Chapter041海洋化学.ppt

印春生印春生印春生印春生海海 洋洋 化化 学学Marine Chemistry海洋科学学院海洋科学学院海洋科学学院海洋科学学院chunshengyin@chunshengyin@chunshengyin@2024/9/14第四章第四章第四章第四章第四章第四章 海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系vv§4-§4-1 1 海水碳酸盐体系（概述）海水碳酸盐体系（概述）海水碳酸盐体系（概述）海水碳酸盐体系（概述）vv§4-§4-2 2 海水海水海水海水pHpHvv§4-§4-3 3 海水总碱度和总碳酸盐海水总碱度和总碳酸盐海水总碱度和总碳酸盐海水总碱度和总碳酸盐vv§4-§4-4 4 海水碳酸盐体系中的化学平衡海水碳酸盐体系中的化学平衡海水碳酸盐体系中的化学平衡海水碳酸盐体系中的化学平衡vv§4-§4-5 5 海水缓冲容量海水缓冲容量海水缓冲容量海水缓冲容量vv§4-§4-6 6 海水中碳酸钙的沉淀－溶解平衡海水中碳酸钙的沉淀－溶解平衡海水中碳酸钙的沉淀－溶解平衡海水中碳酸钙的沉淀－溶解平衡vv§4-§4-7 7 海洋中海洋中海洋中海洋中pHpH、、、、AlkAlk和和和和ΣCOΣCO2 2的变化和分布的变化和分布的变化和分布的变化和分布vv§4-§4-8 CO8 CO2 2在海－气界面间的交换在海－气界面间的交换在海－气界面间的交换在海－气界面间的交换vv§4-§4-9 9 海洋对人类来源海洋对人类来源海洋对人类来源海洋对人类来源CO2CO2的吸收的吸收的吸收的吸收2024/9/14第四章第四章第四章第四章第四章第四章 海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系v§4-1 海水碳酸海水碳酸盐体系（概述）体系（概述）Ø一、海水碳酸盐体系的含义一、海水碳酸盐体系的含义一、海水碳酸盐体系的含义一、海水碳酸盐体系的含义Ø二、二、二、二、研究海水研究海水研究海水研究海水COCO2 2系统的意义系统的意义系统的意义系统的意义2024/9/14§ § § 4 4 4- - -1 1 1 海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸盐盐盐盐盐盐体系概述体系概述体系概述体系概述体系概述体系概述vv一、一、一、一、海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸盐盐体系的含体系的含体系的含体系的含义义ØØ海海海海水水水水碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐体体体体系系系系(Seawater (Seawater Carbonate Carbonate system)system)，，，，是是是是指指指指海海海海水水水水中中中中以以以以不不不不同同同同形形形形式式式式存存存存在在在在的的的的无无无无机机机机碳碳碳碳各各各各分分分分量量量量（（（（portionportion））））之之之之间间间间的平衡、相互转化、存在形态以及与其有关的体系。

的平衡、相互转化、存在形态以及与其有关的体系的平衡、相互转化、存在形态以及与其有关的体系的平衡、相互转化、存在形态以及与其有关的体系ØØ又称作又称作又称作又称作“ “COCO2 2体系体系体系体系” ”或或或或“ “海水海水海水海水COCO2 2系统系统系统系统” ”讨论：海水中溶解讨论：海水中溶解讨论：海水中溶解讨论：海水中溶解无机碳形式有哪些？无机碳形式有哪些？无机碳形式有哪些？无机碳形式有哪些？2024/9/14§ § § 4 4 4- - -1 1 1 海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸盐盐盐盐盐盐体系概述体系概述体系概述体系概述体系概述体系概述pp海海海海水水水水中中中中的的的的碳碳碳碳分分分分为为为为溶溶溶溶解解解解态态态态和和和和颗颗颗颗粒粒粒粒态态态态，，，，而而而而每每每每一一一一种种种种形形形形态态态态又又又又可可可可分分分分为为为为无机碳和有机碳无机碳和有机碳无机碳和有机碳无机碳和有机碳颗颗颗颗粒粒粒粒无无无无机机机机碳碳碳碳：：：：CaCOCaCO3 3(s)(s)，，，，有有有有文文文文石石石石、、、、方解石方解石方解石方解石等等等等颗粒有机碳：颗粒有机碳：颗粒有机碳：颗粒有机碳：POCPOC。

溶溶溶溶解解解解无无无无机机机机碳碳碳碳：：：：COCO2 2、、、、HH2 2COCO3 3、、、、HCOHCO3 3－－－－、、、、COCO3 32 2－－－－溶解有机碳：溶解有机碳：溶解有机碳：溶解有机碳：DOCDOC颗粒碳颗粒碳颗粒碳颗粒碳溶解碳溶解碳溶解碳溶解碳ΣCDIC > DOC > PIC > POCDIC > DOC > PIC > POC2024/9/14§ § § 4 4 4- - -1 1 1 海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸盐盐盐盐盐盐体系概述体系概述体系概述体系概述体系概述体系概述pp海水中无机碳的海水中无机碳的海水中无机碳的海水中无机碳的平衡关系平衡关系平衡关系平衡关系：：：：ØØ CO CO2 2在海－气界面间的溶解交换平衡；在海－气界面间的溶解交换平衡；在海－气界面间的溶解交换平衡；在海－气界面间的溶解交换平衡；ØØ CO CO2 2与与与与HH2 2OO结合生成结合生成结合生成结合生成HH2 2COCO3 3，，，， H H2 2COCO3 3在水溶液中存在多级解离平衡；在水溶液中存在多级解离平衡；在水溶液中存在多级解离平衡；在水溶液中存在多级解离平衡；ØØ CaCO CaCO3 3的沉淀－溶解平衡；的沉淀－溶解平衡；的沉淀－溶解平衡；的沉淀－溶解平衡；ØØ生生生生物物物物作作作作用用用用，，，，包包包包括括括括光光光光合合合合作作作作用用用用和和和和呼呼呼呼吸吸吸吸作作作作用用用用以以以以及及及及有有有有机机机机物物物物的的的的分解。

