无机离子对、无机络合物
有机络合物和螯合物；与高分子量有机物键合的金属
以高度分散胶体形式存在的金属；吸附在胶体上的金属
有机沉淀颗粒, 生物遗骸。
二、海水的氧化还原电位（Eh）
三、微量元素的循环
来源：
河流的输入，大气沉降（陆地岩石风化）和地壳玄武岩海解;
热液活动；
生物遗骸溶解、颗粒物氧化分解等；
沉积物重新溶解。
迁移：
浮游植物摄取；
有机颗粒物的吸附和解吸；
水合氧化物和黏土矿物吸附；
铁锰结核。
四、控制微量元素地球化学过程的四个过程：
在水合氧化物胶体上的吸附作用；
与颗粒物质的相互作用；
与生物体的相互作用；
与有机配位的相互作用—形成金属有机络合物。
4.1.3 海水中的放射性同位素
一、天然放射性核素
1.三大天然放射系
海水中，目前已发现U、Pa、Th、Ac、Ra、Fr、Rn、Po、Bi、Pb、Tl等11种元素计38种核素，它们属于铀系、锕系、钍系三大天然放射系
2.宇宙射线与大气元素或其它物质作用的产物
目前，已知这些产物有3H、7Be、14C、26Al、32Si、32P、33P、35S、35Cl、37Cl和39Ar等
3.海洋中不成系的长寿命放射性核素
有176Lu，147Sm，138La，87Rb，68Ga，40K等，其浓度为10－4～10-12g/L之间，半衰期长达109～1016a。
二、人工放射性核素
来源
1.核武器爆炸
强烈的核爆炸给大气、海洋、土壤带来严重的放射性污染，其产生的放射性核素来源于裂变产物、活化产物和残余物。
2.核动力舰船和原子能工厂排放的放射性废物
核潜艇开动后能产生多种放射性废物，包括放射性液体、树脂及固体废物等。
3.高水平固体放射性废物向海洋的投放
4.放射性核素的应用和事故
4.2 海水中的二氧化碳系统
海水中CO2体系中各种形态之间的平衡过程
4.2.1 海水的pH值
海水pH约为8.1，呈弱碱性，利于海洋生物形成CaCO3介壳
表层藻类光合作用消耗CO2，不饱和
CO2溶解度随深度增加，浓度随深度增加
海水中二氧化碳的平衡
海水pH发生变化（7.2~8.2）
海水缓冲能力也受之影响
4.2.3 海水的总碱度、碳酸碱度和总二氧化碳
一、海水总碱度（AT ）
海水的总碱度AT，是由于碳酸根离子、碳酸氢根负离子和硼酸根离子形成的。
碱度定义：用以中和弱酸负离子所需氢离子的物质量除以海水的体积，符号记为A，单位mol/dm3
总碱度可以分为3部分：碳酸盐碱度(CA)、硼酸盐碱度(BA)和过剩碱度(SA)。
碱度方程式表示了溶液中正负离子的电中性：
简化
二、海水的碳酸碱度（CA）
碳酸碱度是CO32-和HCO3-对碱度的贡献
碱度是指碳酸根和碳酸氢根浓度之和，不是pH的度量，也不是海水碱度的度量
海洋中二氧化碳的浓度小于大气中二氧化碳的浓度，大气中二氧化碳就会向海洋输送
三、海水的总二氧化碳
四、“雪线”与CCD
4.3 海气界面的气体交换
海水中的溶解气体
大气成分
大气成分在海水中的溶解度
气体在海气界面的交换
气体交换模式——薄层模式
气体交换速率跟风速等的关系：风速、温度
海洋中气体的通量
海洋中氧的变化过程
海洋中的溶解氧
来源
空气溶解与植物光合作用
消耗
海洋生物呼吸、有机物质分解、还原性无机物氧化
溶解氧补偿深度
垂直变化
表层海水由于光合作用旺盛及混合作用明显，通常处于饱和状态；
透光层下方缺乏光合作用的氧气补充，溶解氧含量逐渐下降，在某一深度出现最小含氧层 ；
深层氧含量并不随深度的增加而连续下降，而是又开始上升，下层潜流着从极区表层下沉而来的低温富氧的水团，加上大洋深层生物量较少，呼吸和分解作用耗氧较少 ）
近底层，底栖生物的消耗，溶解氧有所降低
含硫气体和甲烷
硫
二甲基硫（DMS）、硫化氢、二硫化碳
DMS：云凝核子、负温室效应
甲烷
缺氧水体
甲烷还原菌
铅直分布
氮和惰性气体
氮（N2）： 惰性气体、固氮作用
H2
N2O
4.4 海水中的营养元素
在海洋中，除了氧和碳元素同生物生命息息相关外，还有氮、磷和硅等元素，也称“生源要素”或“生物制约元素”(the biological limiting elements)
植物营养盐（微量营养盐、生源要素）
N、P、Si
痕量营养元素
Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Co、B
4.4 海水中的营养元素
4.4.1 海洋中氮、磷、硅的主要存在形式
海洋中氮的主要存在形式
溶解氮（N2）、无机氮化合物、有机氮化合物
硝酸盐
