海洋环境(卷名：环境科学)
marine environment
地球上连成一片的海和洋的总水域，包括海水、溶解和悬浮于水中的物质、海底沉积物，以及生活于海洋中的生物。因此海洋环境是一个非常复杂的系统。人类并不生活在海洋上，但海洋却是人类消费和生产所不可缺少的物质和能量的源泉。随着科学和技术的发展，人类开发海洋资源的规模越来越大，对海洋的依赖程度越来越高，同时海洋对人类的影响也日益增大。在古代，人类只能在沿海捕鱼、制盐和航行，主要是向海洋索取食物。到现代，人类不仅在近海捕鱼，还发展了远洋渔业；不仅捕捞鱼类，而且还发展了各种海产养殖业；不仅在沿岸制盐，还发展了海洋采矿事业，如在海上开采石油。此外，还开发了海水中各种可用的能源，如利用潮汐发电等。海洋现在已成为人类生产活动非常频繁的区域。20世纪中叶以来，海洋事业发展极为迅速，现在已有近百个国家在海上进行石油和天然气的钻探和开采；每年通过海洋运输的石油超过20亿吨；每年从海洋捕获的鱼、贝近1亿吨。随着海洋事业的发展，海洋环境亦受到人类活动的影响和污染。目前，海洋环境研究工作的主要任务之一，是探索保护海洋生态系统的途径和方法。
海域分布 世界上的海和洋都相互沟通，连成一片，称为世界大洋，总面积约3.61亿平方公里，占地球总面积70.8％。表 1是各纬度间海洋所占面积的百分比，从中可以看出，除北纬45°～70°和南纬 70°～90°的区间外，海面均大于陆面。海洋对人类和生物界的形成和发展起着巨大的作用。在大气圈中的臭氧层尚未完全形成以前，地球上的生命唯有在海水中才能避免紫外线辐射的伤害。海洋是地球上水循环的起点，海水受热蒸发，水蒸汽升到空中，再被气流带到陆地上来，使陆地上有降水和径流。陆地上有了水，生物才得到发展。海洋对地球上的气候起着调节作用，使气温变化缓和。所以说，海洋环境对陆地环境的形成也起着决定性的作用。
洋和海 根据海洋形态和水文特征等，可把海洋分成主要部分和附属部分。前者叫洋，后者叫海、海湾或海峡。洋一般远离大陆，面积广阔，水深在2000米或3000米以上，盐度、水温不受大陆影响，季节变化小，透明度大，有独立的潮汐系统和强大的洋流系统，沉积物多为深海特有的钙质软泥、硅质软泥和红粘土。世界上有太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋四大洋。它们的总面积约占海洋总面积的89％。大洋的面积、容积、深度见表2。海一般邻靠陆地，水深在2000米或3000米以内，盐度、水温受大陆影响，有显著季节变化，透明度小，没有独立的潮汐系统，潮汐一般从大洋传来，涨落显著。沉积物多为砂、泥沙等。由于不断沉积和受到侵蚀，海底形态变化较大。世界上海的面积约占海洋总面积11％。洋或海的一部分伸入陆地，其深度和宽度逐渐减小的水域叫海湾，如渤海湾、波斯湾等。海洋中相邻海区之间，宽度较窄的水道叫海峡，如台湾海峡、直布罗陀海峡等。
海底地形 海洋根据水深、海底坡度和海底沉积物等分成四种地形区域：大陆架、大陆坡、大洋盆地和海沟。从海岸起，海底向海洋缓倾，到一定深度后海底坡度显著增大，这个坡度较大的地区叫大陆坡。从海岸到大陆坡之间的区域叫大陆架。大陆架紧接陆地，水深一般在 200米以内，坡度一般为1°～2°，宽度从几海里到几百海里。大陆架上的沉积物主要是河流带来的泥沙。海水中含大量营养盐和丰富的有机质，是良好的渔场。大陆坡区倾斜度一般为4°～7°，但有的地方可达40°以上，水深一般为 200～2500米。大陆坡上的沉积物也主要来自大陆，大约泥占 60％，细砂占25％，贝壳和软泥占5％。大洋盆地(或称海盆)是海洋的主要部分，占海洋总面积的77.7％，地形平坦开阔，倾斜度约为 0°20′～0°40′，深度为2500～6000米。大洋盆地的沉积物主要是大洋性软泥，如硅藻、放射虫、有孔虫软泥等。在大洋盆地中，深度超过6000米的地方称为海沟，多分布在大洋边缘。海沟中已测得的最深部分叫海渊，超过 10000米深的海渊，全在太平洋。
