海洋化學研究什么時候 海洋技術與海洋科學的區(qū)別
海洋化學的簡介，中國海洋研究史的化學，世界海洋研究史的海洋學建立和發(fā)展時期，化學海洋學的研究方向。
本文導航
海洋化學研究的內容是什么
海洋化學的研究，30年代青島觀象臺有膠州灣進行鹽度、pH、硅酸鹽等測定，40年代，朱樹屏結合海區(qū)生物生產力研究，在海洋化學方面作了許多研究工作。建國后，海洋化學研究工作受到重視。50年代，開始了海洋化學的全面調查工作。1958～1960年，中國科學院海洋研究所等單位在渤海、黃海、東海和南海進行了海水氯度、鹽度、溶解氧、pH、硅酸鹽、磷酸鹽等要素的含量和分布變化的普查工作，并對中國近海的水化學特征進行了比較系統(tǒng)的分析研究。80年代，青島海洋化學研究，已經從描述性工作進入到元素形態(tài)、遷移機制、界面通量和物質平衡的研究，從定性研究發(fā)展到定量研究。海洋水文化學研究 海洋水文化學，是隨著海洋調查的開展而逐步發(fā)展起來的。50年代初，結合局部海區(qū)的漁場調查，中國科學院海洋研究所和黃海水產研究所等單位進行了海水營養(yǎng)鹽分析。50年代末，利用全國海洋普查化學資料，國家科委海洋組辦公室組織力量全面開展了近海水域中各種化學要素（氯度、鹽度、溶解氧、pH、磷酸鹽、硅酸鹽、硝酸鹽等）的含量、分布、變化以及其與海洋生物、水文、地質環(huán)境的關系，總結了各海區(qū)的水化學特點。重點研究了長江口、黃河口、珠江口、膠州灣、渤海灣等重要河口和海灣的水文化學特征；研究了河口海水的化學組成、分布的數(shù)學模式；對基本化學要素的分布、變化機制作了較深入的分析研究。研究工作取得了不少成果，為物理海洋學研究和海洋資源開發(fā)提供了必要的資料。海洋資源化學研究 60年代，中科院海洋研究所、國家海洋局一所、山東海洋學院，主要研究從海水或海水制鹽苦鹵分離、提取化學資源的技術及其有關理論問題。海水制鹽苦鹵資源綜合利用方面，已經研究了30多種化學產品的提取技術和方法。其中，可工業(yè)化生產的有氯化鉀、溴素、硼酸、氯化鎂、硫酸鎂等10幾種。海水提鈾的研究 60年代中期開始研究，70年代以后進展較快。山東海洋學院、中國科學院海洋所等單位對100多種無機和有機吸附劑進行了篩選，選用了水合氧化鈦、堿式碳化鋅、硫化鋁、氫氧化鋁、硫酸鈦等無機吸附劑和一些離子交換樹脂等有機吸附劑進行提鈾試驗。此外，還開展了吸附法海水提碘、空氣吹溴和吸附提溴的研究。海洋地球化學與物理化學研究 60年代中期，中國科學院海洋研究所等單位開展了河口硅酸鹽物理化學過程的研究。重點研究河口硅酸鹽含量變化及其在水合氧化物的有為附過程、海水基本物質物理化學性質，用數(shù)學模式分析硅酸鹽在河口的分布、轉移規(guī)律的數(shù)學模式等。70年代以來，開展了海洋地球化學過程的平衡與動力學問題，不同海域沉積物中重金屬污染情況和沉積物中地球化學要素分布、變化規(guī)律的研究以及部分海底沉積物中地球化學要素分布特征的研究。還進行了長江口水質和底質中營養(yǎng)鹽、重金屬和有機氯的分布特征等研究。海洋環(huán)境化學研究 中國科學院海洋研究所等單位較早開始對中國海洋放射性元素分布變化規(guī)律的研究。80年代，中國科學院海洋研究所和國家海洋局第一海洋研究所等單位深入開展了放射性核素在海洋中的存在形式和遷移變化規(guī)律、放射性同位素稀釋因子、海水自凈能力以及放射性微量元素測定分析方法等研究。