亚硝酸盐
氨盐
海洋中磷的存在形式
无机磷
溶解态（DIP）
颗粒态（PIP）：磷灰石
有机磷
颗粒有机磷（POP）
存在于生物有机体、有机碎屑中
核酸、ATP、磷脂
溶解有机磷（DOP）
87%
12%
海水中硅的存在形式
溶解硅酸盐、悬浮二氧化硅
活性硅酸盐：可通过0.1~0.5um微孔滤膜，并可用硅钼黄比色法测定的低聚合度溶解硅酸盐。其易被硅藻吸收。
4.4.2 海洋中硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐的变化
平面变化
沿岸、河口含量高于大洋
太平洋、印度洋高于大西洋
开阔大洋中高纬度海域高于低纬度海域
太平洋表层水1998年硝酸盐平均浓度（据Word Ocean Atlas 1998）
太平洋表层水1998年磷酸盐平均浓度（据Word Ocean Atlas 1998）
太平洋表层水1998年硅酸盐平均浓度（据Word Ocean Atlas 1998）
4.4.2 海洋中硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐的变化
铅直分布
4.4.2 海洋中硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐的变化
季节变化
4.4.3 海洋中氮、磷、硅的循环
氮循环
1) 生物固氮作用 (Biological nitrogen fixation)
2）氮的同化作用（Ammonia assimilation)
3) 硝化作用 (Nitrification)
4) 硝酸盐的还原作用 (Assimilatory nitrate reduction）
5) 氨化作用(Ammoniafication)
氮的全球循环
4.4.3 海洋中氮、磷、硅的循环
磷循环
磷的全球循环
硅循环
在春季，因浮游植物繁殖而被吸收，使海水中的硅被消耗；
在夏、秋季，植物生长缓慢时，海水中的硅有一定回升；
临近冬季时，生物死亡，其残体缓慢下沉，随着深层回升压力增加，有利于颗粒硅的再溶解作用，又缓慢释放出部分溶解硅。
最后，未溶解的硅下沉到海底，加入硅质沉积中，经过漫长的地质年代后，可重新通过地质循环进入海洋
4.4.3 海洋中氮、磷、硅的循环
4.4.4 营养盐限制
碳泵
Redfield比值
早在1963年Redfield就发现颗粒有机质中C:N:P的比值是106:16:1，硅藻对Si/N的吸收比大约为1:1（Harrison，1977）。
高营养盐低叶绿素(HNLC，High Nutrient Low Chlorophyll) 海区
铁限制
马丁——铁假说
限制性营养盐分析
N限制：DIN:P<10，Si:DIN>1
P限制：Si:P>22，DIN:P>22
Si限制：Si:P<10，Si:DIN<1
判断标准（Justic, 1995)
表层水加入营养盐后叶绿素浓度a浓度的变化
限制性营养盐分析
氮限制与磷限制的分歧
地球化学家
固氮作用
氮限制
氮比磷先耗尽
加氮可以促进浮游植物生长
生物学家
磷限制
亚热带北太平洋（Karl et al, 1997)：
由氮限制向磷限制转变的趋势
4.5 海洋化学资源
淡水、食盐
镁（1.8 X 1011 t）
溴（9.5 X 1013 t ）
铀（4.5 X 109 t）
钾、碘
本章主要内容
海水的五大类成分
元素在海水中的逗留时间
海洋中痕量金属元素的垂直分布类型
海水的碱度、二氧化碳系统、CCD
海水中溶解氧的垂直分布
海水中营养盐的存在形式、分布特征及其循环过程
Redfield比值
作业
1、画图并说明海洋中溶解氧的垂直变化规律？
2、简述海洋中营养盐的存在形式，并举其中一种说明其在海洋中的循环过程？(共70张PPT)
海洋环境学
屠霄霞 王佩儿
海洋环境学
学分：2
成绩评定：
期末：闭卷笔试（60%）
平时：作业（20%）、到课率（10%）、课堂其它表现（10%）
主要内容
（1-5章）
01 绪论（2）
02 海洋环境简介（4）
03 海水的物理性质与海水的运动（2）
04 海水的化学组成与特性（4）
05 海洋环境污染与保护（4）
参考书
1. 《海洋环境概论》 姚泊主编 化学工业出版社 2007.9.
2. 《海洋环境科学》 邹景忠主编 山东教育出版社 2004.12.
3. 《环境海洋学》 T．比尔著 海洋出版社 1992.10.
4. 《海洋生态学》 沈国英主编 科学出版社 2002.01.