海水温度 海水的温度决定于辐射过程、大气与海水之间的热量交换和蒸发等因素。大洋中水温为 －2℃至30℃;深层水温低，大体为－1℃至4℃。大洋表层年平均水温:太平洋最高，为19.1℃；印度洋次之，为17.0℃；大西洋最低，为16.9℃。三大洋平均表层水温为17.4℃，比近地面年平均气温 14.4℃高3℃。可见海洋是温暖的。北冰洋和南极海域最冷，表层水温为－1.7℃至－3℃。
大洋表层水温的分布主要决定于太阳辐射和洋流性质。等温线大体与纬线平行，低纬水温高，高纬水温低，纬度平均每增高1度，水温下降0.3℃。北半球大洋的年平均水温均高于同纬的南半球，北半球的水温平均高于南半球3.2℃。
海洋水温在垂直方向上，上层和下层截然不同。上部在1000～2000米的水层内，水温从表层向下层降低很快，而2000米以下则水温几乎没有变化。大致在南、北纬 45°之间，海水水温的垂直分布可分三层：①混合层，一般在大洋表层100米以内，由于对流和风浪引起海水的强烈混合，水温均匀，垂直梯度小。②温跃层，在混合层以下和恒温层以上，水温随深度增加而急剧降低，水温垂直梯度大。③恒温层，在温跃层以下直到海底，水温一般变化很小，常在2～6℃间，尤其在2000～6000米深度区，水温为2℃左右，故称恒温层。
大洋中表层水温日变化很小，日较差通常在0.4℃以下。沿岸海区，日较差达3～4℃以上。大洋表层水温的年变化，以北半球论，最高在8～9月，最低在2～3月。最高、最低水温的出现时间均比陆地上最高、最低气温出现的时间滞后。大洋水温的年变化幅度因纬度而异，在赤道和热带海域年较差小，一般只2～3℃;在温带海域年较差大，可达10℃左右；在寒带海域年较差又缩小，一般只2～3℃。整个海洋表层水温以波斯湾最高，达35.6℃；北冰洋最低，为－3℃；相差38.6℃，远小于近地面空气的极值温差133℃。
海水的盐类和盐度 溶解于海水的物质，主要是氯化物，其次是硫酸盐。海水所含盐量通常以盐度表示。盐度是指在1000克海水中，将所有硫酸盐转变为氧化物，将所有溴化物和碘化物转换成氯化物，并将所有有机物完全氧化后，所含固体的总克数。盐度用符号 S‰表示。大洋上盐度的空间变化不大，都在35‰左右，但在邻接大陆的海域，盐度差别很大。在蒸发量大，降水量小，没有河水注入的海域盐度大，如红海北部盐度高达42.8‰。在蒸发量小，降水量大，有许多河水注入的海域盐度低，如波罗的海表层盐度多在10‰以下。在干、湿季节明显交替的海域，如季风区海域，表层盐度亦有明显季节变化。中国长江口外，夏季海水盐度为25‰，冬季为30‰。
海水中含有盐类，不仅向人类提供资源，还使海水性质具有某些特点。如果海水电导性良好，海水的盐度大于24.7‰（一般海水均大于此值），则海水最大密度点的温度低于海水冰点温度，使海水不易结冰。海水的密度变化主要受盐度变化制约，因此大洋上盐度的差异也就造成海水密度的差异，密度流就是这样形成的。
海水中含有很多种盐类。目前，在海水中已发现的元素近80种，绝大部分呈离子状态，主要有氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、氟等11种。此外，还有氧、氢、二氧化碳等气体。海水中主要离子的含量同人的血清所含的离子量进行比较(表3)，可以看出海洋同人有密切的关系。