分解2024/9/14§ § § 4 4 4- - -1 1 1 海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸盐盐盐盐盐盐体系概述体系概述体系概述体系概述体系概述体系概述 COCO2 2 (g)(g) COCO2 2 (aq) (aq)+ H+ H2 2O = O = HH2 2COCO3 3 ( (水化水化水化水化) ) + + H H2 2OO ‖ ‖ CH CH2 2OO + + O O2 2 (aq) (aq)( (光合－呼吸作用光合－呼吸作用光合－呼吸作用光合－呼吸作用) )‖ ‖HH+ ++ +HCOHCO3 3– – = H= H+ + + + COCO3 32–2– ( (解离解离解离解离) )+ +½Ca½Ca2+2+＝＝＝＝½ ½ CaCOCaCO3 3 (s) (s) +½ CO+½ CO2 2(aq) +½ H(aq) +½ H2 2OO( (沉淀或生成生物硬组织－溶解）沉淀或生成生物硬组织－溶解）沉淀或生成生物硬组织－溶解）沉淀或生成生物硬组织－溶解）海－气交换海－气交换海－气交换海－气交换大气大气大气大气海面海面海面海面真光真光真光真光层层2024/9/14p2. 2. 研究海水研究海水研究海水研究海水COCO2 2系统的意义系统的意义系统的意义系统的意义ØØ 海－气间交换作用：气候调节海－气间交换作用：气候调节海－气间交换作用：气候调节海－气间交换作用：气候调节ØØ 酸碱解离平衡：控制海水酸碱解离平衡：控制海水酸碱解离平衡：控制海水酸碱解离平衡：控制海水pHpH值值值值ØØ 海－生界面作用：维持海洋生产力和生态系海－生界面作用：维持海洋生产力和生态系海－生界面作用：维持海洋生产力和生态系海－生界面作用：维持海洋生产力和生态系ØØ 海洋－沉积界面作用海洋－沉积界面作用海洋－沉积界面作用海洋－沉积界面作用§ § § 4 4 4- - -1 1 1 海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸盐盐盐盐盐盐体系概述体系概述体系概述体系概述体系概述体系概述2024/9/142024/9/14§ § § 4 4 4- - -2 2 2 海水海水海水海水海水海水pHpHpHv§4-§4-2 2 海水海水海水海水pHpHppHpH值值值值ØØpHpH是是是是 19091909年年年年 由由由由 丹丹丹丹 麦麦麦麦 生生生生 物物物物 化化化化 学学学学 家家家家 Soren Soren Peter Peter Lauritz Lauritz SørensenSørensen提出。

提出ØØ定义定义定义定义pHpH为氢离子浓度的常用对数负值，即：为氢离子浓度的常用对数负值，即：为氢离子浓度的常用对数负值，即：为氢离子浓度的常用对数负值，即：pH=-lg[HpH=-lg[H+ +] ]ØØpHpH是是是是溶溶溶溶液液液液中中中中氢氢氢氢离离离离子子子子活活活活度度度度的的的的一一一一种种种种标标标标度度度度，，，，也也也也就就就就是是是是通通通通常常常常意意意意义义义义上上上上溶溶溶溶液酸碱程度的衡量标准液酸碱程度的衡量标准液酸碱程度的衡量标准液酸碱程度的衡量标准ØØpHpH值值值值越越越越趋趋趋趋向向向向于于于于0 0表表表表示示示示溶溶溶溶液液液液酸酸酸酸性性性性越越越越强强强强，，，，反反反反之之之之，，，，越越越越趋趋趋趋向向向向于于于于1414表表表表示溶液碱性越强，在常温下，示溶液碱性越强，在常温下，示溶液碱性越强，在常温下，示溶液碱性越强，在常温下，pH=7pH=7的溶液为中性溶液的溶液为中性溶液的溶液为中性溶液的溶液为中性溶液2024/9/142024/9/14§ § § 4 4 4- - -2 2 2 海水海水海水海水海水海水pHpHpHv§4-§4-2 2 海水海水海水海水pHpHp海水海水海水海水pHpH的重要性（的重要性（的重要性（的重要性（讨论讨论讨论讨论））））ØØ● ●海海海海水水水水pHpH是是是是研研研研究究究究海海海海水水水水碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐体体体体系系系系的的的的一一一一个个个个基基基基本本本本参参参参数数数数，，，，各各各各分分分分量量量量之之之之间间间间的的的的平平平平衡衡衡衡和和和和分分分分配配配配关关关关系系系系与与与与海海海海水水水水pHpH有有有有关关关关（（（（响响响响应应应应或影响）。

或影响）或影响）或影响）ØØ● ●海海海海水水水水pHpH与与与与碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐体体体体系系系系的的的的其其其其它它它它过过过过程程程程，，，，如如如如碳碳碳碳酸酸酸酸钙钙钙钙沉沉沉沉淀淀淀淀－溶解、生物光合作用等有关－溶解、生物光合作用等有关－溶解、生物光合作用等有关－溶解、生物光合作用等有关ØØ● ●海海海海水水水水pHpH对对对对海海海海洋洋洋洋中中中中多多多多种种种种化化化化学学学学作作作作用用用用有有有有关关关关，，，，如如如如影影影影响响响响某某某某些些些些元元元元素素素素水水水水解解解解、、、、通通通通过过过过海海海海水水水水E Eh h（（（（或或或或p pe e））））影影影影响响响响变变变变价价价价元元元元素素素素的的的的存存存存在形式等在形式等在形式等在形式等2024/9/14§ § § 4 4 4- - -2 2 2 海水海水海水海水海水海水pHpHpHp1. pH1. pH标度标度标度标度ØØ早期早期早期早期pHpH的定的定的定的定义义（（（（Sørensen, Sørensen, 索索索索伦伦森，森，森，森，19091909））））为为 pH= −lg pH= −lgc cH+ H+ （（（（理想溶液理想溶液理想溶液理想溶液））））ØØSørensenSørensen（（（（19241924）修改）修改）修改）修改为为pH = − lg pH = − lg a aH+H+（（（（ a aH+H+= = c cH+ H+ ））））ØØ按按按按该该该该定定定定义义义义无无无无法法法法对对对对pHpH进进进进行行行行测测测测量量量量，，，，因因因因为为为为与与与与标标标标准准准准状状状状态态态态相相相相当当当当的的的的氢氢氢氢离离离离子强度的溶液无法配制，且单个离子活度（系数）无法测定。

子强度的溶液无法配制，且单个离子活度（系数）无法测定子强度的溶液无法配制，且单个离子活度（系数）无法测定子强度的溶液无法配制，且单个离子活度（系数）无法测定ØØpHpH的的的的操操操操作作作作定定定定义义义义是是是是建建建建立立立立在在在在相相相相应应应应的的的的测测测测量量量量方方方方法法法法的的的的基基基基础础础础上上上上，，，，因因因因此此此此在在在在海洋学上有不同的海洋学上有不同的海洋学上有不同的海洋学上有不同的实用实用实用实用pHpH标度标度标度标度2024/9/14§ § 4 4- -2 2 海水海水海水海水pHpHp1. pH1. pH标度标度标度标度ØØSørensenSørensen曾曾曾曾设计设计以下以下以下以下测测量方法：量方法：量方法：量方法： HH2 2 (Pt)(Pt)︱︱溶液（溶液（溶液（溶液（X X））））‖ ‖盐桥︱盐桥︱参比参比参比参比电电极极极极 E E0 0由由由由测测测测量量量量已已已已知知知知电电电电导导导导的的的的NaCl-HClNaCl-HCl溶溶溶溶液液液液的的的的EMF(EMF(电电电电动动动动势势势势) )给给给给出出出出。

