地球上水的性質與分布

1、第一章第一章 地球上水的性質與分布地球上水的性質與分布 第一節(jié)地球上水的物理性質第一節(jié)地球上水的物理性質 一、水的形態(tài)與轉化一、水的形態(tài)與轉化（一）分子結構：（一）分子結構：極性結構極性結構（二）水的三態(tài)與轉化（二）水的三態(tài)與轉化 1 1、溫度升高，單水分子增多，水分子聚合體減少、溫度升高，單水分子增多，水分子聚合體減少 2 2、溫度降低，單水分子減少，水分子聚合體增多、溫度降低，單水分子減少，水分子聚合體增多 3 3、44時，雙水分子最多，水的密度最大，比重為時，雙水分子最多，水的密度最大，比重為1 1 4 4、固態(tài)水的結構、固態(tài)水的結構 5 5、液態(tài)水的結構：、液態(tài)水的結構：“閃動簇團閃動

2、簇團”模型模型二、水的熱學性質二、水的熱學性質1 1、熱容量大、熱容量大 水是所有固體和液體中熱容量最大的物質之一。水是所有固體和液體中熱容量最大的物質之一。2 2、潛熱大、潛熱大 水變成水汽或冰融成水都要吸收熱量。相反，水汽凝結和水變成水汽或冰融成水都要吸收熱量。相反，水汽凝結和水結成冰都要放出熱量，而且吸收或放出的熱量是相等的。這水結成冰都要放出熱量，而且吸收或放出的熱量是相等的。這種吸收或放出的熱量稱為水的種吸收或放出的熱量稱為水的潛熱潛熱。 冰的融解和水的蒸發(fā)，其潛熱均較其它液體為大，這與水冰的融解和水的蒸發(fā)，其潛熱均較其它液體為大，這與水分子結構有關。因為熱量不僅用于克服分子力，而且

3、需要用于分子結構有關。因為熱量不僅用于克服分子力，而且需要用于雙水分子（雙水分子（H2OH2O）2 2 和三水分子（和三水分子（H2OH2O）3 3 聚合體的分解上。聚合體的分解上。 水的熱容量與潛熱特性，對整個地球上的熱量變化具有重水的熱容量與潛熱特性，對整個地球上的熱量變化具有重要的調節(jié)作用，使冬季不致過冷，夏季不致過熱。要的調節(jié)作用，使冬季不致過冷，夏季不致過熱。三、水溫三、水溫（一）海水溫度（一）海水溫度1 1、熱量收支平衡、熱量收支平衡 收收 入入 支支 出出1.1.來自太陽和天空的短波輻射來自太陽和天空的短波輻射 1.1.海面輻射放出的熱量海面輻射放出的熱量 2.2.來自大氣的長波

4、輻射來自大氣的長波輻射 2.2.海水蒸發(fā)時所消耗的熱量海水蒸發(fā)時所消耗的熱量3.3.地殼內(nèi)熱通過海底傳給海水的熱量地殼內(nèi)熱通過海底傳給海水的熱量3.3.洋流帶走的熱量洋流帶走的熱量4.4.海面水汽凝結時放出的熱量海面水汽凝結時放出的熱量 4.4.海水垂直交換中耗掉的熱量海水垂直交換中耗掉的熱量5.5.洋流帶來的熱量洋流帶來的熱量 6.6.海水垂直交換中所得的熱量海水垂直交換中所得的熱量7.7.化學的、生物的和放射性物質放出的熱量化學的、生物的和放射性物質放出的熱量8.8.海水運動產(chǎn)生的熱量海水運動產(chǎn)生的熱量 2 2、海水水溫分布、海水水溫分布 a:a:水平方向水平方向 水溫由低緯度向高緯度遞減

5、水溫由低緯度向高緯度遞減 南北回歸線之間的熱帶海區(qū)水溫最高南北回歸線之間的熱帶海區(qū)水溫最高 大洋東西兩側，水溫分布有明顯差異大洋東西兩側，水溫分布有明顯差異 東側：等溫線均勻稀疏東側：等溫線均勻稀疏 西側：等溫線密集西側：等溫線密集 夏季水溫高于冬季夏季水溫高于冬季 南北半球同緯度水溫，北半球高于南半球南北半球同緯度水溫，北半球高于南半球 熱赤道北移，南半球的熱帶水一部分流入北半球熱赤道北移，南半球的熱帶水一部分流入北半球 歐亞大陸阻擋了北冰洋冰水的南侵歐亞大陸阻擋了北冰洋冰水的南侵 南半球三大洋相連通，并與南極直接相接南半球三大洋相連通，并與南極直接相接綜合性的特例：印度洋熱帶海區(qū)，三面受亞

