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    海洋是一個(gè)龐大而復(fù)雜的體系，在這里不停地發(fā)生著各種各樣的現(xiàn)象，還發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。構(gòu)成海洋的主要成分是水，其中溶有“海鹽”而構(gòu)成電解質(zhì)溶液。除“海鹽”外，存在于地球上的元素，絕大部分都以微量的形式存在于海水之中。這些物質(zhì)或以離子狀態(tài)、或以化合物形式（無(wú)機(jī)的、有機(jī)的），或以膠體狀態(tài)存在，它們都各自表現(xiàn)其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，各有各的歸宿，茲對(duì)海洋中復(fù)雜的過(guò)程作一分析，大致如下：

物理因素

    不言而喻，在物理因素中與物質(zhì)的輸送和分布有關(guān)的最大因素是水的運(yùn)動(dòng)。在水的運(yùn)動(dòng)方面，除大規(guī)模的海流以外，還有由潮汐而造成的潮流。水的運(yùn)動(dòng)在水平方向上是顯著的，然而也有鉛直方向的流動(dòng)即沉降流和上升流。這些一般都稱(chēng)之為平流。除平流外還有因所謂渦動(dòng)擴(kuò)散作用使水發(fā)生混合。

    海洋的特征之一是海水的成層性。海水密度隨深度而增加，因?yàn)楸３朱o力學(xué)上的穩(wěn)定，上下層水的混合是極困難的。尤其是在表層附近有密度躍層，在躍層以上，水幾乎是等密度的，因?yàn)樗杆俚鼗旌现?，所以這部分也稱(chēng)為混合層。供給表層的物質(zhì)因密度躍層的阻礙，使之不容易進(jìn)到密度躍層之下，而該層以下的水也不能遷移到混合層中。一般認(rèn)為混合層中水的平均停留時(shí)間是5－7年。海洋的其它特征是在水平方向上還存在水體的不連續(xù)性。由密度不同所決定的水體間，構(gòu)成不連續(xù)面，在兩不同水體毗鄰處，構(gòu)成所謂隔，相互間能持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。在不連續(xù)面上，級(jí)慢地進(jìn)行著水的收放或發(fā)散。至于不連續(xù)面的形式，既有極鋒以及亞熱（寒）帶鋒那樣大規(guī)模的不連續(xù)面；亦有在沿岸常能見(jiàn)到的極小的不連續(xù)面。

    溶解或懸浮于海水中的物質(zhì)分布，很大程度上由水的運(yùn)動(dòng)所控制。此外，作為重要的物理因素尚有水溫。海水溫度隨深度增加而降低，這也是海洋的特征之一，這是由于最先接受熱源的是海洋表面的緣故，還可能是由于海洋常常趨于成層化、穩(wěn)定化而自然地要趨于平衡所產(chǎn)生的。水溫的不同決定著發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的速率。

    海中的光也是重要的因素，這是因?yàn)楹Ｑ笾杏袡C(jī)物的生產(chǎn)全靠光來(lái)進(jìn)行。光所達(dá)到的深度因海域而不同，最大限度可能在500～600米。但是光用于有機(jī)物生產(chǎn)的有效深度最多是100米到200米，該層層被稱(chēng)為真光帶（ euphotie zone）。

化學(xué)因素

     涉及物質(zhì)的輸送和循環(huán)的化學(xué)因素也是復(fù)雜的。在化學(xué)反應(yīng)方面從氧化、還原、沉淀那種比較單純的反應(yīng)，到有機(jī)物生產(chǎn)和生物分解等極為復(fù)雜的反應(yīng)均有，此外，當(dāng)然還有無(wú)數(shù)由酶催化而不斷進(jìn)行的反應(yīng)。

     生成膠體的過(guò)程也是重要的。膠體中無(wú)機(jī)物和有機(jī)物都有。因膠體表面的活性而吸附其它物質(zhì)，并根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的大小而發(fā)生懸浮或沉降作用，并參與物質(zhì)的鉛直輸送。

