海洋是生命的摇篮，海水不仅是宝贵的水资源，而且蕴藏着丰富的化学资源。加强对海…水（包括苦咸水，下同）资源的开发利用，是解决沿海和西部苦咸水地区淡水危机和资源短缺问题的重要措施，是实现国民经济可持续发展战略的重要保证。
§§§第一节气候调节器：海水资源
无穷无尽的海水
海水是流动的，对于人类来说，可用水量是不受限制的。海水是名副其实的液体矿藏，平均每立方千米的海水中有3570万吨的矿物质，目前世界上已知的100多种元素中，80%可以在海水中找到。海水还是陆地上淡水的来源和气候的调节器，世界海洋每年蒸发的淡水有450万立方千米，其中90%通过降雨返回海洋，10%变为雨雪落在大地上，然后顺河流又返回海洋。
英国化学家W.迪特玛于1872~1876年随“挑战者”号进行环球考察时，对各个海域的海水进行了全面测定与比较后认为，不同海域的海水总体上讲其成分是基本相同的，构成也是相对稳定的。但是，由于不同海域海水的温度、盐度、蒸发量与降水量等存在一定差异，因而其构成成分有可能出现某些微小的差别。
海水的构成除了最基本成分——水之外，还溶解有大约3.5%的可溶性无机盐，其中氯化钠约占无机盐总量的85%，此外还有氯化镁、硫酸镁、硫酸钙、碳酸氢钙、硫酸钾、溴化镁等。这些无机盐在海水中大多离解成离子状态存在。
海水中最常见的离子有：
Na+、Mg2、Ca2+、K+、Cl-、SO42-、HCO3-、Br-等，这几种离子大约可占海水中全部离子总量的99.95%。海水中的微量元素几乎包含了所有的已知微量元素，但其含量都非常低，以含量最高的锶（Sr）、硅（Si）、氟（F）为例，每升海水中的含量仅分别为8毫克、3毫克、1.3毫克。
大气中所包含的主要气体在海水中也存在，但其含量却少得可怜：空气中含氮气76%、氧气21%、氩气1%、二氧化碳0.032%，其他气体约0.22%；而海水中的氧气含量只有0.0046%～0.0075%、氮气 0.00005%、氩气0.00005%，仅为空气中含量的万分之一至百万分之一。海水中溶解的气体虽然含量很低，但对维系海洋生物的生命活动却至关重要。
海水的主要理化特性
1.海水的温度
全球海洋中海水温度的变化幅度大致在-2～33℃之间。其中，表层海水的水温变化幅度最大，大约是在-2～33℃之间；而底层水的水温变化幅度较小，通常多维持在0~6℃范围。
表层水温度最高的区域为北纬5°~10°海域，该海域的部分海区，如波斯湾，夏季的表层水温有时可高达33℃，岸边浅水域的表层水温有时甚至能达到36℃。表层水温最低海域为南极海域，其中威德尔海的长年水温一般都低于0℃，最低时为-2℃。北冰洋是全球纬度最高的海域，大约有2/3的海域表层长年冰冻，其余的海面大多也漂浮着冰山及浮冰，整个北冰洋中仅有巴伦支海由于受北角暖流的影响长年不结冰。北冰洋从海面到100～225米深的表层水长年水温一般都在-1~-1.7℃之间，从100～225米到 600～900米之间的中层水，由于受大西洋暖流的影响，水温多保持在0～1℃之间。北冰洋沿岸地区大多为冻土地带，永冻层厚度一般都可达数百米。
表层水温季节变化幅度最大的是中纬度海域，一年之中最高水温有可能达到30℃，而最低水温则可能低于0℃，年水温差可超过30℃。而赤道海域和极地海域水温的季节变化幅度都比较小，年水温差一般很少能超过5~-10℃。
底层水占海水总量的75%以上，其水温长年多维持在0~6℃之间，其中，有大约50%左右的深层水长年水温仅有1.3～3.8℃，只有极个别的海域底层水温会低至0℃。在大洋深处的海盆中，地壳的热量可以对底层水的水温产生一些影响，但至多也只能使底层的水温上升0.5℃左右。
（1）温跃层。大洋中的海水，温度垂直分布存在着典型的三层式结构。上层为混合层。其厚度大约在20～200米，不同海域厚度不同。混合层上下温度比较均匀，但表层温度存在比较明显的昼夜变化与季节变化。
中层为温跃层，在温跃层内，随水深的变化海水温度急剧下降。温跃层在不同海区分布深度不同。在南北信风带海域，温跃层多出现在200米左右水层；在长日照海域，昼夜温跃层多出现在6～10米水层，而季节温跃层多出现在30～100米水层。温跃层的厚度一般都不太厚，通常只有几米至几十米，但其温度变化幅度却非常大，在低纬度海域可以从20～30℃急剧下降为3~6℃。
