地球上最主要的水體是海水，它是全球水循環(huán)的主要起點(diǎn)和歸宿，也是各大陸外流區(qū)的巖石風(fēng)化產(chǎn)物最終的聚集場(chǎng)所。海水體以及海洋中的各種組成物質(zhì)，構(gòu)成了對(duì)人類生存和發(fā)展有著重要影響的海洋環(huán)境。

一、海水的化學(xué)性質(zhì)

人們知道，關(guān)于海水的歷史，可以追溯到地殼形成的初期。在漫長(zhǎng)的歲月里，因?yàn)榈貧さ牟粩嘧兓蛷V泛的生物活動(dòng)，影響著海水化學(xué)成分的性質(zhì)。

1.海水的化學(xué)成分

海水是一種混合溶液，它的成分十分復(fù)雜。它所包含的物質(zhì)大體可分為三類:①溶解物質(zhì)，包括各種鹽類、有機(jī)化合物和溶解氣體；②氣泡；③固體物質(zhì)，包括有機(jī)固體、無機(jī)固體和膠體顆粒。在所有的海洋水中，有96%～97%是水，3%～4%是溶解于水中的各種化學(xué)元素和其他物質(zhì)，這些元素又可分為許多種類。

迄今為止，從海水中共發(fā)現(xiàn)80多種化學(xué)元素，但其含量差別很大。主要化學(xué)元素是氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、硅、氟共12種，含量約占全部海水化學(xué)元素總量的99.8%～99.9%，它們被稱為海水的大量元素。其他元素在海水中所占的比例非常小，都在1mg/L以下，它們被稱為海水的微量元素。海水中的化學(xué)元素有一個(gè)最大的特點(diǎn)，那就是上述12種主要離子濃度之間的比例幾乎不變，因此稱為海水組成的恒定性。它對(duì)計(jì)算海水鹽度能起到非常大的作用。溶解于海水中的元素大多數(shù)以鹽類離子的形式存在。海水中主要的鹽類含量差別很大。其中，氯化物含量最高，占鹽類總量的88.6%；其次是硫酸鹽，占總量的10.8%。

清澈透明的海水

那么，海水中的鹽分又是來自哪里呢?主要來源于兩方面:一是河流從大陸帶來。奔騰不息的河流在流入大海時(shí)，也將其所溶解的鹽類輸送到了海洋里，其成分雖與海水有所差別(海水中以氯化物為最多，河水中主要以碳酸鹽為主)，但是，因?yàn)樘妓猁}的溶解度小，流入海洋中能夠很快沉淀。另一方面，海洋生物大量地吸收碳酸鹽構(gòu)成骨骼、甲殼等，當(dāng)這些生物死后，它們的外殼、骨骼等就沉積在海底。這樣一來，就會(huì)大大降低海水中的碳酸鹽含量。硫酸鹽的收支近于平衡，而氯化物消耗最少。久而久之，由于生物作用，海水中的鹽分與河水就出現(xiàn)了明顯的區(qū)別。二是海水中的氯和鈉由巖漿活動(dòng)中分離得來。從海洋古地理研究和從古代巖鹽的沉積，以及最古老的海洋生物遺體都可證實(shí)古海水也是咸的?？偟膩碚f，這兩種來源是相輔相成、相互配合的。

2.海水中的氣體

海水中的氣體成分主要以氧和二氧化碳為主。大氣與海生植物的光合作用是海水中氧的主要來源。海水中的二氧化碳主要也來自大氣與海洋生物的呼吸作用及生物殘?bào)w的分解。因此，海水中的氧氣和二氧化碳的含量與大氣中的含量和海洋中生物的多少，有著密切的聯(lián)系。

當(dāng)海洋中的植物生長(zhǎng)茂盛、光合作用強(qiáng)烈時(shí)，水中的溶解氧含量多，二氧化碳少；當(dāng)生物殘?bào)w多、植物光合作用較弱時(shí)，水中二氧化碳含量多，氧含量少。當(dāng)海水的溫度增高時(shí)，海水中的氧含量減少；當(dāng)水溫下降時(shí)，海水中的氧含量就會(huì)增多。

海水中二氧化碳的溶解度十分有限，但海洋中的植物能夠消耗大量的二氧化碳，而且在微堿性環(huán)境中，海水中二氧化碳與鈣離子結(jié)合，還會(huì)生成碳酸鈣沉淀。這么一來，大氣中的二氧化碳就會(huì)不斷地溶于海水中，故海洋上或海岸邊的空氣總是無比新鮮。從這個(gè)角度來說，海洋可說是地球氣候的巨大調(diào)節(jié)器。

3.海水的鹽度

所謂海水鹽度，是指海水中全部溶解物質(zhì)與海水重量之比，通常以每千克海水中所含溶解物質(zhì)的克數(shù)來表示。世界大洋的平均鹽度約為35‰。海洋中的總鹽量一般都是比較固定的。但是，在不同的海區(qū)和同一海區(qū)的不同時(shí)刻，其鹽度是不同的。就海洋表面而言，鹽度主要受降水量、蒸發(fā)量的影響。蒸發(fā)使海水濃縮，降水使海水稀釋。降水量比蒸發(fā)量大的海區(qū)，一般鹽度較小，反之鹽度較大。