01 绪论
我国21世纪海洋科学技术发展的根本目的:
维护海洋权益
增加海洋财富
保护海洋健康
保证海上安全
推动科技发展
1.1 21世纪:海洋开发的世纪
1.1.1 海洋科学概论
世界大洋：
太平洋
大西洋
印度洋
北冰洋
南大洋？
当今世界面临挑战：
（1）人口，（2）资源，（3）环境。
当代世界三大的新兴科学 ：
（1）海洋科学，
（2）宇宙科学，
（3）原子能科学 。
“水猿的假说”(埃莱娜.摩根）
现今人类的70%以上，以及全世界半数以上的百万城市，都在离海岸不足100k m的范围内；人口集中；经济发达
十二五规划——浙江海洋经济发展示范区规划
1.1.2 海洋的资源
种 类 具 体 内 容
海洋化学资源 已发现有80多种；已开发的：食盐、镁、溴、淡水等
海洋生物资源 20万种生物：鱼、虾、贝、藻等
海底矿产资源 大陆架浅海：石油、天然气、煤、硫、磷等；
近岸滨海：砂、贝壳等建筑材料和金属矿产；
海盆中：深海锰结核
海洋能源 潮汐发电、波浪发电
一、海洋化学资源及其开发
海水中所含的大量化学物质
含量较高：氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、锂、铷、磷、碘、钡、铟、锌、铁、铅、铝等
大都呈化合物状态存在
海水提镁、钾、溴、碘、铀
海水淡化技术：蒸馏、电渗析法和反渗透法
海盐是生产酸、碱、氯气和化肥的重要原料，被称为“化学工业之母”
盐田一般分成两部分：蒸发池和结晶池
海水引入蒸发池，日晒蒸发水分，然后将接近饱和的高浓度盐水转入结晶池，继续日晒，达到饱和以后就出现海盐结晶
得到的晶体就是常见的粗盐，剩余的液体称为母液，可从中提取多重化工原料
莺歌海盐场
布袋盐场
长芦盐场
长芦盐场：天津、河北境内，有平坦的海滩和利于蒸发的天气（春季）；我国最大盐场
台湾布袋盐场：北回归线附近，副热带高压控制，气流下沉，位于台湾山脉的背风坡，降水少，多晴天，气温高，有利于蒸发；台西平原地势平坦，有利于晒盐
海南岛莺歌海盐场：热带、地势、背风坡
二、海洋生物资源与渔业生产
东北大西洋渔场
北太平洋渔场
西北大西洋渔场
东南太平洋渔场
东南大西洋渔场
1
2
3
4
北海渔场
北海道渔场
纽芬兰渔场
秘鲁渔场
海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域
1. 阳光充足，生物光合作用强。
2. 营养盐丰富、浮游生物繁盛。（①入海河流；②寒暖流交汇；③冷海水上泛。）
海水浅,
生物光合作用强
舟山渔场
黄渤海渔场
南海沿岸渔场
北部湾渔场
中国海域生物资源约有15000多种，其中150多种属重要经济鱼类
渔场面积281万平方公里，近海可捕量占世界的5%
世界渔业大国
从红藻中提取出一种高效抗病毒物质，制成治疗感冒的药物，既安全又有效
从褐藻中提取的甘露醇及其合成的脂类衍生物，有很好的降血压和降血脂的效用
从马尾藻科和海带科的海藻中提取出的褐藻胶，可用来制作代血浆，其浓度低、粘度高，与血型无关，特别适合于紧急情况下的救护，无需验血
从生活在北极附近洋面上的海藻中提取出一种生化活性物质——植物激素；可使瓜果产量成倍增长
三、海洋油气资源的开发
石油、天然气分布不平衡：波斯湾海域（约占1/2）；委内瑞拉的马拉开波湖海域；北海海域；墨西哥湾海域；亚太、西非等海域
世界海洋石油资源量约占全球石油资源总量的34%
近海石油生产始于20世纪40年代
截至2005年，已在世界海洋中已经找到了581处油田
地震勘探
钻井平台开采
船舶或输油管道输送
亚太地区原油探明储量约为45.7亿吨，是目前世界石油产量增长较快的地区之一
中国、印度、印度尼西亚和马来西亚是该地区原油探明储量最丰富的国家
中国海上油气勘探主要集中于渤海、黄海、东海及南海北部大陆架，预测石油资源量为275.3亿吨，天然气资源量为10.6万亿立方米
四、锰结核矿
由以锰为主的30多种元素构成，其中锰占25%，铁占14%，镍占1.9%，铜占0.5%
不连续地分布在水深2000~6000米的大洋底部，主要集中在北太平洋
1873年，英国深海调查船“挑战者”号在环球海洋考察中首先发现
金属锰可用于制造锰钢，极为坚硬，能抗冲击、耐磨损、大量用于制造坦克、钢轨、粉碎机等
铁是炼钢的主要原料；镍可用于制造不锈钢；钴可用来制造特种钢
我国从20世纪70年代中期开始大洋锰结核调查
1991年3月，中国获得15万km2的大洋锰结核矿产资源开产区
五、可燃冰
天然气水合物（Natural Gas Hydrate）
99%甲烷＋其他碳氢气体和水
