化學(xué)海洋學(xué)考試.doc

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 。2、 開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)速約大，薄膜層厚度約 薄 ，海-氣界面氣體交換通量越 大 。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 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、 在不考慮N2的情況下，開闊大洋表層水的氮主要以 DON 形式存在，開闊大洋深層水的氮主要以 DIN 形式存在。（從DIN、DON、PIN、PON中選擇）。10、 判斷題：利用CTD實(shí)測(cè)得某海水的鹽度為32.02315。（ ）11、 判斷題：開闊大洋表層水中不含有難降解的DOM。（ ）二、 問答題（20分）1、 與硝酸鹽和活性磷酸鹽不同，開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）答案：由于蛋白石的溶解相對(duì)于有機(jī)物的降解是一個(gè)比較緩慢的過程，因此溶解態(tài)硅酸鹽的垂直分布沒有像硝酸鹽和活性磷酸鹽一樣在1000m水深附近產(chǎn)生極大值。12、 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。三、 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）答案： （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）答案：（1）5001000m存在溶解氧極小值；（2）深水中相對(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）答案：大洋表層水對(duì)于文石是過飽和的，過飽和約4倍。隨著深度的增加，文石的過飽和程度逐漸降低，直至其跨過的線。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），換句話說，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）答案：太平洋表層水的Alk低于大西洋，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）答案：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答案：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。四、 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；海洋水體周轉(zhuǎn)一次的時(shí)間為1000 a）。（9分）答案：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 沿岸海域面積是開闊