     在海中還進(jìn)行著離子交換作用，它積極參與粘土礦物的生成，此外，還有人認(rèn)為，海水中種種物質(zhì)的濃度也是由離子交換平衡來(lái)維持的。關(guān)于存在于海中的物質(zhì)的鰲合和絡(luò)合反應(yīng)，今后也必須進(jìn)行研究。海海水中中著名的絡(luò)離子是，在鈾酰（UO22+）和碳酸根離子（CO23-）之間生成非常穩(wěn)定的絡(luò)離子UO2（CO3)22-，UO2（CO3）43-等等。

生物學(xué)因素

     海洋表層為所謂真光帶，在那那里由光合作用進(jìn)行著從無(wú)機(jī)物向有機(jī)物的轉(zhuǎn)化。由于光合作用，最先產(chǎn)生的生物是多種浮游植物，然而在海洋里棲息著無(wú)數(shù)的植物、動(dòng)物和微生物。這些生物還將大量的有機(jī)化合物供給海洋，并把整個(gè)海洋作為一個(gè)生物化學(xué)的環(huán)境。

     生物在物質(zhì)的輸送和循環(huán)方面具有最大影響的是生物對(duì)元素的濃縮。作為生物濃縮元素的尺度，可采用濃縮系數(shù)（f）。

  cb

f=--  

  cw

     式中：Cb是生物體中該元素的濃度，C是該生物所居住的環(huán)境中該元素的濃度。各種元素的濃縮系數(shù)示于表2．1。

     生物還造成了許多沉積物，它們成了生物起源的礦物巖石的原料。由具有碳酸鈣貝殼的動(dòng)物遺骸和具有氧化硅骨骼的硅藻的遺骸等能形成石灰?guī)r和硅藻土。

     一般認(rèn)為生物的運(yùn)動(dòng)還起著輸送物質(zhì)的作用，有的魚(yú)類(lèi)竟能移動(dòng)數(shù)千公里之巨，1954年在位于太平洋赤道海域的維克尼·埃尼韋特克環(huán)礁上進(jìn)行了大規(guī)模核武器試驗(yàn)，引起了魚(yú)類(lèi)被放射性污染的不幸事件。日本政府命令拋棄具有高放射性能的魚(yú)（離魚(yú)體10厘米處每分鐘計(jì)數(shù)100次以上者）。

     在圖2．1中，用點(diǎn)表示出來(lái)的就是捕到按規(guī)定應(yīng)予拋棄的魚(yú)的地點(diǎn)。該圖中所揭示的事實(shí)應(yīng)該是相當(dāng)驚人的。1953年春夏期間，這些點(diǎn)聚集于赤道附近，而從夏到秋就北上到日本列島附近，實(shí)際上波及到北緯40°。這就是說(shuō)游魚(yú)能把放射性物質(zhì)從赤道附近運(yùn)送到北緯40°°之遠(yuǎn)。

     一旦進(jìn)入海中的物質(zhì)，它們的輸送、循環(huán)、分布就是由上述物理、化學(xué)、生物方面主要因素來(lái)決定的。因?yàn)檫@些主要因素并不是單獨(dú)地而是復(fù)合在一起起作用，所以解析起來(lái)是相當(dāng)困難的?；瘜W(xué)家常有的不足之處是缺乏海洋中這些復(fù)雜的主要因素有關(guān)的知識(shí)，因而作出的解釋過(guò)于簡(jiǎn)單化。例如，就某元素在海中鉛直分布的解釋而言，常常想把某觀測(cè)點(diǎn)上層和下層的分布輕易地直接聯(lián)系起來(lái)加以理解。須知：在某一觀測(cè)點(diǎn)的鉛直分布是全部深度上的水平移流的結(jié)果，是時(shí)間性的剖面圖。