主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘
正在燃烧的“可燃冰”
“可燃冰”微观结构图
形成条件
（1）温度不能太高：2℃~4℃，适合“可燃冰”的形成，高于20℃就分解
（2）压力要足够大：在0℃时，30个大气压就可形成
（3）有甲烷气源
1m3“可燃冰”=164m3甲烷+0.8m3水
主要的开采技术：热解法、降压法、置换法
20 世纪 80 年代开始，美、英、德、加、日等发达国家纷纷投入巨资相继开展了本土和国际海底天然气水合物的调查研究和评价工作
日本和印度，在勘查和开发天然气水合物的能力方面处于领先地位
我国南海北部蕴藏量相当于陆地石油天然气资源的一半
战略规划：2006-2020年，调查阶段；2020-2030年，开发试生产阶段；2030-2050年，中国可燃冰进入商业生产阶段
六、海底沉船
据联合国教科文组织统计，全世界海洋中约有300万艘未被发现的沉船，
较为集中的地区大多是历史上海上交通较为发达的区域
按照教科文组织的认定，凡距今100年以上的沉船就属于具有历史、文化价值的文物
一般而言，对于本国领海内打捞物的归属问题，是由各国的国内法来予以界定的
2001年《水下文化遗产保护公约》
目前世界上惟一针对水下文物的国际性协议
重在倡导积极管辖和妥善保护沉船及其文物
禁止商业开发原则；就地保护原则
对于专属经济区和公海的沉船，应由沿海国向联合国教科文组织总干事或国际海底管理局秘书长报告，并通知其他享有优先权的各关联国家（如文物来源国、文化上的发源地国、历史或考古上的来源国、可辨识的物主所属国）等共同协商，共同制定勘察和保护计划
1.2 海洋学的历史及研究内容
海洋科学是研究发生在海洋中各种自然现象和过程的性质及其变化规律的知识体系。
海洋科学是研究地球上海洋的自然现象、性质及其变化规律，以及和开发与利用海洋有关的知识体系。
研究对象是占地球表面71%的海洋，包括海水、溶解和悬浮于海水中的物质、生活于海洋中的生物、海底沉积和海底岩石圈（海洋底界面），河口、海岸带（海洋侧界面）以及海面上的大气边界层（海洋的上界面）等。
1.2.1 探险和地理发现时代
早期的海洋研究以探索和描述海洋的形貌、分布和自然特征，从属于自然地理学范畴。
15~16世纪“地理大发现”时代 。
1405-1433年郑和七下“西洋”。
1492-1504年意大利人哥伦布发现新大陆，并4次往返。
1498年葡萄牙人伽马经好望角到达印度。
1519-1522年葡萄牙人麦哲伦完成人类第一次环球航行。
1.2.2 环球航行探险调查
1831-1836年达尔文随“贝格尔”号进行环球探险；
1839-1843年英国人罗斯环南极探险；
英国“挑战者”号1872-1876年的环球航行考察，被认为是现代海洋学研究的真正开始；
德国“流星”号1925-1927年南大洋调查。
1.2.3 现代海洋科学研究
1968-1975年挑战者号(Challenger)开展深海钻探计划(DSDP-Deep Sea Drilling Project)。
1975-1983年大洋钻探国际计划(IPOD)。
1985-2002年坚决号(Joides Resolution)开展大洋钻探计划(ODP-Ocean Drilling Program)
2003-2013年综合大洋钻探(IODP)科学计划
“海沟”号造价高达18亿日元（约合1500万美元）是世界上惟一下潜深度可达11000米的深海探测器。于2003年5月29日4点45分在日本高知县东南大约130公里左右的海域进行海底调查作业时失踪。
中国7000m深潜器
美国阿尔文号深潜器
1.3 海洋科学与人类活动
威胁人类的十大环境问题：
土壤遭到破坏；
气候变化和能源浪费；
生物多样性减少；
森林面积减少；
淡水资源受到威胁；
化学污染；
混乱的城市化；
海洋的过度开发和沿海地带被污染；
空气污染；
极地臭氧层空洞。
海洋科学研究在社会经济持续发展中的作用：
海洋资源开发利用；
全球变化研究；
维护海洋权益。
1.3.1 海洋资源开发利用
传统的开发利用：
海洋渔业、海运和海盐。
现代海洋开发利用：
能源、水源、矿物、生物资源、化工原料以及海洋空间本身。
新兴的海洋产业：
海洋油气、海水养殖、滨海旅游、海洋化工；
未来的海洋产业：
深海采矿、海洋再生能源发电、海水综合利用、海洋新的空间利用。
1.3.2 全球变化研究
近年来国际上开展的大型的全球变化研究国际核心计划中，海洋研究就占8个。
海洋在全球环境变化中的作用，主要表现在两个方面：
海洋生态环境问题
海洋在长期气候变化中的作用问题