還評價了渤海區(qū)放射性污染源和污染狀況。隨著海洋污染調查研究的進展，海洋環(huán)境化學的研究逐步深入。中國科學院海洋研究所及有關單位研究了中國近海各種污染的含量、分布和遷移規(guī)律；通過實驗室模擬，研究各種海洋污染物以不同形式從大氣、陸地進入海水，埋入海底沉積層，進入海洋生物體再返回大氣、陸地的過程和運動規(guī)律；污染物質隨陸地徑流入海后的港灣、河口發(fā)生的物理化學作用等。
海洋技術與海洋科學的區(qū)別
① 海洋水文化學研究50年代初，結合局部海區(qū)的漁場調查，進行了海水營養(yǎng)鹽分析。其后，全面開展了近海水域中各種化學要素含量、分布、變化以及它們與海洋生物、水文地質環(huán)境的關系，總結了各海區(qū)的水化學特點。② 海洋資源化學研究研究了從海水或海水制鹽苦鹵中分離、提取化學資源的技術及有關的理論問題。研究了30多種海水化學產品的提取技術和方法，其中可進行工業(yè)化生產的有氯化鉀、溴素、硼酸、氯化鎂、硫酸鎂等十多種。海水淡化也已進入工業(yè)化生產。③ 海洋地球化學與物理化學研究重點研究了河口硅酸鹽含量變化及其在水合氧化物的吸附過程、海水基本物質物理化學性質，用數(shù)學模式分析硅酸鹽在河口的分布、轉移規(guī)律等。70年代以后，還研究了海洋地球化學過程的平衡與動力學問題，不同海域沉積物中重金屬污染和沉積物中地球化學要素分布、變化規(guī)律，以及部分洋底沉積物中地球化學要素分布特征。海洋環(huán)境化學主要在海洋放射性污染方面進行了研究。
海洋最新研究
（19～20世紀50年代）這個時期，世界性的海洋考察活動日益增多，海洋學領域的研究在深度和廣度上都獲得較大發(fā)展，并獨立成為一門學科。這個時期可以分為兩個大的發(fā)展階段：“挑戰(zhàn)者”號階段和“流星”號階段?！疤魬?zhàn)者”號階段 通常稱為“挑戰(zhàn)者”號時代，包括整個19世紀。此時海洋科學考察從個體單項發(fā)展為綜合性的，海洋學開始逐漸形成。這個階段最重要的事件是英國“挑戰(zhàn)者”號考察，此外還有“前進”號北極海探險等。 從19世紀初到1872年。這時的考察已不同于第一個時期的航海探險，明確以海洋科學考察為主，但往往以個體單學科的考察為主。較為重要的考察和成果如下：① 1831～1836年英國“貝格爾”號環(huán)球探險。它歷時5年，經歷了大西洋、印度洋和太平洋。英國科學家、生物進化論者C.R.達爾文參加了這次考察。根據這次考察所得的資料，達爾文解釋了珊瑚礁的成因，提出了有關海底運動的論述，并于1859年出版了《物種起源》。這次考察所獲得的資料，由“貝格爾”號船長F.羅伊和達爾文整理編纂成《“貝格爾”號航海報告》（4卷）。② 1839～1843年英國J.C.羅斯的南極海域探險。羅斯在南緯27°16′、西經17°29′海域測得2425英尋（約4438米）的深度，創(chuàng)造了當時深海測深的記錄。同時，羅斯在南極海域的深海生物取樣中，發(fā)現(xiàn)了與J.羅斯數(shù)年前在北大西洋發(fā)現(xiàn)的同樣的海底生物，從而提出了整個大洋的底層水具有相同特性的結論。J.C.羅斯還發(fā)現(xiàn)了南磁極。