《化学海洋学》题库

太过爱你忘了你带给我的痛 2024-04-03 09:39 154阅读 0赞

**一　填空题(每空1分，共20分)**

**1. 在海水中，浓度大于0.05 mmol/kg的元素为常量元素，海水中的11中常量元素是：**

**阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Sr2+**

**阴离子：Cl-、SO42-、Br-、HCO3-(CO32-)、F-**

**分　子：HBO3**

**2. 海水中，与海洋生物生长密切相关的元素称为营养盐：**

**　主要营养盐：N、P、Si**

**微量营养盐：Mn、Fe、Cu、Zn**

**3.实用碱度（PA）是碳酸碱度，硼酸碱度，水碱度之和．**

**4. 盐度的原始定义: 一千克海水中，所有碳酸盐转化为氧化物，溴、碘以氯置换，所有的有机物被氧化之后所含全部固体物质的总克数。单位为克/千克，符号为S‰**

**5. 浮游植物光合作用中被吸收，与碳、氧等为构成生物体基本元素。有较为恒定的吸收比（C:N:P:O=106:16:1:－276）。**

**6. 总氮（TN）, 颗粒氮（PN）, 溶解氮（DTN）, 溶解无机氮（DIN）, 溶解有机氮（DON）**

**7. 总磷（TP）, 颗粒磷（PP）, 溶解磷（DTP）, 溶解无机磷（DIP）, 溶解有机磷（DOP）**

**8.海水中无机配位体重要有：**

**9.海水中有机配位体大部分含有羧基，氨基，羟基官能团．**

**10.影响海洋初级生产力的主要因素是光照（温度），营养盐，微量元素等**

**二　简答题　(每题8分，共40分)**

1. **盐度**

**答：在1 kg海水中，将所有的碳酸盐转变为氧化物，所有的溴和碘为等摩尔的氯所取代，且所有有机物被氧化以后，所含全部固体物质的总克数。**

**单位：g/kg， 以符号S‰表示。**

**2. 氯度**

**答：在1 kg海水中，当溴和碘为等摩尔的氯所取代，**

**　　　所含氯的克数。单位：g/kg，以符号Cl‰表示。**

**3. CaCO3和MgCO3沉淀的形成与溶解对海水pH值的影响?**

**答：**

**海水pH值空间变化的原因？**

**答：**

**答：A浅层水观察到由生物光合作用导致的pH极大值，生物的光合**

**作用会迁出水体中的CO2，导致pH值增加；**

**B随深度的增加，pH值逐渐降低，至1000m左右出现极小值，该区间的降低是由于生源碎屑的氧化分解所导致。pH值的极小值所处层位与DO极小值和pCO2极大值所处层位相同。**

**C深层水中pH值的增加来自CaCO3的溶解。**

**5. 氮的生物吸收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：海洋生物吸收硝酸盐伴随着OH-的产生，因而总碱度增加，每吸收1 mol的NO3-，海水总碱度增加1mol；海洋生物吸收氨盐伴随着H+的产生，海水总碱度降低；尿素的吸收对总碱度没有影响。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收刚好相反。**

**6. 在图中指出CaCO3的饱和深度、溶解跃层与补偿深度**

**答：**

**A是CaCO3的饱和深度**

**B是CaCO3的溶解跃层**

**C是CaCO3的补偿深度**

6. **BOD的定义**

**答：在有氧环境中，由微生物分解1 dm3水中的有机物所需要消耗氧量，通常以mg O dm－3表示。**

**7.COD的定义**

**答：在一定条件下，氧化1 dm3水体中的还原物质所需要消耗氧的量，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，抑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。**

**10. 缺氧水的化学特征**

**答：A 反硝化作用**

**在缺氧水中，由于微生物作用，NO3–N 还原为NO2–N ，再进一步还原为NH3或N2，使NO3–N 消失。**

**B SO42-被还原为H2S**

**当海水中NO3-和NO2-被耗尽时，在硫酸盐还原菌的作用下，有机物以SO42-作为氧化剂（电子受体）氧化分解，而SO42-被还原为H2S**

**C 氧化还原电位低**

***Eh*****降低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）。**

**11. 营养盐再生**

**答：在真光层内，营养盐经生物光合作用被吸收，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**

**12. 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，沉积物增加，N、P 等营养元素数量大大增加，造成水体的富营养化。**

**13. 赤潮**

**答：赤潮在国际上也称作有害藻类（HAB），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。**

**14.富集因子**

**答：**

**15. 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原因**

**答：这些元素在上层水被浮游生物吸收，**

**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。**

**16. 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原因**

**答：（1）大气输送进入海洋，如Pb。Pb主要通过人类燃烧含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主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（Mn）。**

**（3）生物过程导致的氧化还原反应会使还原态金属元素在表层或次表层出现极大值，例如Cr(III)、As(III)、I-。**

**16. 海水中有机配体重要有哪些分类**

**答：**

**17. 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**

**18.汞的生物甲基化作用**

20. **什么是海洋腐殖质？**

**答：海洋腐殖质是海洋生物的代谢产物、死亡后残留物的简单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，经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。**

21. **海洋腐殖质的分类**

答：**腐殖酸．将腐殖质溶于碱中，再酸化至pH≤2时析出沉淀的部分**

**为腐殖酸。**

**吉马多美朗酸．是HA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。**

**22. 溶解有机碳（DOC）**

**答：通过一定的孔径过滤器材如玻璃纤维滤片（如GF/F，φ0.7 μm）或银滤器（φ0.45 μm ）的海水中所含有机物中碳的量。**

**23. 颗粒有机碳（POC）**

**答：由一定的孔径过滤器材如GF/F（φ 0.7μm）或银滤器（φ 0.45 μm ）所截留的颗粒物中有机碳的量，包括海洋中有生命和无生命的颗粒物质。**

**24.** **“初级生产（primary production）”**

**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。**

**25. “初级生产力（primary productivity）”**

**答：是单位时间内单位体积或单位面积水体生产有机碳的量。单位为“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“新生产”？**

**“新生产（new production，NP）”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20分，共100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）水中盐分的增加导致冰点的降低以及达到最大密度的温度降低：减少海洋冰封的可能，保护海洋生态**