6、、非、澳綜合性的特例：印度洋熱帶海區(qū)，三面受亞、非、澳 大陸包圍，并受暖流影響大陸包圍，并受暖流影響水溫最高水溫最高 2 2、海水水溫分布、海水水溫分布 b b：垂直方向：垂直方向 隨深度增加，海水水溫不均勻遞減隨深度增加，海水水溫不均勻遞減 0 010001000米米 表層暖水對流層表層暖水對流層 0 0100100米米 擾動層（垂直分布均勻）擾動層（垂直分布均勻） 10010010001000米米 溫躍層（垂直變化大）溫躍層（垂直變化大） 10001000米以下米以下 深層冷水平流層（垂直變化?。┥顚永渌搅鲗樱ù怪弊兓。?3、時間變化 日變化 影響因素：太陽輻射、季節(jié)變化、天氣狀況、潮

7、汐和地理位置等。影響因素：太陽輻射、季節(jié)變化、天氣狀況、潮汐和地理位置等。 大洋表面水溫日變一般很小，日較差不超過大洋表面水溫日變一般很小，日較差不超過0.40.4。 年變化年變化 影響因素：太陽輻射、洋流性質、季風和海陸位置。影響因素：太陽輻射、洋流性質、季風和海陸位置。 水溫年變的地理分布為：水溫年變的地理分布為： 從赤道和熱帶海區(qū)向中緯海區(qū)增大，然后向高緯海區(qū)減??；從赤道和熱帶海區(qū)向中緯海區(qū)增大，然后向高緯海區(qū)減??； 在同一熱量帶，大洋西側較東側變幅大，靠近海岸地區(qū)更大；在同一熱量帶，大洋西側較東側變幅大，靠近海岸地區(qū)更大； 南北兩半球相比，北半球各緯度帶的年較差大于南半球。南北兩半球相

8、比，北半球各緯度帶的年較差大于南半球。4 4、海冰、海冰 海冰淡水結冰時的水溫是海冰淡水結冰時的水溫是00，最大密度溫度是，最大密度溫度是3.983.98 含有鹽分的海水，其冰點和最大密度溫度都隨鹽度的增含有鹽分的海水，其冰點和最大密度溫度都隨鹽度的增加而降低加而降低鹽度大于鹽度大于24.69524.6951010-3-3 ，冰點溫度高于最大密度溫度，冰點溫度高于最大密度溫度鹽度小于鹽度小于24.69524.6951010-3-3 ，冰點溫度低于最大密度溫度，冰點溫度低于最大密度溫度鹽度等于鹽度等于24.69524.6951010-3-3 ，冰點溫度等于最大密度溫度，冰點溫度等于最大密度溫度

9、（-1.332-1.332） 只有當水溫降到冰點以下，海水達到某種程度只有當水溫降到冰點以下，海水達到某種程度的過冷以后，在有結晶核的條件下，海水才開的過冷以后，在有結晶核的條件下，海水才開始結冰。始結冰。（二）河水溫度（二）河水溫度 1 1、地帶性、地帶性（受太陽幅射、氣溫等地帶性因素的控制）（受太陽幅射、氣溫等地帶性因素的控制） 2 2、受補給源影響、受補給源影響 （冰雪補給（冰雪補給 ） （降水補給（降水補給 ） （地下水補給（地下水補給 ） 3 3、時空變化與氣溫相當、時空變化與氣溫相當 4 4、垂線上水溫比較均勻、垂線上水溫比較均勻低低較高較高變幅小變幅小（三）湖泊、水庫水溫（三）湖

