世界大洋中有一部分海区,水是缺氧的。例如黑海200米以下是缺氧的,卡里亚科海沟和波罗的海哥得兰海渊是完全缺氧的。导致缺氧的原因有生物化学因素,也有物理因素。当水交换受到限制,供应溶解氧的速率不足以与传递有机碎屑(氧化时消耗氧)的速率相抗衡,就出现缺氧水。在许多近代海洋沉积物中,也可以找到类似的缺氧水。
在缺氧水中,细菌利用其他的氧化剂氧化有机物,首先是NO3–、NO2–,其次是SO42-。后者被还原为S2-,降低了海水的氧化还原电位。因此许多元素被还原为较低的氧化态。例如在有氧水中四价Mn占优势,而在缺氧水中,主要是二价Mn。
在有氧水中,氧化还原电位由下式 控制
在海水与大气处于平衡的条件下,pE=12.5(见pE)。
在缺氧条件下,氧化还原电位由下式控制此时pE=—4.2。此值可用于判断缺氧水中元素的存在形式。
缺氧水水化学的另一特点是二氧化碳含量高、碱度(见碱度)大。在细菌作用下,有机物与SO42-反应:
ΣCO2可高达60毫摩尔分子/千克,大约为正常海水的20—30倍。pCO2可高达2000×10-6大气压,为正常海水的6—7倍。碱度也可超过正常海水30多倍。