海水的运动 在各种力的作用下，海水的质点和水团不停运动着，波浪、潮汐和海流等都是海水的运动形式。
波浪（或称海浪）是最常见的海水运动形式。海水受到外力作用，水质点在其平衡位置附近作周期性振动。当水质点离开平衡位置后，恢复力(表面张力、重力等)就力图使其回到原来的平衡位置，但因惯性作用振动仍保持着，并通过其四周的水质点向外传播，这种过程就形成波浪。波浪的成因很多，但主要是风力作用，由风力作用产生的波浪称为风浪。风浪传播到无风的海区或风息后的余波称为涌浪。风浪到浅水区，受海水深度变化影响，出现折射，波面破碎和卷倒则称为近岸波。波浪运动只是波形向前传播，水质点只在其平衡位置附近振动，水团并未随波形前进。所以波浪对海水不起输送作用，只起加强海水紊动混合的作用。但是海浪对海上航行、海港和海岸工程、各种海洋作业有重要的影响。
潮汐是海水在太阳、月球起潮力的作用下形成的一种周期性涨落运动。起潮力的大小与太阳、月球的质量成正比，而与太阳、月球至地心距离的三次方成反比。因此，太阳质量虽然远大于月球，但月地距离却比日地距离小得多，故月球起潮力大于太阳起潮力，为太阳起潮力的2.25倍。这样，海水的涨落便以一太阴日（24时50分）为周期。在潮汐升降的每一周期中，上升过程叫涨潮，海面上涨到最高位置时叫高潮；下降过程叫落潮，海面下降到最低位置时叫低潮。高潮和低潮的潮水位差叫潮差。大洋中潮差不大，近陆海区潮差较大，但受地形的影响，潮差在各处不相同。中国杭州湾的澉浦潮差很大，曾经达到8.9米。20世纪50年代，世界上开始利用涨落潮差发电，潮汐已成为一种重要能源。
沿海地区在高潮时被海水淹没，低潮时露出水面的地带叫潮间带。这里兼有水、陆两种环境特点，在这里生活的生物常具有适应水、陆两地生活的能力。潮汐波还可沿入海河口上溯，而在河流下游或河口区形成感潮河段。在这样的河段有特殊的水文现象和污染物的稀释扩散规律。
海流(或称洋流)是海洋中的水团在天文、水文、气象等因素或重力作用下沿某一定方向稳定地流动的现象。它是海水一种重要的运动形式。它同海底泥沙运动、鱼类回游、天气变化和气候形成等都有密切关系。形成海流的动力条件很多，其中主要的是密度流和风海流。密度流是因海水温度、盐度和压力的分布不均而引起的海水流动；风海流是由风对水面摩擦而产生的海水水平流动。在盛行风带引起的海流叫漂流。从水温来看，如果海流水温比其流经海区的水温高，称为暖流，比其流经海区的水温低，称为寒流。一般说来，从低纬流向高纬的海流属暖流；从高纬流向低纬的海流属寒流。暖流可以从低纬地区向高纬地区输送热量，对气候影响很大。如西北欧沿海地区虽处于高纬地区，然而气候温和，就是因为受到强大的北大西洋暖流（湾流）的影响。所以海流是一种能量输送方式。世界上大洋表层的海流环流形式，基本上取决于地球上的大气环流形式，并受海陆分布制约。在北半球，绕副热带高压中心流动的，是一个顺时针方向的环流；绕副极地低压流动的，是一个逆时针方向的环流。在南半球，与副热带高压区相应的环流为逆时针方向。但在高纬地区因副极地低压同极地高压基本上呈带状，与纬圈平行，因之海流亦与纬圈平行。
海洋生物 海洋中生物种类很多。在动物界里，从单细胞的原生动物到最高等的哺乳类，几乎所有门类都有代表，现有的62个纲动物中，有31个纲生活在海洋。在植物界里，海洋中的种类远少于陆地，占主要地位的是各种藻类，也有少数种子植物。海洋中生物分布的范围很广，从赤道到两极水域，从海水表面到超过万米的深层，水潮间带的海岸到超深渊带的海沟底，到处都有生物存在。但种类最多、数量最大是沿岸带和大陆架浅海区。海洋生物根据它们的栖息场所和活动方式，可归纳为三个基本生态类型，即浮游生物、底栖生物和游泳动物。