③ 1842～1847年，美國海軍上尉M.F.莫里系統(tǒng)地研究了大洋的風和海流，并根據這些記錄繪制成海圖。于1855年出版了《海洋自然地理學》，為人們提供了第一部海洋學經典著作。于1854年出版了第一幅北大西洋海盆的水深圖，為鋪設大西洋海底電纜提供了科學依據。④ 英國海洋生物學創(chuàng)始人E.福布斯對西歐、南歐、北非等海域的生物進行了多次考察和研究。他按照不同的深度將愛琴海分成8個帶，第一次提出海洋生物分布的分帶概念；認為深度越大，生物越少，550米以下為無生物帶。1836年，C.G.愛倫貝格發(fā)現(xiàn)歐洲大陸的許多巖石中都含有硅藻、海綿和放射蟲等海洋生物殘骸，認為生物大量沉積海底是形成這些沉積巖的原因，指出這樣的沉積物現(xiàn)在還在形成。1860年“斗犬”號(Bulldog)在從地中海2200米深處打撈上來的電纜上，發(fā)現(xiàn)附有大量珊瑚類生物和軟體動物。這一發(fā)現(xiàn)打破了福布斯關于海中550米以下是無生物帶的結論。1868年，英國“閃電”號(Lightening)在設得蘭群島和法羅群島之間海域1100米深處采集了大量的生物。1869～1870年，英國“豪豬”號 (Porcupine)在愛爾蘭西部、比斯開灣和法羅水道一帶1800～4464米深水處取樣16次，每次取樣都獲得相當多的生物，尤其是采到了被認為是白堊紀以后已經絕種的海膽。1872年C.W.湯姆孫根據“閃電”和“豪豬”號的考察結果，撰寫了當時權威的海洋學著作《深?！?。⑤ 19世紀50年代以后，鋪設海底電纜的工作促進了海洋測深的調查。1856年，鋪設海底電纜專用調查船“阿爾奇克”號在北美東岸和愛爾蘭西岸之間進行了測深，確認了北大西洋中央海脊的存在，并建議沿這條海脊鋪設海底電纜。1857年“獨眼巨人”號、1858和1860年“戈爾崗”號、“斗犬”號先后在北大西洋進行了測深調查。 在英國皇家學會的支持下，C.W.湯姆孫率領“挑戰(zhàn)者”號于1872年 12月啟航，至1876年5月返航，三年半的時間，共航行12萬多公里。在太平洋、大西洋、印度洋和南極海數(shù)百個站位進行了測深、測溫、采水、取樣、拖網等，采集到大量海洋生物標本、底質標本以及海水樣品。這次航海采集到很多深海珍奇動物標本，包括夏威夷群島北方海域5500米以下的動物，測得太平洋馬里亞納海溝的深度數(shù)據(8180米)?！ 疤魬?zhàn)者”號考察不但開創(chuàng)了海洋綜合調查的時代，而且獲得了十分豐富的海洋資料。幾十位科學家潛心研究了20多年才完成考察報告的編寫，共計50卷、29500多頁，為海洋學的建立奠定了堅實的基礎。在海洋生物方面，發(fā)現(xiàn)4400多個新種，提供了從表層到海底的海洋動物學知識。在海洋地質方面，重要成果是發(fā)現(xiàn)了深海軟泥和紅粘土，并采集到了錳結核。在海洋物理方面，除了調查海流和氣象外，主要成就有：①根據地磁測定的結果，掌握了航海羅盤儀的偏差；②繪制了等深線圖；③發(fā)現(xiàn)180多米以下的水溫受季節(jié)影響不大，溫度變化極??；④認為大洋底的水溫在大范圍內基本相同，但在不同的海區(qū)也顯示出特定的值；⑤確定了島嶼和險巖準確的位置。在海水化學方面，W.迪特馬爾對海水進行了全面的、完整的分析，從理論上證實了J.G.