但但但但由于溶液－盐桥－参比电极间由于溶液－盐桥－参比电极间由于溶液－盐桥－参比电极间由于溶液－盐桥－参比电极间液体接界电位差液体接界电位差液体接界电位差液体接界电位差该方法不够满意该方法不够满意该方法不够满意该方法不够满意R R- -理想气体常数，理想气体常数，理想气体常数，理想气体常数，8.314J/(mol8.314J/(mol   KK) )；；；；F F=96485.3383±0.0083C/mol=96485.3383±0.0083C/mol2024/9/14§ § 4 4- -2 2 海水海水海水海水pHpHppNBSNBS标度（标度（标度（标度（Bates and Guggenheim, 1960; Bates, 1973)Bates and Guggenheim, 1960; Bates, 1973) 玻璃玻璃玻璃玻璃电电极极极极︱︱溶液（溶液（溶液（溶液（X X或或或或S S））））︱︱KClKCl溶液溶液溶液溶液︱︱参比参比参比参比电电极（极（极（极（饱饱和甘汞和甘汞和甘汞和甘汞电电极）极）极）极）ØØ对对于于于于标标准准准准缓缓冲溶液（冲溶液（冲溶液（冲溶液（S S））））ØØ对对于未知于未知于未知于未知样样品（品（品（品（X X））））ØØ因此未知因此未知因此未知因此未知样样品的品的品的品的pHpH为为ØØ此此此此式式式式即即即即为为NBSNBS（（（（现现为为NISTNIST））））和和和和IUPACIUPAC推推推推荐荐荐荐的的的的pHpH操操操操作作作作定定定定义义。

其其其其标标准准准准缓缓冲冲冲冲溶溶溶溶液液液液的的的的离离离离子子子子强强强强度度度度约约为为0.10.1，，，，对对于于于于低低低低离离离离子子子子强强强强度度度度的的的的样样品品品品，，，，E Ek k值值与与与与标标准准准准缓缓冲溶液基本接近，可得到冲溶液基本接近，可得到冲溶液基本接近，可得到冲溶液基本接近，可得到较为较为恒定的恒定的恒定的恒定的结结果2024/9/14NBS pHNBS pH标标度度度度vv目目目目前前前前国国国国内内内内外外外外习习习习惯惯惯惯使使使使用用用用美美美美国国国国国国国国家家家家标标准准准准局局局局的的的的NBS NBS pHpH标标度度度度和和和和标标准准准准缓缓冲液，冲液，冲液，冲液，见见表表表表2 2NBSNBS七种七种七种七种标标准准准准缓缓冲液的冲液的冲液的冲液的pHpH标标度度度度值见值见表表表表1 1IUPACIUPAC：：：：International Union of Pure and Applied ChemistryInternational Union of Pure and Applied Chemistry2024/9/14NBS pHNBS pH标标度度度度vv目目目目前前前前国国国国内内内内外外外外习习用用用用美美美美国国国国国国国国家家家家标标准准准准局局局局的的的的NBS NBS pHpH标标度度度度和和和和标标准准准准缓缓冲液，冲液，冲液，冲液，见见表表表表2 2。

NBSNBS七种七种七种七种标标准准准准缓缓冲液的冲液的冲液的冲液的pHpH标标度度度度值见值见表表表表1 12024/9/14§ § 4 4- -2 2 海水海水海水海水pHpHppNBSNBS标标度：度：度：度：问题问题pp海海海海水水水水样样品品品品离离离离子子子子强强强强度度度度约约为为0.70.7参参参参比比比比电电极极极极（（（（SECSEC））））的的的的外外外外参参参参比比比比液液液液和和和和待待待待测测溶溶溶溶液液液液（（（（标标准准准准缓缓冲冲冲冲溶溶溶溶液液液液、、、、海海海海水水水水样样品品品品））））之之之之间间存存存存在在在在液液液液体体体体接接接接界界界界电电位位位位E EJ JE EJ J因因因因标标准准准准缓缓冲冲冲冲溶溶溶溶液液液液与与与与海海海海水水水水样样品品品品而而而而不不不不同同同同按按按按NBSNBS标标度度度度测测定定定定海海海海水水水水样样品品品品得得得得到到到到的的的的pHpH实实测测值值当当当当中中中中包包包包含含含含了了了了液液液液接接接接电电位差位差位差位差Δ ΔE EJ J，即，即，即，即该该液接液接液接液接电电位差位差位差位差Δ ΔE EJ J重重重重现现性不好，且无法性不好，且无法性不好，且无法性不好，且无法测测量或量或量或量或计计算。

算2024/9/14其中其中其中其中pH(T)pH(T)为为pH(T) = − lg[HpH(T) = − lg[H+ + ] ]T T§ § 4 4- -2 2 海水海水海水海水pHpHpp总氢总氢离子离子离子离子浓浓度度度度标标度度度度pH (T) pH (T) （（（（HanssonHansson标标度）度）度）度）ØØ 为为 解解解解 决决决决 NBSNBS标标 度度度度 测测 定定定定 海海海海 水水水水 pHpH时时 液液液液 接接接接 电电 位位位位 差差差差 问问 题题 ，，，，HanssonHansson（（（（19731973））））建建建建议议使使使使用用用用人人人人工工工工海海海海水水水水配配配配制制制制标标准准准准缓缓冲冲冲冲溶溶溶溶液液液液，，，，导导入入入入“ “总氢总氢离子离子离子离子浓浓度度度度标标度度度度” ”ØØ 当当当当向向向向海海海海水水水水中中中中滴滴滴滴加加加加酸酸酸酸至至至至低低低低pHpH时时，，，，一一一一部部部部分分分分酸酸酸酸与与与与SOSO4 42 2－－－－和和和和F F－－－－结结合合合合成成成成为为HSOHSO4 4－－－－和和和和HFHF。

由由由由于于于于海海海海水水水水中中中中F F－－－－含含含含量量量量较较少少少少，，，，HanssonHansson当当当当时时使使使使用用用用无无无无氟氟氟氟人人人人工工工工海海海海水水水水作作作作为为标标准准准准状状状状态态，，，，给给出出出出的的的的“ “总总” ”氢氢离离离离子子子子浓浓度度度度标标度度度度pH(T)pH(T)为为：：：：[H[H+ +] ]T T=[H=[H+ +] ]F F [HSO [HSO4 4– –]=[H]=[H+ +] ]F F{1+{1+    HSO4-HSO4- [SO [SO4 4 ] ]T T} }2024/9/14§ § 4 4- -2 2 海水海水海水海水pHpHpp总氢总氢离子离子离子离子浓浓度度度度标标度度度度pH (T) pH (T) （（（（HanssonHansson标标度）度）度）度）ØØ 采采采采用用用用HanssonHansson标标度度度度测测定定定定海海海海水水水水pHpH，，，，样样品品品品与与与与标标准准准准缓缓冲冲冲冲溶溶溶溶液液液液的的的的离离离离子子子子强强强强度度度度相相相相同同同同而而而而使使使使液液液液接接接接电电位位位位相相相相互互互互抵抵抵抵消消消消，，，，因因因因此此此此测测定定定定结结果果果果准准准准确确确确、、、、重重重重现现性好，物理意性好，物理意性好，物理意性好，物理意义义清楚。

