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    海洋是一個龐大而復(fù)雜的體系，在這里不停地發(fā)生著各種各樣的現(xiàn)象。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（無機的、有機的），或以膠體狀態(tài)存在，它們都各自表現(xiàn)其獨特的性質(zhì)，各有各的歸宿，茲對海洋中復(fù)雜的過程作一分析，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動。在水的運動方面，除大規(guī)模的海流以外，還有由潮汐而造成的潮流。水的運動在水平方向上是顯著的，然而也有鉛直方向的流動即沉降流和上升流。這些一般都稱之為平流。除平流外還有因所謂渦動擴散作用使水發(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，因為保持靜力學(xué)上的穩(wěn)定，上下層水的混合是極因難的。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，因為水迅速地混合著，所以這部分也稱為混合層。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)為為混合層中水的平均停留時間是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，在兩不同水體眥鄰處，構(gòu)成所謂潮隔，相互間能持續(xù)相當(dāng)長的時間。在不連續(xù)面上，緩慢地進行著水的收斂或發(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動所控制。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，這是因為海洋中有機物的生產(chǎn)全靠光來進行。光所所達到的深度因海域而不同，最大限度可能在500～600米。但是光用于有機物生產(chǎn)的有效深度最多是100米到200米，該層被稱為真光帶（ 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)然還有無數(shù)由酶催化而不斷進行的反應(yīng)。
    生成膠體的過程也是重要的。膠體中無機物和有機物都有。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維持的。關(guān)于存在于海海中的物質(zhì)的螯合和絡(luò)合反應(yīng)，今后也必須進行研究。海水中著名的絡(luò)離子是鈾，在鈾酰（UO³⁺₂）和碳酸根離子（CO^2-₃）之間生成非常穩(wěn)定的絡(luò)離子UO₂（CO₃）^2-₂，UO₂（CO₃）^4-₃等等。
    生物學(xué)因素
    海洋表層為所所謂真光帶，在那那里由光合作用進行著從無機物向有機物的轉(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數(shù)的植物、動物和微生物。這些生物還將大量的有機化合物供給海洋，并把整個海洋作為一個生物化學(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)。

f=C_b/C_w

    式中：C_b是生物體中該元素的濃度，C_w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)為生物的運動還起著輸送物質(zhì)的作用，有的魚類竟能移動數(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)礁上進行了大規(guī)模核武器試驗，引起了魚類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（離魚體10厘米處每分鐘計數(shù)10次以上者）。
    在圖2．1中，用點表示出來的就是捕到按規(guī)定應(yīng)予拋棄的魚的地點。該圖中所揭示的事實應(yīng)該是相當(dāng)驚人的。1954年春夏期間，這些點聚集于赤道附近，而從夏到秋就北上到日本列島附近，實際上波及到北緯40°。這就是說游魚能把放射性物質(zhì)從赤道附近運送到北緯40°之遠(yuǎn)。

    一旦進入海中的物質(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決定的。因為這些主要因素并不是單獨地而是復(fù)合在一起起作用，所以解析起來是相當(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，因而作出的解釋過于簡單化。例如，就某元素在海中鉛直分布的解釋而言，常常想把某觀測點上層和下層的分布輕易地直接聯(lián)系起來加以理解。須知：在某一觀測點的鉛直分布是全部深度上的水平移流的結(jié)果，是時間性的剖面圖。