浮游生物是在海洋一定水层中营漂浮生活的动、植物的统称。这一类群生物个体都很小(除水母等外)，游泳能力微弱，随波逐流。浮游生物的种类很多，数量很大，分布也相当广泛。在动物性浮游生物中，从原生动物到脊椎动物几乎各类都有，形体相对较大，其中以甲壳类和软体动物最重要。植物性浮游生物比动物性浮游生物种类少，只有隐花植物中藻类的一部分，如硅藻类、绿藻类和蓝藻类等。浮游生物是海洋食物链的基础，是鱼类、哺乳类(如须鲸)及其他海洋动物的天然饵料。有些浮游动物如毛虾、海蜇可供食用，有经济意义；有些种类如夜光藻、蓝藻、双鞭藻等大量繁殖，能形成赤潮，使水质变坏，破坏生物资源。有些浮游生物具有富集放射性物质、重金属和农药的能力，可以作为监测海洋污染的指示生物。
底栖动物是生活在海底（泥）内或海底上的动物生态类群，如在海底匍匐爬行的棘皮类、固着生活的腔肠类、穿入底泥中的软体类、蠕虫类等。在海洋生物各种生态类群中，底栖动物的种数最多，分布也很广泛，从潮间带到深海沟都有，但仍以大陆架区种类最多、数量最大。海洋底栖动物中有许多种类可做食品、药物、工业原料和农业肥料等，具有经济价值。而且它们也能把大量的有机碎屑和小型生物转化为鱼饵，在海洋食物链中是重要的一环。此外，底栖动物的分布和数量变化与海洋环境因素──温度、盐度、海流、底质和污染等有密切关系，可以作为这些因素的生物学标志。
底栖植物是固着生长在潮间带或浅海海底的岩礁及其他基质上的植物，主要是藻类，少数是种子植物。它们和浮游植物一样是海洋中有机物的原始生产者，为海洋中有机界的存在和发展提供了物质基础。在一般情况下，有大量底栖植物的海区，就会有大量的动物。植物生长离不了阳光，所以只能生存在阳光能够达到的浅海海底。在海洋底栖植物中，有许多种具有经济价值，如紫菜、海人草、海带、马尾藻、石花菜和红树等。
游泳动物是海洋生物中能够主动游泳活动的生态类群，一般体型较大，分布较广，有些种类产量很高。其中以鱼类占主要地位；其次是头足类(软体动物)、鲸类（哺乳动物）、鳍足类、海龟和海蛇（爬虫类）等。鱼类是海洋中游泳动物的代表，分布在沿岸、远洋和深海等水域内，种类和数量在水产动物中占首位。此外，还有游泳性的海鸟。海洋中游泳动物分布虽然广，但仍以近陆、浅海水域居多。因为海洋中在一米深处日射能量就减弱一半，在200～400米深处，射入的阳光已极微弱，浮游植物难以生存；从海水上层落到深处可作食饵的动植物残骸而又有限，所以深水中的游泳动物不多。这些动物多具一些特殊的适应环境的器官和能力。如有的鱼视觉极为发达，有的鱼有触觉器官，以适应深水中的黑暗生活。
海洋环境保护 海洋具有巨大的自净能力（见环境自净）。污染物进入海洋后，在物理的、化学的、生物的和地质的综合作用下，不断地被扩散、稀释、氧化、还原和降解。但是，人类消费和生产活动过程中排出的污染物，或经河流的迁移，或通过大气的沉降，进入海洋；或由于人类在海洋上活动（如船舶倾倒废物、油船事故、海底矿产开采）直接进入海洋，超过了海洋的自净能力，就会造成某些海域的污染（见水体污染）。海洋污染使海洋生态平衡遭到破坏，并且不断发生危及人类健康的事件，海洋保护越来越引起人们的重视。目前，海洋环境保护的主要工作是：进行海洋污染的调查和监测，了解海洋环境质量状况；研究海洋污染对海洋生态系统的影响，如污染物在海洋生物体内的蓄积、传递和浓缩过程，污染对海洋生物群落的生态平衡、海洋生物生产能力的影响；研究海洋开发对环境的影响；研究海洋自净规律等。此外，还开展了防治海洋污染技术措施的研究。
