化学海洋学
化学海洋学旨在探究海水的组成及其原因——追踪溶解的盐类、气体、营养物质和碳，这些物质决定了海洋的成分，并将其与大气、海底和生命联系起来。
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Definition
化学海洋学是研究海水化学成分以及控制海洋中溶解和颗粒物质分布与循环的物理、生物和地质过程的学科。
Scope
该领域涵盖海水的常量离子组成和盐度、海洋碳酸盐系统和海洋酸化、溶解氧和营养物质的循环、碳、氮和其他元素的生物地球化学循环，以及海洋、大气、沉积物和生物群之间的化学交换。
Sub-topics
Core questions
- 为什么海水在盐度变化的情况下，其主要离子的比例仍几乎保持不变？
- 碳酸盐系统如何缓冲海水pH值，海洋酸化又如何改变它？
- 什么控制着海洋中溶解氧和限制性营养物质的分布？
- 生物、物理和地质过程如何耦合以循环碳和其他元素？
Key theories
- 组成恒定性
- 海水的常量离子在全球范围内以几乎固定的比例存在（与马塞特和迪特马尔相关的原理），因此单一的保守性质——盐度——表征了其整体组成。
- 海水碳酸盐缓冲作用
- 二氧化碳、碳酸氢盐和碳酸根离子之间的平衡缓冲着海洋pH值并控制着无机碳的储存，使碳酸盐系统成为海洋在气候中作用的核心。
- 雷德菲尔德化学计量学
- 海洋有机质以碳、氮和磷的特征比例形成和衰变，将生物生产与整个海洋中营养物质和氧气的分布联系起来。
Clinical relevance
海洋化学控制着海洋对人为二氧化碳的吸收和海洋酸化的进程，决定低氧“死亡区”扩散的氧气收支，以及维持渔业的营养物质供应，使其成为气候和海洋资源管理的核心。
History
系统的海洋化学始于19世纪80年代迪特马尔对“挑战者”号考察队样本的分析，证实了海水主要离子比例的近乎恒定性。20世纪中叶雷德菲尔德的研究将营养物质的化学与生物学联系起来，随后GEOSECS和WOCE等全球调查项目绘制了海洋的化学场。
Key figures
- Alfred Redfield
- William Dittmar
- Lars Gunnar Sillen
Related topics
Seminal works
- pilson2013
- sarmientoGruber2006
Frequently asked questions
- 为什么海洋是咸的？
- 河流和热液系统将溶解的离子输送到海洋，它们在那里积累，因为水主要通过蒸发离开；经过地质时间，这产生了海水特有的盐度和离子组成。
- 海洋是如何变得更酸的？
- 当海洋吸收大气中的二氧化碳时，气体与海水反应形成碳酸，降低pH值并减少壳类生物所需的碳酸根离子。