福希哈默爾于1865年提出的不論海水中含鹽量的絕對值大小如何，其各種主要化學成分之間的相對含量是恒定的原理。在挑戰(zhàn)者”號進行觀測以前，一般都認為深海海水比重很大，投入海里的重物不會沉入海底?！疤魬?zhàn)者”號考察否定了這一論點?！疤魬?zhàn)者”號考察激起了各國海洋考察的熱潮，德國“羚羊”號(1874～1876)、俄國“勇士”號(1886～1889)進行了環(huán)球考察，奧地利“極地”號(1890～1898)在紅海和地中海考察，美國“布萊克”號在加勒比海考察（1877～1886），但其中最為著名的是挪威海洋學家F.南森的北極海探險。 1925～1927年，德國流星”號(Meteor)考察船對南大西洋進行了歷時兩年零三個月的調查，這是繼英國“挑戰(zhàn)者”號之后的又一次劃時代的科學考察。這次考察以海洋物理學為主，采用了各種電子技術和近代科學方法，以觀測精確著稱。它首次應用電子回聲測深儀，獲得了7萬個以上的海洋深度數(shù)據；首次清晰地揭示了大洋底部起伏不平的輪廓；揭示了海洋環(huán)流和大洋熱量、水量平衡的基本概況。出版了16卷考察報告，包括海底、海洋物理、海洋化學、海洋生物、海洋氣象，以及內波觀測等內容。1929～1935年和1937～1938年，“流星”號還分別在冰島海域和東北大西洋進行了調查，弄清了極峰帶的復雜海況。通過幾個國家反復的同步調查，清楚地繪制出墨西哥灣流的續(xù)流。 為了進一步研究深海生物，丹麥“鎧甲蝦”號(Galathea)調查船于1950年10月至1952年9月，周航世界進行海洋調查?？疾礻犜诤５兹訒r，使用了12000米長的鋼絲繩，從大于10000米深的菲律賓海溝的底質中，采集到大量的活體微生物。1951年 7月，在10190米深的海底石塊上和附近海域采集到白色?？⒚利惖募t蝦、發(fā)光魚、水母、沙蠶類動物等，證實在1萬米的深處也棲息著生物；從3400～7200米的深海采集到大量烏黑的魚、青白的海星、海參、蝦、長腿蟹等珍貴生物，還采集到被人們認為早已絕種的活化石”新蝶貝(Neopilina)。根據采集到的樣品，他們發(fā)現(xiàn)生活在大于7000米深的超深海動物，與來自于2000～3000米深的海域和大陸坡的動物種不同，能夠適應巨大的水壓。在這次考察中，還首次采用14C法測定海洋生物初級生產力，并測量了深海地磁?！√K聯(lián)“勇士”號太平洋考察 1949～1958年，“勇士”號（Витязь）主要在太平洋考察。“勇士”號在考察中進行了測深，更正了遠東近海和太平洋水深圖，還發(fā)現(xiàn)了一些斷裂帶、海底山脈、海山等。在馬里亞納海溝發(fā)現(xiàn)了世界最深的查林杰海淵為11034米；在千島-勘察加海溝發(fā)現(xiàn)了深海淵（10382米）；在考察中取得了40米長的海底柱狀樣品，分析研究了長達1000萬年的地質史；發(fā)現(xiàn)了深層水在不斷流動，并在1000～3000米的深度上測量到速度高達30厘米/秒的強大層流；弄清了深海水強烈的垂直混合和數(shù)公里規(guī)模的浮游生物的垂直移動。調查結果表明，在1萬米以深的最深海溝處，也有許多種生物存在。1959年以后，“勇士”號還在印度洋從事考察。 