海洋环境问题
近年来世界上每年由于海运、沿海钻探和开采石油、事故溢漏和废物处理排入海洋的石油及其制品达到600多万吨。
海洋被石油污染，使海洋浮游生物的生存受到严重的威胁。据估计，现在大气圈中的氧气，有四分之一是海洋中的海洋浮游植物通过光合作用而产生的。海洋浮游植物一旦遭到严重的损害，势必影响全球的氧含量的平衡。
（1）海洋石油污染
（2）全世界每年向沿海的倾废物多达200亿吨，其中包括许多重金属和其他有害物质，造成近海水质污染。 近年世界许多近海区域赤潮频繁出现，就是一个明显的信号。
（3）对渔业资源的过度捕捞，不少近海渔场资源严重衰退，海洋生态平衡遭受破坏。
海洋环境问题
海洋在长期气候变化中的作用问题
（1）气候变暖问题，实际上是一个气候的长期变化问题，与海洋关系十分密切。全球变暖主要是与人类活动排入大气的温室气体增加有关。据估计，地球上燃烧矿物排放的二氧化碳每年大约50亿吨，其中25亿吨停留在大气中，其余大部分为海洋所吸收。
（2）海洋巨大的热容量和通过环流的热量输送，可以调节改变地球大气中热量的地理分布格局，减少不同纬度上的温度差异；大量海水蒸发过程，使海洋和大气之间进行着巨大的潜热交换和水量交换。
（3）海洋记忆着过去的气候变化信息，调节控制着现在的气候变化，一旦出现激发气候变化的异常外界扰动，它便起着缓冲器的作用，延迟减缓这种扰动的效应。要了解和预测气候的长期变化，必须研究海洋行为，研究海洋与大气间的耦合作用。
1.4 我国的海洋教育
联合国海洋法公约及其相关规定？
海洋是怎么形成的？
海水有哪些运动现象，它们形成的原因是什么？
ENSO？
赤潮产生的原因、危害、治理？
……
1.5 海洋权益和《联合国海洋法公约》
1.5.1 海洋权益
1982年联合国通过了海洋法公约 ；
我国管辖的海域范围，大约有300万平方公里，接近于陆地面积的1/3。
海洋权益的争夺
资源利用的困境
资料1：
在资源能源方面，陆地主要矿产资源的可开采年限大多在30～80年之内，目前探明的石油储量和天然气储量在2020年前将基本开采殆尽，个别地区至多延续到2060年；储量丰富的煤炭开采二三百年后也将所剩无几；已探明的铀储量也将在2030年前采净挖绝。
在耕地方面，据联合国环境规划署提供的资料证明，全世界人均牧场1950年为0.24公顷，而35年后就已缩小了一半。据人口专家预测，世界人口到2030年将会增到84亿左右。与此相反，全世界的耕地面积则在以每年2100万公顷的速度递减。到时，仅凭陆上的资源难以填饱84亿张嘴。
科学家预计，下一个世纪人类所需的食物蛋白质
将有70%是来自海洋。陆上化学元素种类的80%可在海
水中找到，海水中含有的40多亿吨铀是陆地储量的
4000倍。海洋中蕴藏的能量是巨大的，其中仅潮汐能
发电量就可达12400亿千瓦时。铜的储量达50亿吨，可
供人类使用700年；数百万亿的铁矿石、1.4万亿吨的
石油和天然气，可供人类开发数万年之久。世界上不
少科学家预言，到2000年，世界海洋经济产值将达到3～
3.6万亿美元，占当时世界总产值的14～16%。
资料2：
案例一：由200多个大小岛屿组成的马尔维纳斯
群岛绝不是风光秀丽的旅游胜地。它位于南大
西洋西南部、西距阿根廷海岸300海里，每年的
雨雪天气长达250多天，每年平均气温只有5℃，
如此恶劣的环境，使岛上能坚持生存的只有2000
多人。这样一个弹丸之地，英国和阿根廷也陷入
了长期的争端之中。
案例二：1996年开始不久，韩国政府宣布将在其
实际占领的独岛修建一座能停泊500吨级船舶的码
头，以解决其驻军的轮换及食品供应。韩国政府
的这一举动实际上是针对日本即将公开的200海里
排他性经济水域计划，并认为独岛、日本人称为
竹岛的小岛是日本的固有领土。国与国之间为一
个小到只有0.186平方千米及32块礁石的小岛展开
了一场外交战。
材料一：17世纪，荷兰划定的领海宽度为3海里,一战至二战期间多数国家划定领海宽度为12海里,20世纪60年代拉美一些国家提出200海里领海权；
材料二：美国前总统杜鲁门曾在《大陆架公告》中宣布：“处于公海下，但毗临美国海岸的大陆架底土和海床的自然资源属于美国，受美国的管辖和控制。”
材料二：发达国家希望各国的领海范围小，发展中国家则希望领海的范围大。
阅读材料分析讨论
分析回答下列问题：
（1）不同阶段人们划定领海宽度是出于什么目的？反映出人们的海洋权益观念发生了怎样的变化？
（2）发达国家和发展中国家在领海观念上的差异说明了什么？
1.5.2 联合国海洋法公约
The United Nations Convention on the Law of the Sea