在世界大洋中，副熱帶海區(qū)的鹽度最大，其中大西洋在37‰以上、南太平洋在36‰以上、北太平洋在35.5‰以上、印度洋為35‰?？拷嗟篮透呔暥鹊暮^(qū)，鹽度會(huì)逐漸減小，南極海區(qū)小于34‰。最高鹽度值和最低鹽度值通常會(huì)出現(xiàn)在大洋邊緣的海域中，如紅海北部高達(dá)42.8‰，波羅的海的含鹽度只有15‰，其北部的波的尼亞灣含鹽量更低至3‰左右，稱為淡化海。我國(guó)渤海的含鹽度是24‰左右。

二、海水的物理性質(zhì)

海水的物理性質(zhì)主要包括溫度、密度、透明度、海冰等?，F(xiàn)簡(jiǎn)述于下:

1.海水溫度

度量海水熱量的一個(gè)重要指標(biāo)是海水的溫度，也是海洋熱能的一種表現(xiàn)形式。海洋熱能不僅驅(qū)動(dòng)大部分的大洋環(huán)流，而且還制約著海洋生物系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的速率。海洋熱量的收入，主要是來自太陽輻射的熱量。有研究表明，到達(dá)海面的太陽總輻射的年總量達(dá)1.26×1021～1.36×1021千焦。其中8%的熱量被反射回大氣，其他的全部被海水所吸收。海洋表面年平均溫度在2℃～30℃，全球海洋年平均水溫為17.4℃，相比全球年平均氣溫，要高出3.1℃。

在一年四季中，海洋表層的溫度并不穩(wěn)定。一般來說，低緯度海區(qū)的水溫，要高于高緯度海區(qū)的水溫。同一海區(qū)的水溫，在夏季高些，在冬季低些。水溫最高的是赤道海區(qū)。太平洋西部赤道兩側(cè)為最高，形成著名的西太平洋暖流。海洋溫度除有水平差異外，還會(huì)向深層逐漸降低，但上層降溫快，下層降溫慢，甚至趨向均勻。溫度隨深度而迅速降低的大洋水層稱為溫躍層，它是生物以及海水環(huán)流的一個(gè)重要分界面，它一般位于海面以下100～200米處。

2.海水密度

所謂海水密度，就是指單位體積內(nèi)所含海水的質(zhì)量。海水的密度要大于淡水的密度，約為1.022～1.028g/cm3，之所以比淡水的密度大，原因就是海水中含有許多溶解鹽類。此外，海水會(huì)隨著溫度、鹽度和氣壓的變化而變化。溫度升高時(shí)密度減小，鹽度增加時(shí)密度增大，氣壓加大時(shí)密度增大。這就是三者對(duì)海水密度的影響。

此時(shí)你可以想象一下，如果有一艘輪船從長(zhǎng)江口進(jìn)入大海，會(huì)發(fā)生什么樣的情況呢?很明顯，不管是在長(zhǎng)江還是在大海，同一艘輪船所需要的浮力都是相同的，都等于它的重量，不同的是需要排開液體的體積不同，因?yàn)楹Ｋ拿芏缺鹊螅?，只要排開較少體積的海水，就能獲得同樣的浮力，也就是說，輪船從長(zhǎng)江進(jìn)入大海時(shí)船體會(huì)自然而然地向上浮。

3.海水的透明度

自然世界中，并不是所有的海水都是清澈透明的，有些地方的海水清澈透明，陽光可以照射很深:但有些地方的海水則比較渾濁，陽光只能照射到很淺的海水。為了表示不同海域的海水能見程度，科學(xué)家們引進(jìn)了透明度的概念，即表示海水透明程度的一個(gè)量，它是人們衡量海水光學(xué)性質(zhì)的重要參考。

那么，該怎樣測(cè)量海水的透明度呢?首先要準(zhǔn)備一個(gè)直徑為30厘米的白色圓板，任何材質(zhì)都可以，但要保證它能沉入水中，這種圓盤被稱為透明度盤。其次在圓盤上系一根繩子，并在繩子上做好長(zhǎng)度標(biāo)記。然后把圓盤放入水中，讓它緩慢沉下去，不要讓圓盤過度傾斜。認(rèn)真觀察沉入水中的白色圓盤，直至看不見時(shí)，記下圓盤在水中的深度，這就是該處海水的透明度，也可以說是能見度深度。

很多因素都會(huì)影響海水的透明度，如海水的顏色、水中懸浮物、浮游生物、海水的渦動(dòng)、入海徑流，甚至天空的云量等。

往往遠(yuǎn)離海岸的海水透明度較高，靠近大陸的海水透明度較低。世界各大洋的透明度值并不是一樣的，平均來說，太平洋的水透明度比大西洋和印度洋的要高。

4.南極海冰

淡水結(jié)冰是在0℃，由于海水含鹽度較高，冰點(diǎn)要低于淡水。隨著海水中含鹽量的增大，海水的冰點(diǎn)降低，這是海水不易結(jié)冰的原因之一。另一個(gè)原因是海水密度最大時(shí)的溫度低于淡水密度最大時(shí)的4℃，而且隨著鹽度的增大而降低。所以，海水結(jié)冰的過程較為緩慢。

海冰形成的過程十分復(fù)雜。從物理學(xué)上講，寒冷的天氣使表層海水散失熱量，隨之海水溫度降低、密度增大，于是海水產(chǎn)生下沉，而底層海水密度偏小，便要上升到表層。這樣海水的垂直對(duì)流過程開始進(jìn)行，對(duì)流會(huì)使整個(gè)水體的密度保持穩(wěn)定。當(dāng)海水對(duì)流停止時(shí)，海水就會(huì)漸漸結(jié)成冰。