海水是一种非常复杂的多组分水溶液。海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在。在海水中铜的存在形式较为复杂，大部分是有机化合物形式存在的。在自由离子中仅有一小部分以二价正离子形式存在大部分都是以负离子络合物出现。所以自由铜离子仅占全部溶解铜的一小部分。海水中有含量极为丰富的钠，但其化学行为非常简单，它几乎全部以Na+离子形式存在。

海水中的溶解有机物十分复杂，主要是一种叫做“海洋腐殖质”的物质，它的性质与土壤中植被分解生成的腐殖酸和富敏酸类似。海洋腐殖质的分子结构还没有完全确定，但是它与金属能形成强化合物。

海水中的成分可以划分为五类

1．主要成分（大量、常量元素）：指海水中浓度大于1mg/kg的成分。属于此类的有阳离子

  、  、  、  和  五种，阴离子  、  、B 、  、  、  

六种，还有以分子形式存在的H3BO3，其总和占海水盐分的99.9%。所以称为主要成分。

由于这些成分在海水中的含量较大，各成分的浓度比例近似恒定，生物活动和总盐度变化对其影响都不大，所以称为保守元素。

海水中的Si含量有时也大于1mg/kg，但是由于其浓度受生物活动影响较大，性质不稳定，属于非保守元素，因此讨论主要成分时不包括Si。

2．溶于海水的气体成分，如氧、氮及惰性气体等。

3．营养元素（营养盐、生源要素）：主要是与海洋植物生长有关的要素，通常是指N、P及Si等。这些要素在海水中的含量经常受到植物活动的影响，其含量很低时，会限制植物的正常生长，所以这些要素对生物有重要意义。

4．微量元素：在海水中含量很低，但又不属于营养元素者。

5．海水中的有机物质：如氨基酸、腐殖质、叶绿素等

海水的主要成份

海水中溶解有各种盐分，海水盐分的成因是一个复杂的问题，与地球的起源、海洋的形成及演变过程有关。一般认为盐分主要来源于地壳岩石风化产物及海底火山喷出的可溶化合物。另外，全球的河流每年向海洋输送5.5×1015g溶解盐，这也是海水盐分来源之一。从其来源看，海水中似乎应该含有地球上的所有元素，但是，由于分析水平所限，已经测定的仅有80多种。现将其中重要的一些元素列于下表。

海水中最重要的溶解元素的化学形态和浓度

元素	平均浓度	单位(kg/海水)	元素	平均浓度	单位(kg/海水)
Li	174	μg	As	1.7	μg
Fe	55	ng	Na	10.77	g
B	4.5	mg	Br	67	mg
Ni	0.50	μg	Mg	1.29	g
C	27.6	mg	Rb	120	μg
Cu	0.25	μg	Al	540	ng
N	420	μg	Sr	7.9	mg
Zn	0.40	μg	Si	2.8	mg
F	1.3	mg	Cd	80	ng
P	70	μg	I	50	ng
S	0.904	g	Cs	0.29	μg
Cl	19.354	g	Ba	14	μg
K	0.399	g	Hg	1	ng
Ca	0.412	g	Pb	2	ng
Mn	14	ng	U	3.3	μg

表中较高浓度的组分基本上代表了其在海水中的平均浓度，一些低含量成分由于测定困难，测定过的样本不多，难以代表其平均浓度。许多感兴趣的金属在海水中含量极低，只有用灵敏的测试仪器和技术并避免样品采集和分析过程中的污染才能够测定。

站在海边，极目远望，大海是蓝色的。然而，当你舀起一盆海水观察，你会发现海水是无色透明的。大海的蓝色是从何而来的呢？

选择吸收是物体呈现颜色的主要原因。在一定的波长范围内，若物质对通过它的各种波长的光都作等量（指能量）吸收，且吸收量很小，则称这种物质为一般吸收；若物质吸收某种波长的光能比较显著，则称这种物质具有选择吸收性。太阳光照射到海面时，一部分光被反射回来，另一部分光折射进入水中。进入水中的光线在传播过程中会被水吸收。水对光的吸收与光的波长有关，即水具有选择吸收性。水对波长较长的光吸收显著，对波长较短的吸收不明显。红光、橙光和黄光在不同的深度时均被吸收了，并使海水的温度升高。到一定的深度绿光也被吸收了。而波长较短的蓝光和紫光遇到水分子或其他微粒会四面散开，或反射回来。所以当海水明净清澈时，目光中被海水吸收最少的蓝光和紫光就反射和散射到我们眼里，我们看见的大海就呈现出蓝色。

人们自然会提出这样一个问题，紫光波长最短，散射和反射应当最强烈，为什么海水不带紫色呢？实验表明，人眼对紫光很不敏感，因此对海水反射的紫光视而不见。所以海水不呈现紫色，完全是因为人眼没有如实反映情况的缘故。

水分子对于可见光中各种波长不同的光线（指红、橙、黄、绿、青、蓝、紫）散射作用（指光束在媒质中前进时，部分光线离原来方向而分散传播的现象）的强弱不同，对于波长短的（如绿、青、蓝等）其散射作用远比波长长的光（如红、橙色）的散射作用强。再加上散射作用的强弱与光程的长短也有关。在水层较浅时，可见光中各种波长的光几乎都能透过，散射作用也不显著。因此，水是无色透明的。当水较深时，由于散射作用显著，水就显出浅蓝绿色。水中溶有空气越多越偏绿色。水更深时会出现深蓝色甚至显黑色。海水较深时显蓝色，就是这个缘故。