1、历史
“海洋圈地”运动
1982年4月在纽约联合国总部完成了《联合国海洋法公约》的制订工作，获得通过。
1982年12月在牙买加开放签字。
1994年正式生效，已加入国家达100多个，有“海洋宪法”之称。
1996年我国政府批准《联合国海洋法公约》生效。
《联合国海洋法公约》简介
海洋法就是关于各种海域的法律地位及调整各国在各种不同海域中从事航行、资源开发、科学研究并对海洋进行保护等方面的原则、规则、规章、制度的总称。
这项公约共十七部分，连同九个附件共四百四十六条 。
1982年联合国通过了海洋法公约，确立了大陆架、200海里专属经济区和国际海底等海洋法新制度，使占全世界海洋面积35.8%的近海划归沿岸国家管辖，国际海底资源也成为全人类共同继承的财产。
沿岸国家国土主权权利向海洋的延伸，或者说是海洋的国土化趋势。
领
海
基
线
领海基线――用于测算领海宽度的基线，是指沿海国官方承认的大比例尺海图所标明的沿岸低潮线。
内
海
内海（内水）
―― 领海基
线向陆一侧
的所有水域
领
海
领海――领海基
线向海一侧宽度
不超过12海里的
海域。
12海里
12海里
毗
邻
区
毗邻区――沿海国
在与其领海远离陆
地一侧毗连的宽度
不超过12海里，即
从领海基线起不超
过24海里的海域。
享有资源主权权利
和环境保护保全权
利，并对海关、财
政、移民或卫生的
法律和规章可以行
使管制权。
专 属 经 济 区
专属经济区――从
领海基线量起向海
一侧不超过200海里
的海域。区内享有
对其自然资源和经
济性的勘探、开发、
养护、管理为目的
的主权权利。
沿海国对大陆架的权利：
1、 沿海国为勘探大陆架和开发其自然资源的目的，对大陆架行使主权权利。
2、 第1款所指的权利是专属性的，即：如果沿海国不勘探大陆架或开发其自然资源，任何人未经沿海国明示同意，均不得从事这种活动。
3、 沿海国对大陆架的权利并不取决于有效或象征的占领或任何明文公告。
4、 本部分所指的自然资源包括海床和底土的矿物和其他非生物资源，以及属于定居种的生物，即在可捕捞阶段在海床上或海床下不能移动或其躯体须与海床或底土保持接触才有移动的生物。
公海
(High Seas)
公海对所有国家开放，不论其为沿海国或内陆国。
公海自由是在本公约和其他国际法规则所规定的条件下行使的。
公海自由对沿海国和内陆国而言，除其他外，包括：
1） 航行自由；
2） 飞越自由；
3） 铺设海底电缆和管道的自由，但受第六部分的限制；
4） 建造人工岛屿和其他设施；
5） 捕鱼自由；
6） 科学研究自由。
　　　日本东京以南1200千米处有个冲之鸟岛，
涨潮时只有两块小礁石露出水面0.45米，岛上既
无人烟又无矿产，但日本政府于1987年投资300亿
日元，用3年时间抢救加固这个小岛（修建了一个
直径为50米的铁质环形防波堤，并用特种防水混
凝土填充加固，并在一块岩礁上建了一座7米高的
铁塔）。为什么一向精明的日本人重视这样一个
弹丸之地？
计算：这一举措可以使日本多拥有多少平方千米的领海？
拥有多少平方千米的专属经济区？（1海里＝1.85千米）
领海
12海里
200海里
专属经济区
S＝3.14×（12×1.85） ＝1500平方千米
2
S＝3.14×（200×1.85） ＝43万平方千米
2
专属经济区的重叠问题
A
国
专
属
经
济
区
B
国
专
属
经
济
区
重叠区
我国的四大海区专属经济区是否与其他
国家重叠？
对大陆架权利与钓鱼岛之争：
钓鱼岛及其附属岛屿位于我国台湾省基隆市东北约170公里，距日本硫球群岛约135公里，但相隔一条深深的海槽。
“无主地”与“时效取得”。
作业
认真阅读《联合国海洋法公约》，
并回答以下问题：
1、内海、领海、毗连区、专属经济区、
大陆架和公海的范围和沿海国的权益？
2、在专属经济区存在重叠的情况下，你
认为应该如何划分？
3、我国与日本及南海各国在海洋权益方
面你认为应该如何解决？
（2、3任选一题）(共84张PPT)
02 海洋环境简介
2.1 海洋的形成和变迁
地球的形成
地球上水的来源
海陆变迁
大陆漂移学说
海底扩张学说
板块构造学说
地球上的水是从哪里来的？
地球内部
彗星撞击
海洋的形成
1879 年，著名生物进化论创立者达尔文的儿子G．达尔文提出了一种形成大洋的“月球分出说”。
法国学者G．狄摩切尔又提出了新的太平洋成因假说——“陨星说”。
1912 年1月6日，在德国法兰克福召开的地质学代表大会上，魏格纳首次提出了“大陆漂移說”。