其他考察 在這個階段還有美國卡內基”號、“鸚鵡螺”號、“貝爾德”號、“地平線”號，挪威“莫德”號，德國“高斯”號，丹麥“丹納-Ⅰ”和“丹納-Ⅱ”號，法國“法蘭西人”號和“帕斯”號，英國“發(fā)現(xiàn)-Ⅰ”和“發(fā)現(xiàn)-Ⅱ”號、“斯科列斯比”號、 “挑戰(zhàn)者-8”號，蘇聯(lián)“西比利亞科夫”號和“謝多夫”號破冰船、“羅蒙諾索夫”號、“鄂畢”號等，從事海洋考察活動。 主要成果 在海洋考察的基礎上，海洋學研究和理論取得了很多成果。例如，摩納哥阿爾貝大公一世的《大洋水深圖》（1904），V.W.?？寺娘L海流理論(1905)，A.L.韋格納的“大陸漂移說”(1912),A.霍姆斯的“地幔對流說”(1929) ，W.M.尤因首次進行海洋地震測量(1935)，S.?？寺l(fā)表《海洋動物地理學》(1935)，J.P.雅科布森和M.H.C.克努曾提出海水氯度新定義(1937)，H.H.赫斯發(fā)現(xiàn)海底平頂山(1946)，C.E.佐貝爾出版《海洋微生物學》(1946)，H.U.斯韋爾德魯普的大洋環(huán)流理論(1947)，H.M.施托梅爾的“西部邊界流理論”(1948)，F(xiàn).P.謝潑德的《海底地質學》(1948)，W.H.蒙克的“大洋漂流理論”(1950)等。其中斯韋爾德魯普等人撰寫的巨著《海洋》(1942)對這階段的成果作了較全面、深刻的概括。
海洋地質學有前途嗎
為了有效地進行綜合研究，從事化學海洋學的人員，它不僅必須是一個化學家，而且還必須具備海洋領域里的相關學科的知識。例如，物理海洋學、地質海洋學、生物海洋學和海洋氣象學和工程等更為廣泛、更為豐富的實際知識。海洋化學家需要闡明和解釋的是，發(fā)生在一個無比巨大反應器--海洋中的大量的、復雜的化學作用和變化過程。實際上，它包括了從海洋微生物，到鯨類在內的無數(shù)海洋生物有關的所有生物化學變化。從宏觀的水體循環(huán)過程和混合作用，到局部海區(qū)的物質化學變化過程。從海洋中存在著所有已知的含量非常之小，僅有水分子的百萬分之一天然元素，到種類繁多的有機大分子的形成和衰亡過程等，都是化學海洋學涉足的領域，因此，可以這樣說，整個海洋科學研究都與化學知識和相關的化學技術，有著十分密切的關系。這就是一般意義上的化學海洋學。當前，隨著研究的深入和廣泛，化學海洋學已從研究海水中元素和物質的含量、組成、分布為主要內容的研究，進入到以研究元素存在形式和它的化學性質階段，即海水化學模型研究階段；從均相水體的研究，發(fā)展到非均相界面的研究。這已成為世界許多國家化學海洋學研究的前沿。例如，國際海洋界普遍關注的海-氣界面、海底-海水界面、懸浮體-海水界面、生物體-海水界面、河水-海水界面等為主要內容的研究，同時，人們從多維時空入手，注重對全球變化直接發(fā)生關系的海洋生物地球化學過程，以及全球海洋通量研究?，F(xiàn)代化學海洋學的研究對象，已從原有的簡單無機物，發(fā)展到比較復雜的有機物、海洋高大分子化合物、懸浮離子的沉積物，以及海洋生物及其動植物尸體等。對研究對象來說，已從探討研究海洋的簡單化學過程，發(fā)展到多采用海洋學范圍以外的一些高新技術手段等。例如，中子活化分析、質譜儀、X射線熒光分析、原子吸收光譜測定法、放射化學分析法等技術，都被用來確定海水的組成及理化分析。除此之外，各種各樣的分析技術和方法，也被廣泛用于海水化學成分的測定。
