海洋化学(Marine Chemistry)

仙仙

        课程名：海洋化学(Marine Chemistry)  学分：3  学时：48  
课程类别：专业教育基础必修课  
开课学院：海洋科学学院  所属基层教学组织：
曾任课教师：
        课程大纲：
一、课程性质与目的
    二十一世纪是海洋的世纪，海洋化学作为一门专业基础课，是海洋科学的重要分支学科。随着海洋科学研究内容的不断深入，加强对化学海洋学的专门学习，对相关各专业学生更深入地了解海洋化学物质及其变化发展规律，是非常有意义的。该课程的学习对开展海洋科学、海洋环境保护与污染治理、以及海洋资源的综合利用等各领域的基础和应用研究具有重要的指导作用；可为后期开设的海洋生态学、鱼类环境生物学、渔业资源与渔场学、环境海洋学和海洋生物技术等课程提供重要的基础保证。
二、课程简介
    本课程系统介绍海洋化学的基本概念、学科进展和在国民经济建设中的地位与作用、海洋的形成和海水的化学组成、海洋中的常量元素、海水中的各种气体组分、中国近海的碳化学作用、海洋中的主要营养盐及其生物地球化学、海水中微量元素和海洋重金属污染化学、海洋有机化学和海洋有机污染化学、海洋同位素化学、海洋化学中的重要理论和原理、海水中重要的元素化学形态及海洋化学模型、海洋界面化学、海洋中几种重要的元素地球化学循环、海洋化学资源等。重点向学生传授各种海洋化学物质组成、分布以及化学变化规律，海洋化学研究的经典理论以及各领域方向的最新研究成果，使得学生对海洋化学基本原理、观点和各个层面的知识有较为全面的熟悉和了解。
三、教学内容
第一章        导论（2学时）
主要内容：重点介绍化学海洋学的基本概念、研究领域和内容，与其他学科的关系，发展历史以及近年来的主要研究热点。
学习要求：熟悉海洋化学基本概念，了解海洋化学的发展过程及在国民经济建设中地位和应用，理解并掌握海洋化学的学习内容及特点。
讨    论：为什么说海洋是生命的摇篮？
自    学：学习近年来海洋化学的最新研究进展和成果。
第二章        海洋的形成和海水的组成（3学时）
主要内容：重点介绍海洋的形成过程以及相关理论、海水的来源、海水的化学组成及其变化的Sillen模型、海水化学成分在空间上的分布规律、影响海水化学组成的主要因素，与其他学科的关系，发展历史以及近年来的主要研究热点。
学习要求：了解海洋的形成过程、海水来源以及海洋形成的有关理论，熟悉并掌握海水的基本化学组成及其在空间上分布情况，了解海洋自形成以来的海水化学成分的变迁及其变迁模型，了解影响海水化学组成的因素和海洋生物地球化学理论。
讨    论：为何海洋中水的颜色是蓝色的？
自    学：了解岩石圈的运动—板块构造学说；根据最新的文献资料，讨论海水中化学元素的时空分布与海洋环境的关系。
第三章        海洋中的常量元素（3学时）
主要内容：本章讲授海水中的常量元素以及Marcct—Dittmar恒比定律、海水中的盐度及其测定方法、海水中的氯度及其测定方法、海水碱度与pH值、海水碳酸盐体系及其化学平衡、海洋盐度的空间变化特点。
学习要求：熟悉海水中主要化学元素类型以及海水中元素分布的Marcct—Dittmar恒比定律，熟练掌握海水盐度及其测定方法和氯度及其测定方法，了解海洋盐度空间变化特点、海水碱度与pH值特点，熟悉海水中碳酸盐体系及其化学作用与化学平衡、碳酸盐体系的沉淀与溶解平衡。
讨    论：海水为什么是苦涩的？
自    学：海水中元素分布的Marcct—Dittmar恒比定律形成过程。
第四章        海水中的气体和中国近海碳化学（4学时）
主要内容：本章主要介绍海水中的各种气体组分，包括溶解氧、微量活性气体、非活性气体、在海洋中溶解度、近海的二氧化碳循环与化学作用，以及气体在海洋与空气界面间发生的交换和化学反应等。
学习要求：熟悉并掌握浅层海水中主要气体组分类型、它们在海水中溶解性，特别是海洋中的溶解氧，熟悉海洋中非活性气体和微量活性气体类型以及它们的化学特性，了解中国近海的CO2循环和碳化学反应特点。