10、泊、水庫水溫 1 1、影響因素：、影響因素： 太陽輻射太陽輻射 風風 湖底吸熱湖底吸熱 補給源補給源 2 2、垂線分布：、垂線分布： 正溫層：熱帶湖泊正溫層：熱帶湖泊 逆溫層：寒帶湖泊逆溫層：寒帶湖泊 同溫層：溫帶湖泊同溫層：溫帶湖泊（四）地下水的水溫（分帶性）（四）地下水的水溫（分帶性）1 1、變溫帶：、變溫帶：0 02020米米 有日變化，季節(jié)變化（受有日變化，季節(jié)變化（受氣溫影響大）氣溫影響大）2 2、常溫帶：、常溫帶：20205050米米 溫度變化很少，一般不溫度變化很少，一般不超過超過0.10.13 3、增溫帶：、增溫帶：5050米米數(shù)十、數(shù)百千米數(shù)十、數(shù)百千米 受地熱增受地熱增溫的

11、影響溫的影響 地熱增溫級地熱增溫級是指在常溫層以下，溫度每升高是指在常溫層以下，溫度每升高11所需增加的深度，單位為所需增加的深度，單位為m/m/。各處地熱增。各處地熱增溫級不同，一般為溫級不同，一般為33m/33m/。四、水的密度四、水的密度（一）純水的密度（一）純水的密度 00的冰密度為的冰密度為0.9167g/cm0.9167g/cm3 3 0 0的水密度為的水密度為0.9999g/cm0.9999g/cm3 3 3.98 3.98時純水密度為時純水密度為1g/cm1g/cm3 3（二）海水的密度（二）海水的密度1 1、定義：單位體積內(nèi)所含海水的質量、定義：單位體積內(nèi)所含海水的質量（單位

12、：（單位：g/cmg/cm3 3） 習慣上用習慣上用“海水比重海水比重”表示：表示：1 1個標準大氣壓下，個標準大氣壓下，海水的密度與水溫海水的密度與水溫3.983.98時蒸餾水密度之比。時蒸餾水密度之比。2 2、影響因素：、影響因素： 鹽度鹽度 壓力壓力 溫度溫度 (s,t,p(s,t,p) ) 五、水色與透明度五、水色與透明度（一）水色：（一）水色：水體對光的選擇吸收和散射作用水體對光的選擇吸收和散射作用的結果。的結果。 純水無色純水無色 常用水色計測定常用水色計測定 2121種種顏色顏色（二）透明度：（二）透明度：是表明各種水體能見程度的一是表明各種水體能見程度的一個量度，也是各種水體混

13、濁程度的一個標志。個量度，也是各種水體混濁程度的一個標志。 水面上光線越強，透入越深，透明度就水面上光線越強，透入越深，透明度就越大；反之則小。越大；反之則小。 水色越高透明度越大，水色越低透明度水色越高透明度越大，水色越低透明度越小。越小。第一章第一章 地球上水的性質與分布地球上水的性質與分布 第二節(jié)地球上水的化學性質第二節(jié)地球上水的化學性質 一、一、然水的化學成分然水的化學成分（一）懸浮物質（一）懸浮物質 粒徑大于100 納米（10-7 米）的物質顆粒，在水中呈懸浮狀態(tài)。（二）膠體物質（二）膠體物質 粒徑為1001 納米的多分子聚合體，為水中的膠體物質。（三）溶解物質（三）溶解物質 粒徑小

14、于1 納米的物質，在水中成分子或離子的溶解狀態(tài)。 二、二、天然水的礦化過程天然水的礦化過程 （一）溶濾作用：（一）溶濾作用：土壤和巖石中某些成分進入水中的過程土壤和巖石中某些成分進入水中的過程（二）蒸發(fā)濃縮作用：（二）蒸發(fā)濃縮作用：水面蒸發(fā)強烈，水中鹽總量不減少水面蒸發(fā)強烈，水中鹽總量不減少（三）混合作用：（三）混合作用：兩種或幾種成分不同，濃度也不一樣的天兩種或幾種成分不同，濃度也不一樣的天 然水相遇時，混合后礦化度和化學組成都要發(fā)生變化。然水相遇時，混合后礦化度和化學組成都要發(fā)生變化。（四）吸附性陽離子交替作用（四）吸附性陽離子交替作用 吸附作用：天然水中離子從溶液中轉移到膠體上吸附作用：