底层为低温层。在大洋深水区以底层水的厚度最大，温度变化幅度也最小。大洋底层水的温度一般都保持在0~6℃范围，即使是热带海域，1500米以下的水温也很少能超过3℃。但水温低于0℃的底层水分布区域也不是太多。
温跃层并不是在所有的海域都存在，高纬度海域由于表层水温长年都比较低，与底层水的水温差别不是太大，因而很少出现温跃层。
（2）温跃层的成因。温跃层的形成原因大致上有3种。一种是随寒流携入的低温水，由于比重较大，会下沉至高温水的下部，形成较为稳定的低温水团，在冷水团与其上方暖水团的界面处存在较大的水温差，可形成稳定的温跃层。第二种是季节温跃层的形成，即表层海水受季节性气温的影响水温升高，由此而形成的暖水团，因密度变小而稳定存在于其下方温度较低的水团之上，两个水团的界面处存在较大的温差，形成季节温跃层。季节温跃层一般多生成于中纬度海域。第三种是昼夜温跃层的形成，由于表层海水白天受太阳光辐射的影响水温升高，形成的暖水层也可稳定存在于其下方温度相对较低的水层之上，两个水层的界面处形成昼夜温跃层。昼夜温跃层一般多生成在比较浅的水层中，而且不太稳定。
2.海水的密度
海水密度是指每单位体积海水的质量，常用单位为“克/立方厘米”或“克/毫升”。人们习惯上常将海水密度称为海水比重，一般多用海水比重计进行测量。海水的平均密度一般多在1.025～1.028克/毫升。
（1）影响海水密度的主要因素。海水密度主要受盐度、温度和压力的影响，在其他两个因素不变的情况下，盐度上升则密度增大，温度上升则密度减少，压力增加则密度增大。
海水的密度随着海域的不同、深度的不同以及水温和盐度等的不同而各不相同。一般来讲，沿岸水比外海水的密度低，表层水比底层水的密度低。这是因为沿岸海水由于受气温、大陆径流、降水等气候因素的影响，密度变化较大，而且其密度一般都低于海水的平均密度；而大洋深层的海水因水温低、压力大，其密度一般都高于海水的平均密度。降水能使海洋表面的海水盐度降低，再加上太阳的辐射还能提高表层海水的温度，这也是为什么海洋表层水比深层水密度小的原因。此外，深层水的压力比表层水大，压力也会造成深层海水的密度增大。全球海洋中以南极海域的海水密度最大，这不仅是因为其水温低，而且因该海域海水容易结冰，海水在结冰时会释出部分盐分，致使该海域的盐度随之增高，密度变大。
纯水在4℃时密度最大，为1克/毫升。而海水密度最大时的水温却与其盐度有关。例如：盐度18的海水在0.12℃时密度最大，盐度 35的海水则在-3.52℃时密度最大。海水结冰后体积约增加9%，密度也相应减少9%。
（2）密度跃层。海水的密度跃层一般都是在海洋中两个密度不同的水团界面处形成的。例如，当表层海水因大量蒸发而导致盐度增加，致使其密度增大时或者因温度降低而导致其密度增大时，一旦密度大于其下层水团，即开始下沉，直至抵达密度相同的水层后才停止下沉并四下散开。因密度大的海水不断下沉，密度小的海水不断上升，可促使海水不停地进行垂直交换，形成上升流与下降流，最终有可能形成上下两个密度相对稳定的水层。在两个水层的界面处往往存在着较大的密度差，形成密度跃层。在密度跃层内，随水深的变化海水密度急剧增大。此外，某些陆间海如果周围有较多的河流注入，河流携入的大量淡水因密度小于海水而浮于海水表层之上，久而久之即可形成两个密度不同的水团，上层水团盐度低密度小，下层水团则盐度高密度大，由此而形成的密度跃层一般都比较稳定，黑海即属于这种类型。
温跃层也属于密度跃层的一种。
3.海水的盐度
盐度是指海水中溶解的无机盐数量，常以其含量的千分值（‰）来表达。例如，海水中含盐量为30‰，则称其盐度为30；含盐量为 35‰，则称其盐度为35。
全球海洋中海水盐度平均为35，各海域略有不同，其中大洋水的盐度较高，大致在33～37.5之间；近岸水域由于受降水和大陆径流等的影响较大，盐度要低些，并且不同海区间差别较大。
全球各大洋中，以北大西洋亚热带海域盐度最高，约为37.5；北冰洋盐度最低，为31～32。盐度最高的海为红海和波斯湾，正常情况下为40～42；盐度最低的海为波罗的海，中部海域的海水盐度通常在6～8之间，而北部和东部海域的海水盐度只有2，几乎与淡水等同。波罗的海四面皆为陆地所包围，仅西侧有3条又窄又浅的海峡与大西洋连通。它与外海的水交换量不大，加上流入该海的河流有250条之多，平均每年注入淡水多达472立方千米，并且当地气候凉湿，蒸发量少，这些因素的共同影响造成了其海水盐度极低。此外，黑海的盐度通常也只有18左右，基本上为半咸水。