讨    论：海洋气体组分中哪些是温室气体？
自    学：了解气体组分在海洋的大循环中所起作用。

第五章        海洋中的营养盐及其生物地球化学（4学时）
主要内容：本章主要讲授海洋中的各种营养盐及其生物地球化学作用，包括氮、磷、硅等及其盐类的生物地球化学行为、海洋中富营养化及其与赤潮的密切关系。
学习要求：熟悉并掌握浅层海洋中主要营养盐组分类型、它们在海水中化学形态、化学转化作用、时空分布、所参与的海洋生物地球化学循环，熟悉海洋中富营养化特征与评价方法，了解海洋中的赤潮及其发生情况。
讨    论：海洋中的各种营养盐的来源，它们在海洋中所起的正面与反面作用。
自    学：了解海洋赤潮的主要类型及影响赤潮发生的主要因素。
第六章　海水中微量元素和海洋重金属污染（3学时）
主要内容：海水中的各种微量元素的类型、来源、含量和分布情况，海洋微量元素的生物地球化学行为；海洋重金属污染类型及来源、我国近海海域的重金属污染状况；海水的金属腐蚀作用以及海洋工程中的金属防腐。
学习要求：熟悉并掌握海水中海水中微量元素的含量和分布情况、它们在海洋微量元素的生物地球化学行为，熟悉海洋中主要重金属污染类型及状况，了解海水中金属的腐蚀作用原理和影响金属腐蚀的因素。
讨    论：海洋中重金属污染对海洋水产（特别是深海鱼类）的影响，重金属的化学形态以及它们在鱼类体内的富集与分布情况。
自    学：深入了解现代海洋工程中更多金属防腐措施。
第七章　海洋有机物和海洋生产力（3学时）
主要内容：海水中有机物的类型、特点以及海水中有机物对海水性质的影响，海水中有机碳的来源、时空分布特点和在海洋中循环特点，海水中的有机磷化学和有机氮化学，海洋的初级生产力及其影响因素，海洋中有机物污染情况，有机物质在中国近海及主要河口的分布情况。
学习要求：重点熟悉并掌握海水中有机碳的来源、时空分布特点和在海洋中循环特点，了解海水中的有机磷和有机氮化学，理解并掌握海洋中初级生产力及其影响因素，概要了解中国近海及主要河口的有机物质分布情况。
讨    论：海洋中有机物污染现状及其研究进展。
自    学：海洋中农药、抗生素及金属有机物污染现状。
第八章　海洋同位素化学（2学时）
主要内容：海洋中稳定同位素和放射同位素，及其在海洋科学中应用。
学习要求：重点熟悉并掌握海洋中稳定同位素类型及其在大洋水圈中变化情况、氢氧同位素在海洋科学中应用，了解海洋中放射性同位素类型及其在海洋科学中的应用，概要了解海洋新生产力的估算及其方法。
讨    论：同位素化学原理及其应用。
自    学：海洋中新生产力的估算及其方法的研究新进展。
第九章　海洋学和化学的若干原理和理论（3-4学时）
主要内容：本章讲授内容包括海水中主要溶解成分的恒比定律、海水的状态方程式、海水运动的基本方程、海水中发生的各种化学反应平衡、海洋化学动力学的稳态原理及逗留时间、海水活度系数的概念及计算方法。
学习要求：本章内容是海洋化学的重要基础，因此这一章将是本课程的重点。
讨    论：海洋化学理论和原理在海洋科学研究中的有关应用。
自    学：海洋化学研究的新进展。
第十章　海洋化学模型和海水中元素的物种化学存在形式（2学时）
主要内容：本章讲授主要包括海水元素化学模型计算方法－化学平衡计算法、海水中常量组分的化学形态计算、海水中微量元素的无机化学形态计算、海水中元素的有机化学形态、海水中的固体配位体和海水中液-固界面的“金属-有机物-固体粒子”三元络合物。
学习要求：熟练掌握海水化学模型计算方法－化学平衡计算法，熟悉海水化学模型计算方法在海水中常量组分、微量元素以及元素的物种化学存在形式的相关应用。一般了解海水中的固体配位体和海水中液-固界面的“金属-有机物-固体粒子”三元络合物等内容。
讨    论：海水中的固体配位体作用与海洋环境污染的关系。
自    学：海洋中有机物在固体（颗粒物、沉积物）界面的行为。
第十一章　海洋界面化学概论（2学时）
