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目录 1

第一编　海水的物理化学 1

堀部纯男 坪田博行　松尾祯士 北野康 1

第1章　水是什么 1

1.1　水分子 3

1.1.1　组成 3

1.1.2　水分子的构造 4

1.1.3　水分子的振动 6

1.1.4　水分子的能量 10

1.2　冰 11

1.2.1　冰的结构 11

1.2.2　冰的多晶形 13

1.3　水 13

1.3.1　水的构造及径向分布函数 14

1.3.2　水的模式 17

1.3.3　热力学性质 22

1.3.4　P-V-T关系（状态方程式） 24

2.1.1　冰点 26

第2章　从溶液角度看海水 26

2.1　海水的依数性质 26

2.1.2　蒸汽压 28

2.1.3　渗透压 28

2.2　海水的密度 29

2.3　与输送现象有关联的性质 32

2.3.1　介电常数及其松弛时间 32

2.3.2　扩散 36

2.3.3　粘度 39

2.3.4 电导 44

2.4 电解质水溶液中的离子 45

2.5　水溶液内的平衡 49

2.6　活度系数与表观平衡常数 54

2.7　海水中物质的溶存状态 58

2.7.1　海水的离子强度及活度系数 59

2.7.2　气体和中性分子的溶解 61

2.7.3　CO2的溶解平衡与海水的pH 64

2.7.4　海水与沉积物之间的平衡及海水的pH 69

2.7.5　主要成分的溶存状态 70

2.7.6　微量成分的溶存状态 73

2.7.7　氧化还原平衡 76

2.7.8　沉淀的生成与溶解 77

2.7.9　与平衡的偏离 78

2.7.10　平均停留时间 80

第3章 地球上水的起源 82

3.1 引言 82

3.2　太阳系物质中含水量的比较 83

3.3　地球内部水以外的挥发性成分的存在量 89

3.4 从同位素地球化学角度看地球内部的水 92

3.5　地球的形成与水 97

3.5.1　关于原始大气的存在问题 97

3.5.2　关于地球的物质集积过程问题 99

3.6　向地表供水（脱气作用） 107

3.7　地球内部水的存在状态 110

第4章　海水的起源与进化 114

4.1 设想的原始海水化学组分——挥发性物质 114

4.2　原始海水的量 117

4.3　原始海水的化学组成 119

4.4　现在海水的化学组成是由什么样的机理决定的 123

4.5 从贝壳的Sr/Ca（含量比）和寒武纪沉积物来看古代海水的化学组成 127

4.6　从河水输送入海的物质量来看海水的化学组成 132

及海底扩张学说 132

4.7　小结 138

胜子 金森悟 冈部史郎 杉村行勇 140

1.1　海水的特性量 140

第1章　海水的循环 140

土屋瑞树 三宅泰雄 杉浦吉雄 猿桥 140

第二编　物质的循环 140

1.2　温度-盐度特性，水体和水型 144

1.3　海水不同特性量的分布频率 146

1.4　世界海洋的主要水型及海水的循环 150

1.4.1　地转流 151

1.4.2　观测资料的表示和揭示 155

1.4.3　世界海洋的主要水型 158

1.4.4　结语 177

2.1.1　物理因素 179

第2章　海洋中物质的输送和循环 179

2.1 前言 179

2.1.2　化学因素 180

2.1.3　生物学因素 181

2.1.4　海洋中元素的平均停留时间 183

2.2　海洋中营养盐的地球化学收支平衡 184

2.2.1　印度洋、太平洋和大西洋中营养盐含量 184

的巨大差异 184

2.2.2　海洋中磷和硅的循环 186

2.2.3　海洋中无机营养元素的生物地球化学收支平衡 191

2.2.4　关于生物活动指数 192

2.3　溶解氧的水平及铅直分布，氧极小层问题 193

2.3.1　海洋中氧的极小层 193

2.3.2　海水中的溶解氧与总二氧化碳 194

2.3.3　浮游生物量和溶解氧的关系 195

2.3.4　氧在深层为什么未饱和 196

2.3.5　来自空气中氧的侵入速度 199

2.3.6　氧极小层的出现 200

2.3.7　海水的力学运动与溶解氧的分析 201

2.4　海洋中天然放射性元素的生物地球化学收支平衡 204

2.4.1　放射性元素的生物地球化学收支平衡 204

2.4.2　钍和鑀的关系 205

2.4.3　鑀和镭的关系 210

2.4.4　天然放射性元素生物地球化学收支平衡的计算 211

2.4.5　生物对海水中天然放射性元素的影响 212

2.5 海水的年龄和平均停留时间（海水中14C的问题） 213

2.5.1　何谓海水的年龄 213

2.5.2　海洋中的放射性碳含量 216

2.5.3　海洋深层海水的年龄 218

2.6　海洋中人工放射性物质的动态 221

2.6.1　放射性物质在水平方向上的迁移 221

2.6.2　放射性物质的稀释 224

2.6.3　放射性物质在铅直方向上的迁移 226

第3章　海洋中物质的分布及其控制因素 235

3.1　气体 235

3.1.1　氧 235

3.2.1　碳酸物质 247

3.1.2　氧以外的气体 247

3.2　二氧化碳和碳酸物质 247

3.2.2　纯水中碳酸物质的平衡 248

3.2.3　海水中碳酸物质的平衡 249

3.2.4　天然水中的二氧化碳与溶解氧的关系 265

3.2.5　淡水中碳酸物质与溶解氧的关系 267

3.2.6　海洋中碳酸物质与溶解氧的关系 269

3.3　营养盐 275

3.3.1　何谓营养盐 275

3.3.2　磷酸盐 277

3.3.3　氮化合物 298

3.3.4　硅酸盐 303

3.4　非金属 306

3.4.1　分布及其控制因素 306

3.4.2　硼 311

3.4.3　砷 319

3.4.4　硫 328

3.4.5　氟 334

3.4.6　溴 337

3.4.7　碘 338

参考文献 338

3.5.1　主要元素和微量元素 341

3.5　金属 341

3.5.2　氯度和盐度 342

3.5.3 碱金属（Li,Na,K和Rb） 344

3.5.4　碱土金属（Mg,Ca和Sr） 345

3.5.5　铝和铁 349

3.5.6　铜和锌 351

3.5.7　钒和钼 353

3.5.8　锰 358

3.5.9　镍和钴 361

3.6　天然放射性元素 362

3.6.1　引言 362

3.6.2　海洋天然放射性元素的分类和存在量 363

3.6.3　原始核素 365

3.6.4　由宇宙射线生成的核素 377