清楚ØØ HanssonHansson标标度度度度中中中中的的的的标标准准准准缓缓冲冲冲冲溶溶溶溶液液液液为为将将将将tristris（（（（三三三三羟羟甲甲甲甲基基基基氨氨氨氨基基基基甲甲甲甲烷烷））））配配配配制制制制在在在在不不不不同同同同盐盐度度度度的的的的人人人人工工工工海海海海水水水水中中中中其其其其pHpH与与与与温温温温度度度度和和和和盐盐度度度度的的的的关系（关系（关系（关系（Almgren et al., 1975Almgren et al., 1975））））为为：：：：S S和和和和T T的范的范的范的范围为围为S S=1=1～～～～4040，，，，T T=278.15-303.15 K(5~30)=278.15-303.15 K(5~30)2024/9/14TrisTrisTris标标标准准准准准准缓缓缓冲溶液的配制冲溶液的配制冲溶液的配制冲溶液的配制冲溶液的配制冲溶液的配制（（（（（（人工海水人工海水人工海水人工海水人工海水人工海水））））））Composition of solutions for preparation of Hansson tris Composition of solutions for preparation of Hansson tris Composition of solutions for preparation of Hansson tris buffers at 25℃(Almgren et al., 1975)buffers at 25℃(Almgren et al., 1975)buffers at 25℃(Almgren et al., 1975)2024/9/14TrisTrisTris标标标准准准准准准缓缓缓冲溶液的配制冲溶液的配制冲溶液的配制冲溶液的配制冲溶液的配制冲溶液的配制Volumes of solutions A and B to be used for the preparation ofVolumes of solutions A and B to be used for the preparation ofVolumes of solutions A and B to be used for the preparation of Hansson tirs buffers of salinities Hansson tirs buffers of salinities Hansson tirs buffers of salinities ＜＜＜＜＜＜35(t = 25℃)35(t = 25℃)35(t = 25℃)2024/9/14§ § 4 4- -2 2 海水海水海水海水pHpHpp游离游离游离游离氢氢离子离子离子离子浓浓度度度度标标度度度度pH (F)pH (F)ØØ 由由由由于于于于总总氢氢离离离离子子子子浓浓度度度度标标度度度度中中中中包包包包含含含含了了了了HSOHSO4 4－－－－。

为为使使使使海海海海水水水水pHpH标标度度度度意意意意义义更更更更为为明明明明确确确确，，，，Bates Bates and and CulbersonCulberson（（（（19771977））））定定定定义义了了了了游游游游离离离离氢氢离子离子离子离子浓浓度度度度标标度：度：度：度：pH(F) = −lg[HpH(F) = −lg[H+ + ] ]F FØØ但游离但游离但游离但游离氢氢离子离子离子离子浓浓度不能分析度不能分析度不能分析度不能分析测测定2024/9/14Ø Ø其中其中其中其中Ø ØpH(SWS)pH(SWS)为为pH(SWS) = − lg[HpH(SWS) = − lg[H+ + ] ]SWSSWS§ § 4 4- -2 2 海水海水海水海水pHpHpp● ●海水海水海水海水氢氢离子离子离子离子浓浓度度度度标标度度度度pH (SWS)pH (SWS)ØØDickson Dickson and and Riley(1979)Riley(1979)，，，，Dickson Dickson and and Millero(1987)Millero(1987)后后后后来来来来对对总总氢氢离离离离子子子子浓浓度度度度标标度度度度进进行行行行了了了了轻轻微微微微修修修修改改改改，，，，将将将将F F－－－－包包包包括括括括在在在在缓缓冲冲冲冲介介介介质质中中中中，，，，即即即即“ “海水海水海水海水” ”氢氢离子离子离子离子浓浓度度度度标标度度度度pH(SWS)pH(SWS)。

[H[H+ +] ]SWSSWS=[H=[H+ +] ]T T+[HSO+[HSO4 4– –]+[HF]=[H]+[HF]=[H+ +] ]T T{1+{1+β βHSO4-HSO4-[SO[SO4 4 ] ]T T+ +β βHFHF[F][F]T T} } 2024/9/14§ § 4 4- -2 2 海水海水海水海水pHpHpp● ● 各各各各pHpH标标度比度比度比度比较较pp● pH(NBS)● pH(NBS)与与与与pH=-lgpH=-lga aH+H+ØØ因因因因此此此此：：：：按按按按照照照照NBSNBS标标度度度度测测定定定定海海海海水水水水pHpH不不不不完完完完全全全全符符符符合合合合pH=pH=－－－－lglga aH+H+的的的的定定定定义义，数，数，数，数值值的意的意的意的意义义不不不不够够明确ØØ由由由由ΔEΔEJ J引引引引起起起起的的的的误误差差差差大大大大约约为为0.0XpH0.0XpH对对于于于于海海海海水水水水碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐体体体体系系系系各各各各分分分分量量量量的的的的计计算算算算，，，，国国国国际际上上上上统统一一一一规规定定定定pHpH应应准准准准确确确确到到到到0.0020.002，，，，按按按按照照照照NBSNBS标标度度度度测测得的海水得的海水得的海水得的海水pHpH达不到达不到达不到达不到这这一要求。

一要求2024/9/14§ § 4 4- -2 2 海水海水海水海水pHpHpp● ● 各各各各pHpH标标度比度比度比度比较较ØØ●pH (T)●pH (T)与与与与pH=pH=－－－－lglga aH+H+ØØ●pH (T)●pH (T)、、、、pH (F)pH (F)和和和和pH (SWS)pH (SWS)之之之之间间的关系的关系的关系的关系（（（（请请大家考大家考大家考大家考虑虑））））ØØBatesBates（（（（19821982）比）比）比）比较较了了了了25℃25℃，，，，S S＝＝＝＝3535的海水各的海水各的海水各的海水各pHpH标标度度度度间间的差异c cHSOHSO4 4- -= =0.029mol kg0.029mol kg- -1 1β β HSO4−HSO4−≈12≈12f fH+H+ ≈ 0.83 ≈ 0.83Δ ΔE EJ J ≈ 4.5mV ≈ 4.5mVpH(NBS) = − lg pH(NBS) = − lg a aH+ H+ − 0.076− 0.076pH(F) = − lg pH(F) = − lg a aH+H+ − 0.080 − 0.080pH(T) = pH(F) − 0.130pH(T) = pH(F) − 0.1302024/9/14§ § 4 4- -2 2 海水海水海水海水pHpHpp● ● 各各各各pHpH标标度比度比度比度比较较ØØ● ●不同不同不同不同pHpH标标度的物理意度的物理意度的物理意度的物理意义义不同，数不同，数不同，数不同，数值值有差异。