魏格纳认为较轻的大陆硅铝层浮在较重的大洋硅镁层之上进行漂移，犹如冰山漂浮在海面上一样。大陆漂移的动力来自离极力和潮汐摩擦力。由地球自转产生的离心力会产生自极地向赤道运动的离极力，推动大陆在径向上漂移，形成青藏高原与喜马拉雅山脉那样的地形；而太阳与月球的引潮力不仅可以使地球自转速度减缓，而且可以产生强大的潮汐摩擦力，拉住大陆在径向上向西漂移，在美洲西部受阻形成巨大的海岸山系。
大陆漂移学说
洋中脊是海底扩张的策源地，那里热的地幔物质不断上涌，冷却后形成的新洋底向两侧推移。老洋壳连同其上的沉积物不断被推向大洋边缘，扩张速度每年约几厘米。如果在洋壳上方驮有大陆地块，它们将象传送带上的货物那样逐渐被载动而去。在大陆边缘岛弧、海沟区，老洋壳向下俯冲、消减，连同沿途携带的洋底沉积物统统被带入地幔。海底扩张运动反映了地幔内存在着环状对流圈，大约经过2亿年整个洋底将彻底更新一遍。
海底扩张学说
板块学说是1968年法国的勒皮雄与麦肯齐等人提出的一种“新大陆漂移说”。板块学说认为地球的刚性岩石圈被分裂成若干巨大的块体—板块(plate)，它们被驮在软流圈之上正在作大规模的水平运动，并在各个板块之间发生相互作用。正是这种相互作用，从根本上控制了各种内、外地质作用的发生和发展，因此可以说，板块学说是关于板块间相互作用的学说。当然，随着研究的深入，人们发现在板块内部也存在着各种类型的运动和地质构造的演变。
板块学说
大陆漂移、海底扩张和板块运动的概念使人们对于洋盆演化的认识发生了根本的改变。这种新活动论认为，在地球漫长的岁月中，海洋与陆地是在不断变迁的，经历着分久必合、合久必分的历史过程。加拿大的威尔逊首先注意到大洋开启和闭合的不同发展趋势，将大洋盆地的演化过程归纳为萌芽、幼年、成熟、收缩、结束及大陆碰撞造山等六个阶段。其中，前三个阶段显示大洋的开张和生成，后三个阶段代表大洋的收缩和关闭。
威尔逊旋回
2.2 海洋环境的特点
海洋环境的三大梯度
从赤道到两极的纬度梯度
从海面到海底的深度梯度
从沿岸到开阔大洋的梯度
2.3 海洋环境的分区
水层部分（pelagic division）
浅海
大洋 ：上层、中层、深海、深渊
海底部分（benthic division）
滨海（海岸带）
海底：大陆架、大陆坡、深海平原……
海洋环境主要分区（引自Tait 1981）
上
层
中
层
深
海
海
面
200 m
1,000 m
4,000 m
11,000 m
深
渊
大陆缘
水层区
大洋区
浅海区
海岸（沿海带）
浅海带
深海带
深渊带
陆地
海洋的侧界面，不是一条线，而是一条带。一般所说的海岸线是指海边多年大潮高潮所到达的线。
海岸带为海洋和陆地的交接地带，是波浪和潮汐有显著作用的沿岸地带，是海洋和陆地相互作用相互接触的地带。
2.3.1 海岸带
2.3.1.1 我国的海岸带
海岸带（1）有重要的滩涂土地资源—高生产力区，又有易于开发利用的区位优势；（2）还有海盐、滨海砂矿、石油和天然气等资源；（3）海洋空间利用（港口）。
我国沿海地区面积占全国面积的14%，人口占40%以上，国内生产总值占60%以上，年增长速度高于全国平均水平值近5个百分点，海洋经济以年均增长20%以上的速度发展。
我国海岸带调查所确定的宽度范围，向陆延伸10千米，向海延伸到15米水深线。
我国海岸线曲折、漫长。大陆岸线和海岸线总计长32000多千米，大陆岸线北起鸭绿江口，南至北仑河口，全长18400千米，是海岸线较长的国家之一。我国海岸带面积宽阔，达28.82万平方公里，其中陆地面积为10.91平方公里，潮间带滩涂2.08平方公里，浅海海域15.83平方公里。
我国海岸带实景
你看到几种类型的海岸带？
他们大致的结构是什么？
他们形成的动力因素可能有哪些？
大连小平岛
山东蓬莱
大连小平岛
山东长岛
大连海滩
舟山群岛
福建湄州岛
福建围头海滨
海南三亚大东海
七里海泻湖湿地
江苏射阳海岸盐嵩
江苏如东海岸潮滩
钱塘江大潮
海南红树林
西沙群岛
西沙群岛
香港海滨
2.3.1.2 我国海岸的主要类型：
基岩海岸
砂砾质海岸
淤泥质海岸
红树林海岸
珊瑚礁海岸
河口海岸
人工海岸？
基岩海岸
砂砾质海岸
淤泥质海岸
红树林海岸
潮上带（也称海岸）：一般风浪和潮波都不可能作用到的地带。高潮线以上狭窄的陆上地带，大部分时间裸露于海水面之上，仅在特大高潮或暴风浪时才被淹没。
潮间带（广义的海滩）：由海滩和潮坪组成，海滩坡度较大；潮坪为开阔平坦地，其上有丰富的潮间带生物。
潮下带：从低潮线到波浪、潮汐有明显作用的地带（水深在波高的1.3米处形成破浪，能量释放，形成沙坝；其下限相当于1/2波长的水深处，约10-20米）。