4.海水的透明度
顾名思义，海水的透明度是指海水的透明程度。影响海水透明度的因素主要是海水中的浮游生物以及其他颗粒状悬浮物的多少，因而透明度也被作为表达海水质量的指标之一。正常海水的透明度一般都在几米至几十米范围，近岸水域由于受风浪及河流携带泥沙等的影响，海水中颗粒悬浮物较多，因而透明度大多只有几米，越向外海悬浮物越少，透明度越高。外海水的透明度一般都在十几米至几十米，而大洋水的透明度大多为几十米。
我国渤海的海水透明度一般仅3～5米，黄海3~15米，东海的外海25～30米。全球各大洋中以马尾藻海的透明度最大，最高时可达 72米，这是因为该海远离大陆，处于大洋的环抱之中，除了漂浮有马尾藻等大型海藻外，浮游生物及颗粒悬浮物非常少，因而其透明度要比其他海域高。
5.水色
大海是蔚蓝的，这是人们对海洋的第一印象。水是无色透明的，而海水为什么会是蔚蓝色的呢？究其原因，主要是由于海水对阳光中不同单色光的散射结果。海水对阳光中波长较长的红光与橙光吸收多而散射少，而对蓝光则吸收少而散射多，因而人们看起来大海与天空一样都是蔚蓝的。其实大海也并不总是蔚蓝的，特别是近岸的海水，更多的时候是呈现蓝绿色、黄绿色，甚至是棕黄色。
海水之所以会呈现不同的颜色，主要由海水的光学性质以及海水中颗粒状悬浮物的颜色与多少等因素所决定。在热带的大洋中，海水是洁净的，水深且颗粒悬浮物很少，因而在阳光照耀下海水总是湛蓝湛蓝的。若海水中悬浮有泥沙等颗粒物，由于泥沙呈棕黄色乃至黑褐色，根据含泥沙量的不同，海水可呈现黄色、棕黄色乃至褐色。海水中生存有大量的浮游微藻类，由于微藻的种类及其色泽不同，海水可呈现绿色、黄绿色、黄褐色、棕红色，甚至是红色。人们常说的赤潮，就是由于水中含有大量赤潮生物而使海水呈现红色（或黄褐色），赤潮也是因此而得名的。此外，海水的颜色还要受天空中的云层高度、云层色泽、光照强度、太阳高度等因素的影响。例如，当天空晴朗时海水本来还是十分悦目的蔚蓝色，一旦阴云密布后海水会立即变为昏暗的墨绿色。
海水水色的测定一般多使用透明度板和水色计。在阳光不能直接照射处将透明度板下沉至透明度一半的深度，由水面上垂直观察透明度板白盘所显示的颜色即为该处海水的水色。水色级别的确定还需要用水色计进行比较，与水色计中系列标准水色管色泽最接近的色级就是该处海水的水色级别。
水色计是由22支长10厘米、直径8毫米的无色玻璃管内封装“弗莱尔水色标准液”组成。标准液是由精制的蓝、黄、褐3色溶液按不同比例配置而成，由蓝色逐渐过渡到褐色，共分为21个色级：1号为蓝色，21号为褐色，中间则依次为深浅不同的天蓝色、蓝绿色、绿色、黄绿色、黄色、棕黄色、黄褐色、红褐色、棕褐色，按色泽变化规律依次排列。
6. 海水的冰点、酸碱度、溶解氧
（1）海水的冰点。海水开始冻结的温度称为海水的冰点。海水的冰点随盐度及水深的不同而改变，盐度增高冰点降低，水深增加冰点下降。例如：在正常压力下，盐度5的海水冰点为-0.275℃，盐度15的海水冰点为-0.81℃，盐度25的海水冰点为-1.36℃，盐度33的海水冰点为-1.81℃，盐度35的海水冰点为-1.92℃。海水深度每增加100米，冰点下降-0.08℃。
（2）海水的酸碱度（pH值）。海水的酸碱度又称海水pH值。海水中由于含有较多的碱性元素，如钠、钙、镁等，因而正常情况下呈弱碱性，pH大约为8.1。
（3）溶解氧。海水中氧气的含量在4.6~7.5毫克/升范围。其含氧量受水温及压力影响较大，水温升高则含氧量减少，压力增大含氧量也减少。由于全球的海洋是相互沟通的，因此自然状态下很少存在不含氧的水团。但黑海却是个例外，其200米以下的水层中几乎不含氧。黑海由于有几条大河注入，表层水的盐度很低，海水几乎不存在垂直对流的现象，因此表层水中溶解的氧很难达到底层，加之黑海与其他海的沟通又不是特别顺畅，因而底层水极度缺氧。在缺氧的情况下，底层中的嗜硫菌将硫酸盐分解为硫化氢，致使其底层海水略显黑色。黑海也由此而得名。
海洋冰山和海底淡水
随着社会经济的不断发展、人口的不断增加以及水污染加剧，陆地淡水资源越来越无法满足人类的需求。冰山是巨大的淡水资源，海洋中的绝大多数冰山都是从南极冰盖上分裂出来的。在海洋上漂浮的那些冰山有非常大的储水量。然而如何将冰川化为淡水并为人类服务是一个难以解决的问题。