有差异ØØ●pH ●pH (T)(T)、、、、pH pH (F)(F)和和和和pH pH (SWS)(SWS)意意意意义义明明明明确确确确，，，，测测量量量量稳稳定定定定，，，，但但但但操操操操作作作作复复复复杂杂，使用不便使用不便使用不便使用不便ØØ●pH ●pH (NBS)(NBS)物物物物理理理理意意意意义义不不不不甚甚甚甚明明明明确确确确，，，，测测量量量量稳稳定定定定不不不不好好好好，，，，但但但但使使使使用用用用方方方方便便便便在精度要求在精度要求在精度要求在精度要求0.02pH0.02pH时时可以使用可以使用可以使用可以使用ØØ● ●对对于不同的研究目的可采用不同于不同的研究目的可采用不同于不同的研究目的可采用不同于不同的研究目的可采用不同pHpH标标度如üü水水水水团团研究研究研究研究±0.03±0.03üü总总碳酸碳酸碳酸碳酸盐盐±0.02±0.02üü碳酸碳酸碳酸碳酸盐盐体系各分量体系各分量体系各分量体系各分量±0.005±0.005üü碳酸碳酸碳酸碳酸盐盐体系表体系表体系表体系表观观常数常数常数常数±0.001±0.0012024/9/14§ § § 4 4 4- - -2 2 2 海水海水海水海水海水海水pHpHpHpp● 2. ● 2. 影响海水影响海水影响海水影响海水pHpH值值的因素的因素的因素的因素ØØ大大大大洋洋洋洋海海海海水水水水的的的的pHpH值值一一一一般般般般在在在在8.08.0左左左左右右右右，，，，在在在在7.57.5～～～～8.28.2范范范范围围内内内内变变化化化化。

海海海海水水水水碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐体体体体系系系系有有有有两两两两级级解解解解离离离离平平平平衡衡衡衡关关关关系系系系式式式式，，，，构构构构成成成成一一一一个个个个完完完完美美美美的的的的缓缓冲冲冲冲体系体系体系体系，，，，对对海水海水海水海水pHpH值值起控制作用起控制作用起控制作用起控制作用ØØ由此可知，海水由此可知，海水由此可知，海水由此可知，海水pHpH值值与与与与pK'pK'值值和碳酸各分量的和碳酸各分量的和碳酸各分量的和碳酸各分量的浓浓度比度比度比度比值值有关酸雨、酸雪、酸雾酸雨、酸雪、酸雾酸雨、酸雪、酸雾酸雨、酸雪、酸雾 pH<5.6pH<5.62024/9/14§ § § 4 4 4- - -2 2 2 海水海水海水海水海水海水pHpHpHpp● ● 碳酸碳酸碳酸碳酸盐盐体系各分量的比体系各分量的比体系各分量的比体系各分量的比值值ØØ温温温温度度度度、、、、盐盐度度度度、、、、压压力力力力一一一一定定定定时时，，，， K K1 1' '、、、、K K2 2' '均均均均为为定定定定值值此此此此时时，，，，海海海海水水水水的的的的pHpH取决于碳酸取决于碳酸取决于碳酸取决于碳酸盐盐体系各分量的比体系各分量的比体系各分量的比体系各分量的比值值。

ØØ影响碳酸影响碳酸影响碳酸影响碳酸盐盐体系各分量比体系各分量比体系各分量比体系各分量比值值的因素有：的因素有：的因素有：的因素有：ØØ－植物光合作用，吸收－植物光合作用，吸收－植物光合作用，吸收－植物光合作用，吸收COCO2 2，，，，pHpH升高ØØ－生物呼吸作用和有机物分解，－生物呼吸作用和有机物分解，－生物呼吸作用和有机物分解，－生物呼吸作用和有机物分解，释释放放放放COCO2 2，，，，pHpH降低ØØ－－－－CaCOCaCO3 3溶溶溶溶解解解解沉沉沉沉淀淀淀淀：：：： CaCOCaCO3 3溶溶溶溶解解解解，，，，pHpH升升升升高高高高；；；； CaCOCaCO3 3沉沉沉沉淀淀淀淀，，，，pHpH降低 (Why? DiscussionWhy? Discussion) )ØØ－－－－CaCa2+2+、、、、MgMg2+2+等与等与等与等与COCO3 32-2-形成离子形成离子形成离子形成离子对对，，，，pHpH降低2024/9/14§ § § 4 4 4- - -2 2 2 海水海水海水海水海水海水pHpHpHpp● ●温度、温度、温度、温度、盐盐度、度、度、度、压压力力力力对对海水的海水的海水的海水的pHpH的影响的影响的影响的影响ØØ温温温温度度度度、、、、盐盐度度度度、、、、压压力力力力影影影影响响响响碳碳碳碳酸酸酸酸二二二二级级解解解解离离离离常常常常数数数数，，，，从从从从而而而而对对海海海海水水水水pHpH产产生影响。

生影响详见详见§ §4 4- -2 2 海水碳酸海水碳酸海水碳酸海水碳酸盐盐体系的平衡体系的平衡体系的平衡体系的平衡pp70pp70）pp● ●近岸近岸近岸近岸污污染海域或缺氧水体中，染海域或缺氧水体中，染海域或缺氧水体中，染海域或缺氧水体中，ØØ作作作作为为质质子子子子受受受受体体体体的的的的其其其其他他他他弱弱弱弱酸酸酸酸根根根根阴阴阴阴离离离离子子子子的的的的含含含含量量量量将将将将不不不不可可可可忽忽忽忽视视，，，，如如如如HPOHPO4 43-3-、、、、HSHS- -等等等等，，，，特特特特别别是是是是在在在在pHpH测测量量量量精精精精度度度度要要要要求求求求高高高高时时，，，，不不不不能能能能把把把把COCO2 2系系系系统视统视作唯一的作唯一的作唯一的作唯一的pHpH值值控制因素控制因素控制因素控制因素2024/9/14§ § § 4 4 4- - -2 2 2 海水海水海水海水海水海水pHpHpHpp● ● 粘土粘土粘土粘土矿矿物的固物的固物的固物的固- -液平衡液平衡液平衡液平衡ØØ相相相相对对于于于于粘粘粘粘土土土土矿矿物物物物的的的的固固固固- -液液液液平平平平衡衡衡衡，，，，海海海海水水水水碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐体体体体系系系系其其其其总总量量量量较较低低低低。