为什么不能喝

海水中含有大量盐类和多种元素，其中许多元素是人体所需要的。但海水中各种物质浓度太高，远远超过饮用水卫生标准，如果大量饮用，会导致某些元素过量进入人体，影响人体正常的生理功能，还会导致人体脱水，严重的还会引起中毒。

如果喝了海水，可以采取大量饮用淡水的办法补救。大量淡水可以稀释人体摄入过多的矿物质和元素，将其通过汗液排出体外。

主要溶解成分

海水中含量大于1毫克/千克的11种化学成分。它们包括：①钠、镁、钙、钾和锶等5种阳离子；②氯根、硫酸根、碳酸氢根（包括碳酸根）、溴根和氟根等5种阴离子；③硼酸分子。这些成分的总量占海水中所有溶解成分的99.9%以上。被河川搬运入海的岩石风化产物和火山等的喷发物，是海水主要溶解成分的主要来源。

自从地球表面出现海洋之后，在漫长的地质年代中，不但经历了海陆变迁，而且海水中的溶解成分，曾有过组成的演变。尽管各大洋海水的含盐量随海域和深度而异，但海水主要溶解成分的含量间有恒定的比例，就称海水的组成是恒定的，并称这些成分是保守成分。

18世纪以来，人们对海水主要溶解成分进行了许多研究工作。1819年，A.M.马赛特分析了取自大西洋、北冰洋、 波罗的海、黑海和黄海的14个水样，发现虽然Mg2+、Ca2+、Na+、Cl-、SO娺-等5种成分在不同水样中的含量都各不相同，但它们之间在每一份水样中的比值是近似守恒的，即这些溶解成分的组成有近似的恒比关系。1884年，W.迪特马尔分析了英国“挑战者”号调查船从主要大洋和海区的不同深度采样的77个海水样品，根据(Cl-+Br-)、

  

-、CO2、Ca2+、Mg2+、K+和Na+等7 种成分的含量，证实了海水主要溶解成分的恒比关系。20世纪60年代中期，为了深入研究海水中主要溶解成分的含量及其保守性，英国国立海洋研究所和利物浦大学通过海洋调查，收集了世界各大洋及某些海区不同深度的海水样品，分别测定过表层水、中层水和深层水中主要溶解成分的含量，讨论了某些成分变化的情况。1975年，T.R.S.威尔孙对海水主要溶解成分进行了全面的总结。

海水主要溶解成分之间，所以具有恒比关系这一特点,是因为海水中的含盐量相当稳定，加上海水的不停运动,使各成分充分混合的缘故。但由于生物的作用，海底热泉和大陆径流等的影响，局部海区的某些主要溶解成分的含量并不严格遵守恒比关系。例如深层海水中Ca2+的相对含量大约比表层水高千分之五。因此，不同的主要溶解成分的保守性(相对含量的守恒性)略有差异。要研究溶解成分的保守性，考虑的不是它的浓度大小，而应考虑其相对含量，即浓度与含盐量之比。由于通常以氯度或盐度表示含盐量的大小,故引用浓度(克/千克)与氯度或盐度之比为参量，称为氯度比值或盐度比值。直接用氯度比值或盐度比值的恒定性和变化范围说明海水中溶解成分的保守性。

海洋中主要溶解成分的氯度比值，基本上保持恒量。但由于上述原因，氯度比值会产生变化，主要表现为：

①　生物的影响。上层海水中的生物在生长繁殖过程中，吸收Ca2+和Sr2+等溶解成分，其残体在下沉和在分解过程中逐渐将Ca2+和Sr2+释放于水中，其循环与海水营养盐类似。因此在深层和中层的水中，Ca2+和Sr2+的氯度比值大于表层水。

②　径流的影响。河水的溶解成分及其含量和海水不同。例如：

海水中溶解成分的含量：

Na+>Mg2+>Ca2+

Cl->SO4->HCO3-（包括CO3 2-）

全世界河水中溶解成分的平均含量：

Ca2+>Na+>Mg2+

HCO3（包括CO32->SO4->Cl-因此，河口区的海水受河水的影响，溶解成分的氯度比值发生变化，特别是低盐海水更加明显。这些区域的海水中，Ca2+、SO42-和HCO3-的氯度比值常常比较高。

③　结冰和融冰的影响。海水在高纬度海区结冰时，Na+SO7会进入冰晶之中，故结冰后的海水的氯度比值降低；融冰时适相反。

④　溶解氧的影响。在缺氧或无氧海域，由于硫酸盐还原菌滋生，可将一些 SO4-还原成H2S，使 SO4 的氯度比值变小。例如黑海表层水中，SO-的氯度比值为0.1400，但在其深2000米的水层中，降低为0.1361。

⑤　海底热泉的影响。在海底断裂带的裂缝处，常有海底热泉，其含盐量很高。例如红海海盆中心区2000米深处的热泉，水温为45～48°C，盐度为255～326，使附近海水中溶解成分的氯度比值和一般的海水差别很大。

中国沿海的海水中，主要溶解成分的氯度比值和大洋海水基本上一致。 　海水的主要溶解成分，不仅以自由离子形式存在,还会由于缔合作用而形成各种离子对，从而影响着海水的化学性质和物理性质。例如CaCO3在海水中溶解度较大，MgSO4对声波有较强的吸收作用。这方面的研究工作，主要是测定各种离子对的缔合常数，计算出主要溶解成分存在形式的分配比例模型（见海洋物理化学）。