15、天然水中離子從溶液中轉移到膠體上 解吸作用：膠體上原來吸附的離子轉移到溶液中解吸作用：膠體上原來吸附的離子轉移到溶液中（五）還原作用（五）還原作用 條件：封閉環(huán)境下，大量微生物的存在條件：封閉環(huán)境下，大量微生物的存在（六）氧化作用（六）氧化作用 條件：水、氧氣條件：水、氧氣 三、天然水分類三、天然水分類（一）按水化學成分分類：（一）按水化學成分分類： 按照水中各種主要離子成分的相對含量等指標按照水中各種主要離子成分的相對含量等指標, , 以公式的形式來表示水的基本化學性質。以公式的形式來表示水的基本化學性質。 HCO65 SOSO21 F F0.005H H2 2 SiOSiO3 30.032

16、M M0.38 T T49 (K+Na) (K+Na)60CaCa27 庫爾洛夫式庫爾洛夫式34（二）按礦化度分類（二）按礦化度分類 礦化度：天然水中各種元素的離子、分子礦化度：天然水中各種元素的離子、分子與化合物的含量。與化合物的含量。 天然水按礦化度分類表（天然水按礦化度分類表（ g/l ） 低礦化低礦化 弱礦化弱礦化 中度礦化中度礦化 強礦化強礦化 高礦化高礦化類類 型型 （淡水）（微咸水）（咸水）（淡水）（微咸水）（咸水） （鹽水）（鹵水）（鹽水）（鹵水）礦化度礦化度 1 1-24 24-35 35-50 1 1-24 24-35 35-50 5050（三）按主要離子成分比例分類（三）

17、按主要離子成分比例分類 1、地表水地表水 ( (阿列金阿列金) 按占優(yōu)勢的離子分三類：按占優(yōu)勢的離子分三類：重碳酸鹽類，硫酸鹽類，氯化物類重碳酸鹽類，硫酸鹽類，氯化物類 對每一類天然水按占多數(shù)的陽離子分三組：對每一類天然水按占多數(shù)的陽離子分三組：鈣質，鎂質，鈉質鈣質，鎂質，鈉質 在每一組內(nèi)按各種離子摩爾的比例關系分為四個水型在每一組內(nèi)按各種離子摩爾的比例關系分為四個水型 2、地下水：、地下水：(舒卡列夫分類舒卡列夫分類) 考慮了各主要離子成分的摩爾百分數(shù)考慮了各主要離子成分的摩爾百分數(shù) 考慮了水的礦化度考慮了水的礦化度 四、天然水體的化學性質四、天然水體的化學性質（一）大氣水（一）大氣水1 1

18、、溶解氣體的含量近于飽和、溶解氣體的含量近于飽和2 2、降水普遍呈弱酸性、降水普遍呈弱酸性3 3、礦化度低，對各種可溶性鹽度遠未飽和、礦化度低，對各種可溶性鹽度遠未飽和（二）海洋水（二）海洋水1 1、化學組成：、化學組成：已發(fā)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)8080多種元素多種元素 無論海水的含鹽多少，海水中各種元素的組成是相似的，且各種無論海水的含鹽多少，海水中各種元素的組成是相似的，且各種元素之間的相對比值幾乎是不變的。元素之間的相對比值幾乎是不變的。海水組成的恒定法則海水組成的恒定法則2 2、海水又苦又咸、海水又苦又咸（1 1）氯化物，硫酸鹽占總鹽量的）氯化物，硫酸鹽占總鹽量的99%99%（2 2）鎂鹽味苦）鎂

19、鹽味苦（3 3）海水中總鹽量）海水中總鹽量3535克克/ /升升 3 3、鹽度、鹽度（1 1）定義：）定義：10001000克海水中所含溶解物質的總量克海水中所含溶解物質的總量 50 50 年代以來，海洋化學家致力于電導測鹽的研究。年代以來，海洋化學家致力于電導測鹽的研究。 為了確定電導率和鹽度的對應關系，引入為了確定電導率和鹽度的對應關系，引入電導比電導比的概念的概念 即某一海水樣品的電導率與氯化鉀標準溶液的電導率之比。即某一海水樣品的電導率與氯化鉀標準溶液的電導率之比。 1 1）絕對鹽度（）絕對鹽度（S SA A）: : 海水中溶解物質的質量與海水質量的比值。海水中溶解物質的質量與海水質量