海海海海水水水水碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐体体体体系系系系在在在在短短短短时时间间内内内内发发生生生生的的的的变变化化化化，，，，可可可可以以以以控控控控制制制制海海海海水水水水的的的的pHpH值值（（（（pp61pp61）ØØ但但但但是是是是在在在在漫漫漫漫长长的的的的地地地地质质年年年年代代代代中中中中，，，，形形形形成成成成并并并并决决决决定定定定海海海海水水水水pHpH值值可可可可能能能能不不不不是是是是碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐体体体体系系系系，，，，而而而而可可可可能能能能是是是是粘粘粘粘土土土土矿矿物物物物的的的的固固固固- -液液液液平平平平衡衡衡衡，，，，因因因因为为粘粘粘粘土土土土矿矿物物物物在海洋中的含量比碳酸在海洋中的含量比碳酸在海洋中的含量比碳酸在海洋中的含量比碳酸盐盐体系的体系的体系的体系的总总量多得多量多得多量多得多量多得多2024/9/14第四章第四章第四章第四章 海水中的海水中的海水中的海水中的碳酸盐体系碳酸盐体系碳酸盐体系碳酸盐体系v§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度Ø一、总碱度定义一、总碱度定义一、总碱度定义一、总碱度定义Ø二、影响总碱度的海洋学过程二、影响总碱度的海洋学过程二、影响总碱度的海洋学过程二、影响总碱度的海洋学过程Ø三、海洋总碱度的变化三、海洋总碱度的变化三、海洋总碱度的变化三、海洋总碱度的变化2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度v一、一、一、一、总总碱度定碱度定碱度定碱度定义义ØØ海海海海水水水水中中中中含含含含有有有有相相相相当当当当数数数数量量量量的的的的HCOHCO3 3- -、、、、COCO3 32-2-、、、、HH2 2BOBO3 3- -、、、、HH2 2POPO4 4- -、、、、SiO(OHSiO(OH3 3) )- -等等等等弱弱弱弱酸酸酸酸阴阴阴阴离离离离子子子子，，，，它它它它们们们们都都都都是是是是氢氢氢氢离离离离子子子子的的的的接接接接受受受受体体体体。

海海海海水水水水中中中中氢氢氢氢离离离离子子子子接接接接受受受受体体体体的的的的净净净净浓浓浓浓度度度度总总总总和和和和称称称称为为为为“ “碱碱碱碱度度度度” ”或或或或“ “总总总总碱碱碱碱度度度度” ”，用符号，用符号，用符号，用符号AlkAlk或或或或TATA表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为mol/dmmol/dm3 3ØØTA=[HCOTA=[HCO3 3-]+2[CO]+2[CO3 32-2-]+[B(OH)]+[B(OH)4 4-]+[OH]+[OH- -]+[HPO]+[HPO4 42-2-]+2[PO]+2[PO4 43-3-] ]+[SiO(OH)+[SiO(OH)3 3- -]+[NH]+[NH3 3]+[HS]+[HS-]-[H]-[H+ +] ]F F-[HSO-[HSO4 4-]-[HF]-]-[HF]-[H[H3 3POPO4 4] ]ØØSASA为为剩剩剩剩余余余余碱碱碱碱度度度度，，，，除除除除了了了了碳碳碳碳酸酸酸酸、、、、硼硼硼硼酸酸酸酸以以以以外外外外其其其其他他他他弱弱弱弱酸酸酸酸根根根根阴阴阴阴离离离离子子子子的的的的总总和2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度海水中（海水中（海水中（海水中（pH=8, S=35pH=8, S=35）各）各）各）各组组分分分分对总对总碱度的碱度的碱度的碱度的贡贡献献献献=99.4%=99.4%2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度v实实用碱度（用碱度（用碱度（用碱度（PAPA））））ØØ在在在在pHpH接接接接近近近近8 8的的的的天天天天然然然然海海海海水水水水中中中中，，，，影影影影响响响响总总总总碱碱碱碱度度度度的的的的弱弱弱弱酸酸酸酸阴阴阴阴离离离离子子子子主主主主要要要要为为为为HCOHCO3 3- -、、、、COCO3 32-2-、、、、B(OH)B(OH)4 4- -等等等等，，，，因因因因此此此此，，，，对对对对于于于于天天天天然然然然海海海海水水水水，，，，总总总总碱碱碱碱度度度度数数数数值值值值可可可可以以以以用用用用下下下下式式式式得得得得到到到到很很很很好好好好的的的的近近近近似似似似，，，，这这这这里里里里称称称称之之之之为为为为实实实实用用用用碱碱碱碱度度度度（（（（PAPA））））。

TA≈ [HCOTA≈ [HCO3 3- -]+2[CO]+2[CO3 32-2-]+[B(OH)]+[B(OH)4 4- -]+[OH]+[OH- -]-[H]-[H+ +]=PA]=PA碳酸碱度碳酸碱度碳酸碱度碳酸碱度 硼酸碱度硼酸碱度硼酸碱度硼酸碱度 水碱度水碱度水碱度水碱度ØØ以以以以上上上上近近近近似似似似对对对对于于于于绝绝绝绝大大大大多多多多数数数数海海海海洋洋洋洋水水水水体体体体是是是是成成成成立立立立的的的的，，，，但但但但对对对对于于于于河河河河口口口口、、、、污污污污染染染染海海海海域域域域或或或或缺缺缺缺氧氧氧氧的的的的水水水水体体体体，，，，硫硫硫硫化化化化物物物物、、、、氨氨氨氨和和和和磷磷磷磷酸酸酸酸盐盐盐盐的的的的影影影影响响响响往往往往往往往往不不不不可可可可忽略何谓何谓何谓何谓实用碱度？实用碱度？实用碱度？实用碱度？2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度v碳酸碱度（碳酸碱度（碳酸碱度（碳酸碱度（CACA））））ØØ海海海海水水水水中中中中碳碳碳碳酸酸酸酸氢氢氢氢盐盐盐盐和和和和两两两两倍倍倍倍碳碳碳碳酸酸酸酸根根根根离离离离子子子子摩摩摩摩尔尔尔尔浓浓浓浓度度度度的的的的总总总总和和和和称称称称为为为为碳碳碳碳酸碱度酸碱度酸碱度酸碱度，单位为，单位为，单位为，单位为mol/dmmol/dm3 3或或或或mol/kgmol/kg，通常以符号，通常以符号，通常以符号，通常以符号CACA表示：表示：表示：表示：CA=[HCOCA=[HCO3 3- -]+2[CO]+2[CO3 32-2-] ]=PA-[B(OH)=PA-[B(OH)4 4- -]-[OH]-[OH- -]+[H]+[H+ +] ]ØØ对对对对于于于于天天天天然然然然海海海海水水水水，，，，碳碳碳碳酸酸酸酸碱碱碱碱度度度度对对对对总总总总碱碱碱碱度度度度的的的的贡贡贡贡献献献献通通通通常常常常占占占占90%90%以以以以上上上上（（（（96.5%96.5%）））），因此是总碱度的最重要组分。