2.3.1.3 海岸带的划分
2.3.1.4 海岸带的动力因素
1) 海水运动：波浪、潮汐和海流；
2) 风
3) 河流与冰
4) 地壳运动
5) 生物作用
6) 人类活动（港口，近海工程）；
2.3.2 大陆边缘
2.3.2.1定义与分类：
大陆边缘是大陆基面和大洋底面之间的过渡地带，地形上是一个复杂的宽百余公里至千余公里的斜面。
大陆边缘也是大陆地壳与大洋地壳的过渡带，地壳厚度从大陆地壳逐渐减薄到大洋地壳。
大陆边缘分类：
1）稳定大陆边缘（被动大陆边缘、大西洋型大陆边缘、离散型大陆边缘和拖曳型大陆边缘）。
分为：
大陆架、大陆坡、大陆隆（裙）。
2）活动大陆边缘（主动大陆边缘、太平洋型大陆边缘、收敛大陆边缘）
分为：大陆架、大陆坡、海沟-岛弧体系以及海沟-岛弧向陆侧的边缘海盆（大陆隆不发育）。
A．岛弧亚型：西太平洋。以发育海沟-岛弧-边缘海盆地为最大特点。
B．安第斯亚型：大陆架和大陆坡都较狭窄，形成全球高差最悬殊的地带（15千米以上）。
2.3.2.2 组成
1）大陆架（continental shelf)
大陆架是沿岸大陆被海水淹没的浅海地带，海底地形开阔、平坦，一直延展到海底坡度剧烈增加的转折处，这一转折处被称为陆架边缘，陆架边缘以浅的水域称为大陆架。
联合国海底委员会通过的〈大陆架公约〉，对大陆架的定义：邻接海岸但在领海范围以外深度达200m或超过此限度而上覆水域的深度容许开采其自然资源的海底区域的海床和底土；以及邻近岛屿与海岸的类似海底区域的海床与底土
世界及中国大陆架地形特征
（1） 海底阶地
（2） 沉溺河谷和冰川谷等海底谷地：沉溺谷，沉溺冰川谷，潮成谷；
（3） 陆架边缘堤
（4） 微地形：沙丘、沙脊（潮流沙脊）等；老黄河口外“五条沙”。
统计数据
1）全球大陆架平均宽度为75km；
2）陆架边缘（坡度变陡处）平均水深为130m；
3）陆架最平坦部分的平均水深为60m；
4）陆架地形较平坦，大约在60%的地形剖面上有20m左右幅度的隆起地形；
5）有35%左右的地形剖面上，有深达20m的凹地，大多数是盆地状凹地，另一些为纵向谷地；
6）陆架平均坡度为0.07’，内侧较陡，约为外侧的2倍。
2）大陆坡(continental slope)
陆架坡折处与深海底之间的海域。
定义：大陆坡是大陆基面和大洋基面之间巨大而复杂的斜面。地壳性质为大陆和大洋地壳之间的过渡性地壳，或称次大陆型和次大洋型地壳。上限为陆架外缘，下限止于陆隆顶部（大西洋、印度洋）或海沟边缘（太平洋）。
陆坡是地形最陡的地形单元。平均坡度4度17分。最陡的斯里兰卡陆坡达35-45度。（古巴35度，珊瑚礁造成的）。
3）大陆隆 (continental rise)
大陆隆又叫大陆裙、大陆基、大陆裾
是自大陆坡坡麓向大洋底延伸的沉积扇形地。
分为坡度较陡的上陆隆和坡度较缓的下陆隆。
具备油气生成的条件
4）海沟-岛弧体系及海沟-岛弧向陆侧的边缘海盆
海沟：是由于板块的俯冲作用而形成的深水（>6000米）狭长洼地，往往是俯冲带的标志。是全球最强烈的构造活动带。一般是陆侧坡陡而洋侧坡缓。
岛弧：大陆边缘的岛屿在平面分布上呈弧形凸向洋侧，故称岛弧。
边缘海：在岛弧与大陆之间以及岛弧与岛弧之间的海域，称为边缘海。
弧后盆地：边缘海中的深水盆地往往具有洋壳结构，深达数千米；因位于岛弧后方（即陆侧），故称弧后盆地。
2.3.3 大洋底
大洋底是位于大陆边缘之间的地区，是大洋的主体。
位于大洋区底部的地壳，称为大洋地壳。
大洋地壳的结构：
（1）沉积层；
（2）火山岩层；
（3）辉长岩或橄榄岩层；
2.3.3.2 大洋地形
1、大洋盆地
大洋盆地是指大洋中脊坡麓与大陆边缘之间的广阔洋底，是大洋中地势较为低凹平缓的地区 。
大洋盆地周围被地震带和高地热流带环绕，盆地中有较厚的沉积岩层。
2、大洋中脊（中央海岭）：绵延于洋底的巨大火山岩系（全球规模最大环球山系）；各大洋中脊北端延伸上陆，南端相连。
3、残留地块
大洋底部存在的一些大小不一的水下陆块，也称海台。
海山：盆地中散布的孤立的火山。相对高度小于1千米的称为海丘。海底平顶山。
海岭：由链状海底火山构成（夏威夷群岛）。
海台：海底高原。
2.4 世界大洋及南北极环境概况
1、太平洋
15900km
19900km
2、大西洋
百慕大
3、印度洋
人字形大洋中脊
4、北冰洋
5、南极
2.5 我国海洋概况
渤海
黄海
东海
南海
大陆漂移学说、海底扩张学说、板块构造学说基本理论
威尔逊旋回的6个阶段，及代表的区域
海洋环境的三大梯度
海洋环境的分区
海岸带的类型及组成
大陆边缘的类型
本章重点内容