海洋界面

現代海洋化學幾乎全是界面化學問題。這是近些年來從事海洋化學研究者的共識。研究發現，海洋中的化學反應，在很大程度上為發生在界面上的各種現象所制約。這是由於大洋海水被地球上兩個最寬廣的界面所包圍：一個是海洋與上面大氣發生接觸的界面；另一個是海洋與下面洋底沉積物發生接觸的界面。除此之外，海洋中的生物圈是與海洋發生接觸的第三種界面。

基本介紹

• 中文名：海洋界面
• 外文名：Marine interface
• 專業：海洋物理化學
• 人群：海洋化學研究者
• 包含：現代海洋化學與界面化學

海洋化學與界面化學

海洋中的化學反應，在很大程度上為發生在界面上的各種現象所制約。這是由於大洋海水被地球上兩個最寬廣的界面所包圍：一個是海洋與上面大氣發生接觸的界面；另一個是海洋與下面洋底沉積物發生接觸的界面。除此之外，海洋中的生物圈是與海洋發生接觸的第三種界面。事實上，在海洋上，除了溫度、壓力和電解質的濃度變化對離子平衡發生調節作用之外，幾乎很難再找出海洋中有什麼化學反應不是在這樣或即那樣的界面上進行的。這是從一般巨觀意義上講的。

若從微觀上看，幾乎所有物質進入或離開海洋，都是通過海洋微表面層進行海水-大氣交換的邊界，在微表層內進行轉化。一般認為，海洋中的物質，可被擴散、對流、上升流和上升氣泡搬入海洋表面；大氣中物質，可通過降雨或若干種沉降，例如，氣體、氣溶膠和顆粒物的沉降，抵達海洋的表面，使得海洋的微表面含有各種物質。此外，在微表層中，特別富含細菌和浮游生物。這對促成海洋環境中天然物質和人類污染物質的轉化方面，將起重要作用。同時，光譜紫外線區的輻射，能使很多微表層的有機物發生光化學反應。因此，人們有理由相信，在21世紀化學海洋學的研究方向將集中於有關海洋各種邊界所發生的多種現象及其變化上。

現代化學海洋學進入模型研究階段

已從均相水體的研究，發展到非均相界面的研究。例如，海面-大氣界面、海底-海水界面、懸浮體-海水界面、海洋生物體-海水界面、河水-海水界面等等。顯然，那種傳統化學海洋學以研究海水中元素的存在與物質含量的簡單描述，已經不能適應社會進步對海洋學的要求了。今天，科學家在化學海洋學領域研究的前沿課題是，通過海洋界面化學過程的研究，了解對全球環境變化的影響，其重點是有關海洋生物、地球化學過程的研究。這是因為海洋化學的研究對象和研究方法已發生變化，從原有的簡單無機物研究，發展到比較複雜的有機物、海洋高大分子化合物、懸浮離子和沉積物等研究，進而達到與全球變化有關的海洋生物地球化學過程和全球海洋通量的研究目的。

人們已經確定海水物理化學和海洋界面化學的研究方向之後，那么，首先要探明的問題是，如何掌握通過海洋-大氣界面的元素和物質的通量，因為這是元素和物質全球循環研究的基礎性資料。其次是，海水微表層化學研究，其具體研究內容有海水微表層研究的方法，微表層水的組成和界面性質，微表層有機膜中類脂化合物和表面活性劑的化學組成及含量，微表層中化學物質的反應和轉化規律。

海洋光化學研究的主要對象

位於表層海域的真光層海水水體，由於接受太陽照射界面大，熱能交換迅速而且量大，因此是海洋光化學研究的主要對象。科學家通過研究透光層中光分散物質和光感物質的光反應，了解它們的反應機制。另一方面，海水中的有機物質和海洋生物對光的反映和影響，光化學反應對海洋生物的影響，光化學反應在元素和物質全球通量研究的地位，都要求化學海洋學作出科學解釋。在海洋真光層之中或之下的水體中，其化學變化作用和過程，均屬溶液化學研究的範疇，它包括海水元素物質的活性係數研究、活性係數與其存在的形式的關係研究、海水體中金屬-有機物的相互作用研究、水體的綜合容量及實驗測定方法研究、生物在海洋元素地球化學過程研究中的地位、作用研究等。因為，在海水水體中，微小的懸浮粒子與正離子/負荷離子的交換作用，在物質海洋通量和循環研究中，均起著關鍵性的重要作用。

海水界面是地球上最大的界面之一

它與懸浮體-海水界面組成了液體與固體界面關係。沉積物化學，包括沉積物的生成和移動規律，沉積物的化學組成和礦物組成，沉積物與底棲生物的作用，沉積物中的有機物及其組成和變化規律，沉積物的間隙水化學。總而言之，從海面到海底，海水與不同屬性物質問題界面接觸發生的種種化學過程，都是人們正在探索的課題。海水-沉積物界面，海洋界面化學研究貫穿其全部過程。當然，這其中有界面熱力學和非平衡動態熱力學和統計力學，化學動力學和穩定態膠體的凝聚和動力學過程，以及再懸浮變化規律，也是化學海洋學探討的課題。

河口海洋地區與化學海洋學

由於社會經濟生活的繁榮，河口海洋地區成為化學海洋學關注的又一重要領域。據粗略估計，世界各大小河流每年注入海洋的懸浮物約200億噸。顯然，河流排入海洋的溶解物和顆粒物，要比海洋中其他來源的總量多許多。但是，人們對剛進入海洋的溶解物和顆粒的組成、活性和化學性質，都不很了解，更無長期而有系統的資料統計。這裡要特別提出的是，河流物質進入海洋後，將使河口海水的理論性質發生很大的變化，對沿岸海域環境和生態關係均產生影響。常識告訴我們，懸浮於海水中的極微小顆粒膠體，是海洋生物的“搖籃”，它是形成發展漁場的重要條件，但是，這些微小顆粒狀的膠體，如果在交換過程中，吸附了許多諸如重金屬和有機污染物質後，就會使那些將要成為幼小物質的生命發生夭折。

海洋與物質全球循環過程

化學元素和物質通過何種途徑進入海洋，是“海洋生成說”中最基本的問題之一。傳統的經典說法是“岩石風化→降水過程、溶入河川→由河川流入海洋，並沉入海底”。但是，近年來又形成另一種說法：“風化和被風帶入大氣/人為加工(如，燃燒等)，而帶入大氣→大氣過程→通過降水方式，進入海洋→水化過程，再次進入大氣層”。這兩種說法，代表了不同的學術派別。但是，不管是哪種說法，在海洋中的化學元素和物質，除了以溶解狀態存在外，另外的存在形式，就是與海水固體粒子發生交換和被吸附。顯然，這些問題，都在探討之中。