因此是总碱度的最重要组分因此是总碱度的最重要组分因此是总碱度的最重要组分2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度v总碱度的地球化学性质总碱度的地球化学性质总碱度的地球化学性质总碱度的地球化学性质ØØ海海海海水水水水中中中中的的的的总总总总碱碱碱碱度度度度与与与与质质质质量量量量、、、、盐盐盐盐度度度度等等等等参参参参数数数数类类类类似似似似，，，，是是是是一一一一个个个个具具具具有有有有保保保保守守守守性性性性质质质质的的的的参参参参数数数数例例例例如如如如，，，，如如如如果果果果总总总总碱碱碱碱度度度度以以以以mol/kgmol/kg单单单单位位位位来来来来表表表表示示示示的的的的话，则话，则话，则话，则海水总碱度将不随温度、压力的变化而变化海水总碱度将不随温度、压力的变化而变化海水总碱度将不随温度、压力的变化而变化海水总碱度将不随温度、压力的变化而变化ØØ两个不同两个不同两个不同两个不同水团混合水团混合水团混合水团混合所形成的总碱度也可依据简单的加权平所形成的总碱度也可依据简单的加权平所形成的总碱度也可依据简单的加权平所形成的总碱度也可依据简单的加权平均获得均获得均获得均获得MMmm⋅ ⋅ ⋅ ⋅TATAmm =M=M1 1⋅ ⋅ ⋅ ⋅TATA1 1+M+M2 2⋅ ⋅ ⋅ ⋅TATA2 2   TATAmm=(M=(M1 1⋅ ⋅ ⋅ ⋅TATA1 1+M+M2 2⋅ ⋅ ⋅ ⋅TATA2 2)/M)/Mmm ØØMM1 1、、、、MM2 2、、、、MMmm分分分分别别别别代代代代表表表表水水水水团团团团1 1、、、、水水水水团团团团2 2和和和和混混混混合合合合水水水水团团团团的的的的质质质质量量量量；；；；TATA1 1、、、、TATA2 2、、、、TATAmm分分分分别别别别代代代代表表表表水水水水团团团团1 1、、、、水水水水团团团团2 2和和和和混混混混合合合合水水水水团团团团的的的的总总总总碱碱碱碱度。

度2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度ØØ开开开开阔阔阔阔大大大大洋洋洋洋海海海海水水水水TATA与与与与氯氯氯氯度度度度的的的的比比比比值值值值通通通通常常常常称称称称为为为为“ “比比比比碱碱碱碱度度度度” ”或或或或“ “碱碱碱碱氯氯氯氯系系系系数数数数” ”，，，，它它它它和和和和海海海海水水水水中中中中主主主主要要要要成成成成分分分分浓浓浓浓度度度度之之之之间间间间的的的的比比比比值值值值一一一一样样样样呈呈呈呈现现现现近近近近似似似似恒恒恒恒定定定定，，，，可可可可作作作作为为为为划划划划分分分分水水水水团团团团和和和和作作作作为为为为河河河河口口口口海海海海区区区区水水水水体体体体混混混混合合合合的的的的良良良良好指标ØØ从从从从地地地地球球球球化化化化学学学学的的的的观观观观点点点点看看看看，，，，总总总总碱碱碱碱度度度度实实实实际际际际上上上上代代代代表表表表的的的的是是是是海海海海水水水水中中中中保保保保守守守守性阳离子与保守性阴离子的电荷差别性阳离子与保守性阴离子的电荷差别性阳离子与保守性阴离子的电荷差别性阳离子与保守性阴离子的电荷差别。

[Na[Na+ +]+2[Mg]+2[Mg2+2+]+2[Ca]+2[Ca2+2+]+[K]+[K+ +]+ ]+  +[H] +[H]F F-[Cl-[Cl-]-[2SO]-[2SO4 42-2-]-[NO]-[NO3 3-]-[HCO]-[HCO3 3-]-2[CO]-2[CO3 32-2-]-[B(OH)]-[B(OH)4 4-]-[OH]-[OH-]- ]- =0=02024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度S=35S=35天然海水中保守性离子的浓度及其电荷浓度天然海水中保守性离子的浓度及其电荷浓度天然海水中保守性离子的浓度及其电荷浓度天然海水中保守性离子的浓度及其电荷浓度ØØ如如如如果果果果仅仅仅仅是是是是海海海海水水水水温温温温度度度度与与与与压压压压力力力力发发发发生生生生变变变变化化化化，，，，由由由由于于于于保保保保守守守守性性性性离离离离子子子子的的的的浓浓浓浓度不受影响，因此总碱度不会发生变化度不受影响，因此总碱度不会发生变化度不受影响，因此总碱度不会发生变化度不受影响，因此总碱度不会发生变化ØØCOCO2 2在在在在海海海海气气气气界界界界面面面面的的的的交交交交换换换换以以以以及及及及海海海海洋洋洋洋生生生生物物物物对对对对COCO2 2的的的的吸吸吸吸收收收收和和和和释释释释放放放放不不不不会会会会影影影影响响响响总总总总碱碱碱碱度度度度，，，，因因因因为为为为在在在在这这这这些些些些过过过过程程程程中中中中保保保保守守守守性性性性离离离离子子子子浓浓浓浓度度度度没没没没有有有有发发发发生变化。

生变化2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度v二、影响总碱度的海洋学过程二、影响总碱度的海洋学过程ØØ1 1、盐度的影响、盐度的影响、盐度的影响、盐度的影响ØØ由由由由于于于于海海海海水水水水中中中中保保保保守守守守性性性性阳阳阳阳离离离离子子子子和和和和保保保保守守守守性性性性阴阴阴阴离离离离子子子子的的的的电电电电荷荷荷荷数数数数差差差差随随随随盐盐盐盐度度度度的的的的变变变变化化化化而而而而变变变变化化化化，，，，因因因因此此此此海海海海水水水水总总总总碱碱碱碱度度度度与与与与盐盐盐盐度度度度密密密密切切切切相相相相关ØØ海海海海洋洋洋洋盐盐盐盐度度度度主主主主要要要要受受受受控控控控于于于于降降降降雨雨雨雨、、、、蒸蒸蒸蒸发发发发、、、、淡淡淡淡水水水水输输输输入入入入、、、、海海海海冰冰冰冰的的的的形形形形成成成成与与与与融融融融化化化化等等等等，，，，因因因因而而而而这这这这些些些些过过过过程程程程也也也也会会会会导导导导致致致致海海海海水水水水总总总总碱碱碱碱度度度度的的的的变化2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度v二、影响总碱度的海洋学过程二、影响总碱度的海洋学过程ØØ2 2、、、、CaCOCaCO3 3的沉淀与溶解的沉淀与溶解的沉淀与溶解的沉淀与溶解ØØCaCOCaCO3 3的的的的沉沉沉沉淀淀淀淀会会会会导导导导致致致致海海海海水水水水中中中中CaCa2+2+浓浓浓浓度度度度的的的的降降降降低低低低，，，，由由由由此此此此导导导导致致致致保保保保守守守守性性性性阳阳阳阳离离离离子子子子与与与与保保保保守守守守性性性性阴阴阴阴离离离离子子子子之之之之间间间间的的的的电电电电荷荷荷荷数数数数差差差差减少，海水总碱度降低。