20、的比值。 2 2）實用鹽度（）實用鹽度（S S）: : 在溫度為在溫度為1515、壓強為一個標準大氣壓下的海水樣、壓強為一個標準大氣壓下的海水樣品的電導率，與質量比為品的電導率，與質量比為 32.435632.435610-3 10-3 的標準氯化的標準氯化鉀（鉀（KClKCl）溶液的電導率的比值。）溶液的電導率的比值。 （2 2）地理分布）地理分布A A：影響因素：影響因素淡水來源淡水來源 蒸發(fā)量與降水量蒸發(fā)量與降水量 洋流洋流 海水的冰情海水的冰情B B：水平分布：水平分布（鹽度值）變幅不大（鹽度值）變幅不大 馬鞍型分布馬鞍型分布: :亞熱帶海區(qū)向高、低緯遞減亞熱帶海區(qū)向高、低緯遞減 南半

21、球等鹽線較規(guī)則南半球等鹽線較規(guī)則, ,幾乎與緯度平行，幾乎與緯度平行， 而北半球較凌亂而北半球較凌亂 世界三大洋的平均鹽度以大西洋最高，世界三大洋的平均鹽度以大西洋最高， 而印度洋、太平洋都在而印度洋、太平洋都在3535， 北冰洋只有北冰洋只有34 34 （三）河水的化學成分與特點（三）河水的化學成分與特點 1 1、礦化度低：補給源不同，礦化度不同、礦化度低：補給源不同，礦化度不同 2 2、河水中各種離子含量差異大、河水中各種離子含量差異大 3 3、化學成分的時間、空間變化差異大、化學成分的時間、空間變化差異大時間上時間上 汛汛 期：礦化度低期：礦化度低 枯水期：礦化度高枯水期：礦化度高空間上

22、空間上 上上 游：礦化度較低游：礦化度較低 中下游：礦化度較高中下游：礦化度較高 （四）湖水的化學成分與特點（四）湖水的化學成分與特點1 1、礦化度差異大、礦化度差異大2 2、湖中生物作用強烈、湖中生物作用強烈 各地的淡水湖泊都有不同程度的富營養(yǎng)化的趨勢3 3、湖水交替緩慢，深水湖有分層性、湖水交替緩慢，深水湖有分層性 （五）地下水的化學成分與特點（五）地下水的化學成分與特點1 1、土壤、巖石圈的各種元素和化合物都可能存在于地、土壤、巖石圈的各種元素和化合物都可能存在于地 下水中，補給給河流、湖泊，可使其礦化度增高。下水中，補給給河流、湖泊，可使其礦化度增高。2 2、礦化度變化大、礦化度變化大

23、3 3、化學成分變化時間緩慢、化學成分變化時間緩慢4 4、易形成還原環(huán)境、易形成還原環(huán)境第一章第一章 地球上水的性質與分布地球上水的性質與分布 第三節(jié)第三節(jié) 地球上水的物理性質地球上水的物理性質 一、地球上水的分布一、地球上水的分布 1 1、各種水體總量、各種水體總量13.8613.86億立方千米億立方千米 2 2、海水、海水13.3813.38億立方千米億立方千米 3 3、淡水、淡水3.53.5億立方千米億立方千米 4 4、能利用淡水、能利用淡水10651065萬立方千米萬立方千米 二、水資源二、水資源（一）定義：（一）定義：廣義：地球上一切水體廣義：地球上一切水體狹義：一定時期內(nèi)，能被人類

24、直接或間接開發(fā)利用的水體狹義：一定時期內(nèi)，能被人類直接或間接開發(fā)利用的水體（二）特點（二）特點1 1、水資源的循環(huán)再生性與其有限性、水資源的循環(huán)再生性與其有限性2 2、時空分布的不均勻性、時空分布的不均勻性3 3、利用的廣泛性和不可替代性、利用的廣泛性和不可替代性4 4、利與害的兩重性、利與害的兩重性自然災害自然災害 人為災害人為災害 三、世界水資源三、世界水資源 水資源在不同地區(qū)、不同年份和不同季節(jié)的分水資源在不同地區(qū)、不同年份和不同季節(jié)的分配是極不均衡的。配是極不均衡的。 目前世界上目前世界上6060的地區(qū)面臨淡水不足的困境，的地區(qū)面臨淡水不足的困境，40 40 多多 個國家的水資源嚴重匱缺。個國家的水資源嚴重匱缺。 專家預計，到專家預計，到20102010年非洲