主要内容：介绍海洋中各种界面上发生物理化学反应，包括液－固界面作用及其相关理论、影响因素，海洋水表层液-气界面交互作用、海洋微表层Gibbs吸附定理、海洋微表层多层模型及其厚度Z测定方法，在入海河口发生液-液界面交互作用、洋中脊热液与海水界面间的相互作用。
学习要求：熟悉并掌握海水中各种液-固相互作用及其影响因素，和海洋水表层液-气界面交互作用、Gibbs吸附定理、海洋微表层多层模型以及相关计算内容和方法；熟悉海洋中的河口液－液界面相互作用、河口化学物质的通量计算、化学物质质量平衡，一般了解洋中脊热液与海水界面间发生的相互作用和海洋中生物-海水界面相互作用。
讨    论：洋中脊热液与海水界面间发生的各种化学反应与生物化学作用。
自    学：海洋中生物-海水界面相互作用研究进展。

第十二章　海洋生物地球化学循环和全球变化（2学时）
主要内容：介绍海洋中元素的全球生物地球化学循环，包括碳、氮、硫、磷和金属元素的海洋生物地球化学循环，以及由于碳的海洋生物地球化学循环所引起的碳的全球变化及CO2温室效应。
学习要求：重点熟悉并掌握碳的海洋生物地球化学循环原理以及由此引起的碳的全球变化及CO2温室效应；熟悉海洋中的氮、硫、磷和金属元素的海洋生物地球化学循环。
讨    论：元素的海洋生物地球化学循环研究中热点问题。
自    学：金属元素的海洋生物地球化学循环研究新进展。
第十三章　海洋资源的利用与国民经济可持续发展（2学时）
主要内容：介绍海洋资源的利用现状、海洋化学资源的综合利用、海洋经济的可持续发展。
学习要求：了解我国海洋资源的利用现状，熟悉海洋化学资源及其综合利用情况，了解并关注海洋经济的可持续发展。
讨    论：为什么说二十一世纪是海洋的世纪。
自    学：当前国际上海洋资源的利用现状；海洋生产的食品（除了鱼贝类）和药物化学利用研究情况。
第十四章　结束语——21世纪海洋化学的五大难题（1学时）
复习（1学时）
考试（2学时）
四、课程教学基本要求
1．掌握海水基本化学特征。
2．掌握二氧化碳系统的基本规律。
3．掌握海水中微量营养元素和有机物的特征。
4．熟练掌握海水常规分析方法。
5．掌握海洋化学中的重要理论、原理和定律。
6．熟悉海洋主要污染物及特征
7．掌握海洋沉积物性质。
实验教学内容概况：
实验一、孔雀绿-磷钼杂多酸分光光度法测定海水中的磷酸盐。
实验二、原子吸收分光光度法测定海水中的重金属元素。
实验报告要求：
实验报告基本要求：表达简洁、准确，条理清楚。每个实验做完后，实验数据小组共享；但整理数据、撰写报告的过程应该独立完成，提倡讨论，反对“拷贝”。一旦发现抄袭，报告作废，重新撰写。
    报告需注明实验名称、地点、时间、班级、姓名、同组人员以外，一般应包括如下几项：
(1) 实验目的；
(2) 实验原理；
(3) 实验装置流程，包括流程示意图和主要设备、仪表型号规格。注意不要混淆：精馏－联机精馏，不照搬教材，以现场为准。
(4) 实验步骤：根据实际记录，操作要领；
(5)* 实验数据及处理
实验数据表格要一目了然，表头上各物理量的符号、单位要标清楚；注意记录的是原始数据，如传热实验，读数是“mv”，不要只记下换算后的温度而将“mv”丢掉。
将结果数据整理成曲线或拟合成经验公式时，要根据数据间的关系或预测的函数形式，来选择曲线是画在直角坐标上还是对数坐标上，使图形线性化。
计算示例：以一组实验数据为例说明数据的处理过程。小组各成员应采用不同实验数据，不要重复。
作图注意：图名、图标、图例，坐标轴（直角、对数），连线－光滑曲线厖
(6)* 实验现象分析及结果讨论
实验现象分析，数据评价（与理论值的比较，偏差多少？与预测值的差别，原因？），结果讨论厖应有自己独到的见解和分析，切忌不动脑子，人云亦云。
(7) 回答思考题、总结、收获
主要仪器设备：
721分光光度计；752紫外分光光度计；UV-1600紫外可见分光光度计；快速水质分析仪；BOD测定仪；GFY-160荧光光度计；960MC荧光光度计；自动调温培养箱；气相色谱仪；离子选择性电极；原子吸收分光光度计；高效液相色谱仪。
实验指导书名称：
自编写实验讲义。
实验项目一览表