减少，海水总碱度降低减少，海水总碱度降低减少，海水总碱度降低ØØ1 1 mol mol CaCOCaCO3 3的的的的沉沉沉沉淀淀淀淀将将将将使使使使海海海海水水水水DICDIC降降降降低低低低1 1 molmol，，，，总总总总碱碱碱碱度度度度降降降降低低低低2 2 molmol；；；；反反反反之之之之，，，，1 1 mol mol CaCOCaCO3 3的的的的溶溶溶溶解解解解将将将将使使使使海海海海水水水水DICDIC增加增加增加增加1 mol1 mol，总碱度增加，总碱度增加，总碱度增加，总碱度增加2 mol2 molØØDICDIC：溶解无机碳；：溶解无机碳；：溶解无机碳；：溶解无机碳；DOCDOC：溶解有机碳溶解有机碳溶解有机碳溶解有机碳2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度v二、影响总碱度的海洋学过程二、影响总碱度的海洋学过程ØØ3 3、、、、氮氮氮氮的的的的生生生生物物物物吸吸吸吸收收收收和和和和有有有有机机机机物物物物再再再再矿矿矿矿化化化化过过过过程程程程中中中中溶溶溶溶解解解解无无无无机机机机氮氮氮氮的的的的释释释释放放放放产生小的影响；产生小的影响；产生小的影响；产生小的影响；ØØ海海海海洋洋洋洋生生生生物物物物吸吸吸吸收收收收硝硝硝硝酸酸酸酸盐盐盐盐伴伴伴伴随随随随着着着着OHOH- - - -的的的的产产产产生生生生，，，，因因因因而而而而总总总总碱碱碱碱度度度度增增增增加加加加，，，，每吸收每吸收每吸收每吸收1 mol1 mol的的的的NONO3 3- -，海水总碱度增加，海水总碱度增加，海水总碱度增加，海水总碱度增加1mol1mol；；；；ØØ海洋生物吸收氨盐伴随着海洋生物吸收氨盐伴随着海洋生物吸收氨盐伴随着海洋生物吸收氨盐伴随着HH+ +的产生，海水总碱度降低的产生，海水总碱度降低的产生，海水总碱度降低的产生，海水总碱度降低；；；；ØØ尿素的吸收对总碱度没有影响。

尿素的吸收对总碱度没有影响尿素的吸收对总碱度没有影响尿素的吸收对总碱度没有影响ØØ生生生生源源源源有有有有机机机机物物物物再再再再矿矿矿矿化化化化过过过过程程程程对对对对海海海海水水水水总总总总碱碱碱碱度度度度的的的的影影影影响响响响与与与与上上上上述述述述氮氮氮氮的的的的生生生生物吸收刚好相反物吸收刚好相反物吸收刚好相反物吸收刚好相反2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度v三、海洋总碱度的变化三、海洋总碱度的变化世界大洋表世界大洋表世界大洋表世界大洋表层层水水水水总总碱度（碱度（碱度（碱度（μmol/kgμmol/kg）的空）的空）的空）的空间间分布分布分布分布2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度v太平洋太平洋P15断面海水总碱度的空间分布断面海水总碱度的空间分布2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度大西洋、太平洋表层水大西洋、太平洋表层水NTA随纬度的变化随纬度的变化归归一化的一化的一化的一化的总总碱度碱度碱度碱度（（（（NTANTA）：）：）：）：参见参见参见参见pp77pp77S SN NN NS S2024/9/14§4-§4-3 3 海水海水海水海水总总碱度碱度碱度碱度北大西洋和北太平洋总碱度和北大西洋和北太平洋总碱度和NTA的垂直变的垂直变化化2024/9/14第四章第四章第四章第四章第四章第四章 作业题作业题作业题作业题作业题作业题ØØ①①①① 试试分分分分析析析析海海海海水水水水中中中中CaCOCaCO3 3的的的的溶溶溶溶解解解解、、、、颗颗粒粒粒粒有有有有机机机机物物物物的的的的再再再再矿矿化化化化这这两两两两个个个个过过程程程程对对海水中的海水中的海水中的海水中的TCOTCO2 2和和和和AlkAlk将分将分将分将分别产别产生什么生什么生什么生什么样样的影响。

的影响ØØ②②②② 试试计计算算算算温温温温度度度度为为25°C25°C，，，，S S=35=35，，，，P P=1 =1 atmatm条条条条件件件件下下下下，，，，pH=8.2pH=8.2，，，，T TCO2CO2=2 =2 mmol/kgmmol/kg的的的的海海海海水水水水中中中中COCO2 2(aq)(aq)、、、、HCOHCO3 3- -、、、、COCO3 32-2-的的的的浓浓度度度度（（（（假假假假设设在在在在该该温温温温、、、、盐盐、、、、压压力力力力条条条条件件件件下下下下碳碳碳碳酸酸酸酸的的的的一一一一、、、、二二二二级级解解解解离离离离常常常常数数数数分分分分别为别为p pK K1 1'=5.86'=5.86，，，，p pK K2 2'=8.92'=8.92）ØØ③③③③ 试试分分分分析析析析人人人人类类来来来来源源源源COCO2 2输输入入入入对对海海海海水水水水总总碱碱碱碱度度度度和和和和方方方方解解解解石石石石补补偿偿深深深深度（度（度（度（CCDCCD）的影响2024/9/14海洋化学海洋化学海洋化学海洋化学vv课课课课程章程章程章程章节节节节安排安排安排安排ØØ第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论ØØ第二章第二章第二章第二章 海水的化学组成海水的化学组成海水的化学组成海水的化学组成ØØ第三章第三章第三章第三章 海水中的溶解气体海水中的溶解气体海水中的溶解气体海水中的溶解气体ØØ第四章第四章第四章第四章 海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系海水中二氧化碳－碳酸盐体系ØØ第五章第五章第五章第五章 主要生涯要素的生物地球化学循环主要生涯要素的生物地球化学循环主要生涯要素的生物地球化学循环主要生涯要素的生物地球化学循环ØØ第六章第六章第六章第六章 海洋中的痕量金属海洋中的痕量金属海洋中的痕量金属海洋中的痕量金属ØØ第七章第七章第七章第七章 海洋有机地球化学海洋有机地球化学海洋有机地球化学海洋有机地球化学ØØ第八章第八章第八章第八章 同位素海洋化学同位素海洋化学同位素海洋化学同位素海洋化学2024/9/14Thank You!2024/9/14。