海洋是一个庞大而复杂的体系，在这里不停地发生着各种各样的现象，还发生了化学反应。构成海洋的主要成分是水，其中溶有“海盐”而构成电解质溶液。除“海盐”外，存在于地球上的元素，绝大部分都以微量的形式存在于海水之中。这些物质或以离子状态、或以化合物形式（无机的、有机的），或以胶体状态存在，它们都各自表现其独特的化学性质，各有各的归宿，兹对海洋中复杂的过程作一分析，大致如下：

物理因素

    不言而喻，在物理因素中与物质的输送和分布有关的最大因素是水的运动。在水的运动方面，除大规模的海流以外，还有由潮汐而造成的潮流。水的运动在水平方向上是显著的，然而也有铅直方向的流动即沉降流和上升流。这些一般都称之为平流。除平流外还有因所谓涡动扩散作用使水发生混合。

    海洋的特征之一是海水的成层性。海水密度随深度而增加，因为保持静力学上的稳定，上下层水的混合是极困难的。尤其是在表层附近有密度跃层，在跃层以上，水几乎是等密度的，因为水迅速地混合着，所以这部分也称为混合层。供给表层的物质因密度跃层的阻碍，使之不容易进到密度跃层之下，而该层以下的水也不能迁移到混合层中。一般认为混合层中水的平均停留时间是5－7年。海洋的其它特征是在水平方向上还存在水体的不连续性。由密度不同所决定的水体间，构成不连续面，在两不同水体毗邻处，构成所谓隔，相互间能持续相当长的时间。在不连续面上，级慢地进行着水的收放或发散。至于不连续面的形式，既有极锋以及亚热（寒）带锋那样大规模的不连续面；亦有在沿岸常能见到的极小的不连续面。

    溶解或悬浮于海水中的物质分布，很大程度上由水的运动所控制。此外，作为重要的物理因素尚有水温。海水温度随深度增加而降低，这也是海洋的特征之一，这是由于最先接受热源的是海洋表面的缘故，还可能是由于海洋常常趋于成层化、稳定化而自然地要趋于平衡所产生的。水温的不同决定着发生的化学反应的速率。

    海中的光也是重要的因素，这是因为海洋中有机物的生产全靠光来进行。光所达到的深度因海域而不同，最大限度可能在500～600米。但是光用于有机物生产的有效深度最多是100米到200米，该层层被称为真光带（ euphotie zone）。

化学因素

     涉及物质的输送和循环的化学因素也是复杂的。在化学反应方面从氧化、还原、沉淀那种比较单纯的反应，到有机物生产和生物分解等极为复杂的反应均有，此外，当然还有无数由酶催化而不断进行的反应。

     生成胶体的过程也是重要的。胶体中无机物和有机物都有。因胶体表面的活性而吸附其它物质，并根据质点的大小而发生悬浮或沉降作用，并参与物质的铅直输送。

     在海中还进行着离子交换作用，它积极参与粘土矿物的生成，此外，还有人认为，海水中种种物质的浓度也是由离子交换平衡来维持的。关于存在于海中的物质的鳌合和络合反应，今后也必须进行研究。海海水中中著名的络离子是，在铀酰（UO22+）和碳酸根离子（CO23-）之间生成非常稳定的絡离子UO2（CO3)22-，UO2（CO3）43-等等。

生物学因素

     海洋表层为所谓真光带，在那那里由光合作用进行着从无机物向有机物的转化。由于光合作用，最先产生的生物是多种浮游植物，然而在海洋里栖息着无数的植物、动物和微生物。这些生物还将大量的有机化合物供给海洋，并把整个海洋作为一个生物化学的环境。

     生物在物质的输送和循环方面具有最大影响的是生物对元素的浓缩。作为生物浓缩元素的尺度，可采用浓缩系数（f）。

  cb

f=--  

  cw

     式中：Cb是生物体中该元素的浓度，C是该生物所居住的环境中该元素的浓度。各种元素的浓缩系数示于表2．1。

     生物还造成了许多沉积物，它们成了生物起源的矿物岩石的原料。由具有碳酸钙贝壳的动物遗骸和具有氧化硅骨骼的硅藻的遗骸等能形成石灰岩和硅藻土。

     一般认为生物的运动还起着输送物质的作用，有的鱼类竟能移动数千公里之巨，1954年在位于太平洋赤道海域的维克尼·埃尼韦特克环礁上进行了大规模核武器试验，引起了鱼类被放射性污染的不幸事件。日本政府命令抛弃具有高放射性能的鱼（离鱼体10厘米处每分钟计数100次以上者）。

     在图2．1中，用点表示出来的就是捕到按规定应予抛弃的鱼的地点。该图中所揭示的事实应该是相当惊人的。1953年春夏期间，这些点聚集于赤道附近，而从夏到秋就北上到日本列岛附近，实际上波及到北纬40°。这就是说游鱼能把放射性物质从赤道附近运送到北纬40°°之远。

     一旦进入海中的物质，它们的输送、循环、分布就是由上述物理、化学、生物方面主要因素来决定的。因为这些主要因素并不是单独地而是复合在一起起作用，所以解析起来是相当困难的。化学家常有的不足之处是缺乏海洋中这些复杂的主要因素有关的知识，因而作出的解释过于简单化。例如，就某元素在海中铅直分布的解释而言，常常想把某观测点上层和下层的分布轻易地直接联系起来加以理解。须知：在某一观测点的铅直分布是全部深度上的水平移流的结果，是时间性的剖面图。