**（5）水中盐分的增加导致渗透压增加．使海洋生物几乎不用耗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—碳酸盐体系的重要性?**

**答：（1）在天然海水正常pH范围内，其酸—碱缓冲容量的95%是由二氧化碳—碳酸盐体系所贡献。在几千年以内的短时间尺度上，海水的pH主要受控于该体系。**

**(2)海水中总CO2浓度的短期变化主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—碳酸盐体系的了解。**

**(4)大气CO2浓度对地球气候有重要的影响，海洋二氧化碳—碳酸盐体系是调节大气CO2浓度的重要因子之一。**

**(5) 海洋CO2储库比大气CO2储库大得多，影响海洋碳储库变化的各种过程的微小变化，有可能对大气CO2产生明显影响。**

**(6)人类活动明显地增加了大气CO2的浓度，海洋在调节大气CO2的增加中起着重要作用。**

**3. 海洋具备大量吸收大气CO2的潜力有两方面理由?**

**答：（1）溶解于海水中的CO2气体可通过与CO32-的反应，使其溶解度得到很大的提高，这一反应的平衡常数很大，因此进入海洋的CO2将被快速地转化为HCO3-：**

**CO3 2- +H2O+CO2 →HCO3-**

**（2）进入海洋的碳最终将通过海洋生源颗粒有机物和CaCO3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CO2储存于深海水中。**

**4.** **计算深层水AOU时如何校正？**

**答：选择保守气体Ar进行校正。原因：**

**－－Ar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。**

**－－Ar与O2有相近的溶解特性。温度等物理因素对于Ar与O2溶解度的影响近乎相同，气泡潜入影响也相近。**

**根据Ar的现场测定结果，求出O2的原始含量，即下沉前的含量。**

***　　　　　c*****Ar\* ／*****c*****Ar =** ***c*****O2\* ／** ***c'*****O2**

***c*****Ar\*、*****c*****O2\*分别为现场条件（位温和盐度）下Ar和O2的溶解度；**

***c*****Ar为Ar的实测值（气相色谱）；**

***c‘*****O2为根据Ar进行校正所得的O2的原始浓度。**

**氧的实际消耗量为**

**5. 利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25摄氏度，PH值为8.1,氧化还原电位为0.74伏特**

**答：**

**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SO42-/Cl-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Ca/Cl比值的变化。**

**（5）海底热液的输入：**

**（6）与盐卤水的混合**

**（7）海-气界面物质的交换**

**（8）沉积物间隙水的影响：**

**7. 影响pCO2分布的主要海洋学过程?**

**答：（1）海洋生物光合作用消耗水体中的CO2，导致pCO2的降低；**

**（2）CaCO3的溶解降低水体中的CO2浓度，导致pCO2降低；**

**（3）太阳辐射的增强可导致表层水温度升高，海水中CO2溶解度降低，pCO2也会降低；**

**（4）海洋生源颗粒有机物的氧化分解会增加水体中的CO2，使pCO2升高；**

**（5）海水中CaCO3的形成增加水体CO2浓度，进而导致pCO2的升高；**

**（6）人类燃烧矿物燃料导致大气CO2的增加，进而通过海-气界面交换导致表层水CO2的加入，pCO2升高。**

**8. 碱性高锰酸钾法测定COD的原理，测定步骤及涉及的化学反应方程式？**

**答：**

**碱性高锰酸钾法测定COD的原理： （6分）**

**一定量水样，碱性条件下，加入一定量高锰酸钾溶液，煮沸10分钟，氧化水样中有机物质；冷却，加入硫酸及KI，还原未反应的高锰酸钾和生成的四价锰，并析出等量碘；以淀粉为指示剂，用Na2S2O3溶液滴定游离碘．**

**碱性高锰酸钾法测定COD的步骤： （6分）**

**涉及的化学反应方程： （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.根据薄层扩散模式分析影响气体在海气界面间气体交换的因素？**

**答：1. 温度**

**温度影响Henry系数*****K*****G，从而影响海水中气体分压。　温度影响扩散系数*****D*****G。温度升高，*****D*****G增大，如下式（*****T*****为绝对温标）**

**2. 气体本身的影响**

**反映在Henry系数上，即不同气体在相同浓度时的分压不同。**

**3.风速**

**风速影响气体交换速率的实质是影响表面扩散层的厚度τ。风速增大，表面扰动加剧，扩散层有效厚度减少。气体交换速率常数*****E*****增加，气体交换速度增大。**

**10. 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．**

**11.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。**

**①一份立即测定DO含量作为背景值。**

**另两份分别装入②白瓶和③黑瓶，在近似现场的光照和温度条件下（可放回原深度），培养一定时间后测量DO的变化。分别通过光合商PQ和呼吸商RQ换算出两瓶中CO2的变化。**

**②白瓶DO增加，测得的是背景＋净生产，NPP＝+ΔO2/PQ**

**③黑瓶DO减少，测得的是背景－呼吸作用，R＝－ΔCO2/RQ　　**

**　由净生产NPP和呼吸作用R求得总生产力，GPP＝NPP＋R。**

**12. 海洋吸收人类来源二氧化碳的评估．**

**已知：海洋二氧化碳—碳酸盐体系的缓冲因子RF**

**8 < RF < 15 在本评估中取值为10.**

**答：**

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