เคมีทางทะเลหรือที่รู้จักกันในชื่อเคมีมหาสมุทรหรือเคมีสมุทรศาสตร์คือการศึกษาองค์ประกอบทางเคมีและกระบวนการของมหาสมุทรทั่วโลก รวมถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างน้ำทะเล บรรยากาศ พื้นทะเล และสิ่งมีชีวิตในทะเล^{[ 2 ]}สาขานี้ครอบคลุมหัวข้อที่หลากหลาย เช่น วัฏจักรของธาตุต่างๆ เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัส พฤติกรรมของโลหะติดตาม และการศึกษาก๊าซและสารอาหารในสภาพแวดล้อมทางทะเล เคมีทางทะเลมีบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจวัฏจักรทางชีว ธรณีเคมีของโลก การไหลเวียนของมหาสมุทรและผลกระทบของกิจกรรมของมนุษย์ เช่น มลภาวะและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ต่อระบบมหาสมุทร[ ^{2 ] เคมี}ทาง ทะเล ได้รับอิทธิพลจากธรณีแปรสัณฐานและ การขยายตัว ของพื้นทะเลความขุ่นกระแสน้ำตะกอนระดับ pHองค์ประกอบของบรรยากาศ กิจกรรมการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา และนิเวศวิทยา

ผลกระทบจากกิจกรรมของมนุษย์ต่อองค์ประกอบทางเคมีของมหาสมุทรบนโลกเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยมลพิษจากอุตสาหกรรมและการใช้ที่ดินในรูปแบบต่าง ๆ ส่งผลกระทบต่อมหาสมุทรอย่างมาก นอกจากนี้ ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นในชั้นบรรยากาศของโลกยังนำไปสู่ภาวะความเป็นกรดของมหาสมุทรซึ่งส่งผลเสียต่อระบบนิเวศทางทะเล ประชาคมระหว่างประเทศเห็นพ้องต้องกันว่าการฟื้นฟูองค์ประกอบทางเคมีของมหาสมุทรเป็นเรื่องสำคัญลำดับต้น ๆ และความพยายามในการบรรลุเป้าหมายนี้ได้รับการติดตามเป็นส่วนหนึ่งของเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนข้อที่ 14

เนื่องจากความสัมพันธ์กันของมหาสมุทร นักสมุทรศาสตร์เคมีจึงมักทำงานเกี่ยวกับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับสมุทรศาสตร์กายภาพธรณีวิทยาและธรณีเคมีชีววิทยาและชีวเคมีและวิทยาศาสตร์บรรยากาศหลายคนกำลังตรวจสอบวัฏจักรทางชีวธรณีเคมีและ โดยเฉพาะ อย่าง ยิ่ง วัฏจักรคาร์บอนในทะเลได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีบทบาทในการกักเก็บคาร์บอนและความเป็นกรดของมหาสมุทร^{[ 3 ]}หัวข้อสำคัญอื่นๆ ที่น่าสนใจ ได้แก่เคมีวิเคราะห์ของมหาสมุทรมลพิษทางทะเลและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดจากมนุษย์

DOM เป็นองค์ประกอบสำคัญของแหล่งคาร์บอนในมหาสมุทรและประกอบด้วยโมเลกุลหลายชนิด เช่น กรดอะมิโน น้ำตาล และไขมัน คิดเป็นประมาณ 90% ของคาร์บอนอินทรีย์ทั้งหมดในสภาพแวดล้อมทางทะเล^{[ 4 ]}สารอินทรีย์ละลายสี (CDOM) คาดว่ามีปริมาณตั้งแต่ 20-70% ของปริมาณคาร์บอนในมหาสมุทร โดยมีปริมาณสูงกว่าบริเวณปากแม่น้ำและต่ำกว่าในมหาสมุทรเปิด^{[ 5 ]} DOM สามารถนำกลับมาใช้ใหม่และกลับเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารได้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าวงจรจุลินทรีย์ ซึ่งจำเป็นต่อการหมุนเวียนสารอาหารและสนับสนุนผลผลิตขั้นต้น^{[ 6 ]}นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการกักเก็บคาร์บอนในมหาสมุทรทั่วโลก เนื่องจากบางรูปแบบทนต่อการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์และอาจคงอยู่ในมหาสมุทรได้นานหลายศตวรรษ^{[ 7 ]}สิ่งมีชีวิตในทะเลมีความคล้ายคลึงกันในด้านชีวเคมีกับสิ่งมีชีวิตบนบก และเป็นแหล่งที่มาของสารประกอบอินทรีย์ที่มีฮาโลเจนมาก ที่สุด ^{[ 8 ]}

POM ประกอบด้วยอนุภาคอินทรีย์ขนาดใหญ่ เช่น สิ่งมีชีวิต เม็ดอุจจาระ และเศษซาก ซึ่งตกตะกอนผ่านชั้นน้ำ เป็นองค์ประกอบหลักของปั๊มชีวภาพ ซึ่งเป็นกระบวนการที่คาร์บอนถูกถ่ายโอนจากผิวมหาสมุทรไปยังทะเลลึก เมื่อ POM จมลง มันจะสลายตัวด้วยกิจกรรมของแบคทีเรีย ปล่อยสารอาหารและคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา ส่วนของ POM ที่ย่อยสลายยากสามารถตกตะกอนลงบนพื้นมหาสมุทรและมีส่วนสำคัญในการกักเก็บคาร์บอนในช่วงระยะเวลาที่ยาวนานมาก^{[ 9 ]}

มหาสมุทรเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตในทะเลหลากหลายชนิดที่เรียกว่าเอ็กซ์ตรีโมไฟล์ – สิ่งมีชีวิตที่เจริญเติบโตได้ดีในสภาวะสุดขั้วของอุณหภูมิ ความดัน และปริมาณแสง เอ็กซ์ตรีโมไฟล์อาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยที่เป็นเอกลักษณ์หลายแห่งในมหาสมุทร เช่นปล่องไฮโดรเทอร์ มอล ปล่องควันดำ แหล่งน้ำ เย็น พื้นที่ที่มีความเค็มสูง และโพรงน้ำเค็มในน้ำแข็งทะเลนักวิทยาศาสตร์บางคนตั้งสมมติฐานว่าชีวิตอาจวิวัฒนาการมาจากปล่องไฮโดรเทอร์มอลในมหาสมุทร

ในปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลและสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกัน สิ่งมีชีวิตที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมสุดขั้วจำนวนมากได้รับพลังงานผ่านกระบวนการเคโมออโตโทรฟี โดยใช้สารประกอบทางเคมีเป็นแหล่งพลังงาน แทนที่จะใช้แสงเหมือนในกระบวนการโฟโตออโตโทรฟี ปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลจะเพิ่มปริมาณสารเคมีในบริเวณใกล้เคียง เช่น กำมะถันธาตุ H₂ ^H₂S Fe²⁺และมีเทนสิ่ง_มีชีวิตเคโมออโตโทรฟีซึ่งส่วนใหญ่เป็นโปรคาริโอต จะได้รับพลังงานจากสารเคมีเหล่านี้ผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน จาก นั้น สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะกลายเป็นแหล่งอาหารสำหรับสิ่ง _มีชีวิตในระดับโภชนาการที่สูงขึ้นก่อให้เกิดพื้นฐานของระบบนิเวศที่เป็นเอกลักษณ์

ในระบบนิเวศของปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลมีกระบวนการเผาผลาญหลายรูปแบบ จุลินทรีย์ในทะเลหลายชนิด รวมถึงThiomicrospira , HalothiobacillusและBeggiatoaสามารถออกซิไดซ์สารประกอบกำมะถันได้ รวมถึงกำมะถันธาตุและสารประกอบ H₂S ซึ่งมักเป็นพิษ_{H₂S มี}อยู่มากมายในปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล เกิดจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างน้ำทะเลและหินที่อุณหภูมิสูงภายในปล่อง สารประกอบนี้เป็นแหล่งพลังงานหลัก เป็นพื้นฐานของวัฏจักรกำมะถันในระบบนิเวศของปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล ในน้ำที่เย็นกว่ารอบๆ ปล่อง การออกซิเดชันของกำมะถันสามารถเกิดขึ้นได้โดยใช้ออกซิเจนเป็นตัวรับอิเล็กตรอนแต่ในบริเวณที่ใกล้กับปล่องมากขึ้น สิ่งมีชีวิตต้องใช้กระบวนการเผาผลาญทางเลือกอื่นหรือใช้ตัวรับอิเล็กตรอนอื่น เช่น ไนเตรต บางชนิดของThiomicrospiraสามารถใช้ไทโอซัลเฟตเป็นตัวให้กำเนิดอิเล็กตรอน ทำให้เกิดกำมะถันธาตุ นอกจากนี้ จุลินทรีย์ในทะเลหลายชนิดสามารถออกซิเดชันเหล็กได้ เช่นMariprofundus ferrooxydansการออกซิเดชันเหล็กสามารถเกิดขึ้นได้ในสภาวะที่มีออกซิเจนสูงในมหาสมุทร หรือในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจน ซึ่งต้องอาศัยตัวรับอิเล็กตรอน เช่น ไนเตรต หรือพลังงานแสง ในการออกซิเดชันเหล็ก Fe(II) ถูกใช้เป็นตัวให้อิเล็กตรอนในทางกลับกัน จุลินทรีย์ที่รีดิวซ์เหล็กจะใช้ Fe(III) เป็นตัวรับอิเล็กตรอน กระบวนการเผาผลาญทั้งสองนี้เป็นพื้นฐานของวัฏจักรเหล็ก-รีดอกซ์ และอาจมีส่วนทำให้เกิดการก่อตัวของเหล็กเป็นแถบได้

ในอีกด้านหนึ่ง สิ่งมีชีวิตที่ทนต่อสภาพแวดล้อมสุดขั้วบางชนิดอาศัยอยู่ในช่องน้ำเค็มของน้ำแข็งทะเล ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำมากและความเค็มสูงมาก สิ่งมีชีวิตที่ติดอยู่ในน้ำแข็งทะเลที่กำลังแข็งตัวต้องปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงความเค็มอย่างรวดเร็ว ซึ่งสูงกว่าน้ำทะเลปกติถึง 3 เท่า รวมถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วกลับสู่ความเค็มของน้ำทะเลปกติเมื่อน้ำแข็งละลาย สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ที่อาศัยอยู่ในช่องน้ำเค็มเป็นสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงได้ ดังนั้น สภาพแวดล้อมขนาดเล็กเหล่านี้จึงอาจมีออกซิเจนสูง ซึ่งอาจเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ ดังนั้น สิ่งมีชีวิตที่ทนต่อสภาพแวดล้อมสุดขั้วเหล่านี้จึงมักผลิตสารต้านอนุมูลอิสระในระดับสูง^{[ 10 ]}

การขยายตัวของพื้นทะเลบนสันกลางมหาสมุทรเป็นระบบแลกเปลี่ยนไอออน ระดับโลก ^{[ 11 ]}ปล่องไฮโดรเทอร์มอลที่ศูนย์กลางการขยายตัวนำธาตุเหล็ก กำมะถัน แมงกานีส ซิลิคอน และธาตุอื่นๆ ในปริมาณต่างๆเข้าสู่มหาสมุทรซึ่งบางส่วนถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในเปลือกโลกใต้มหาสมุทรฮีเลียม -3 ซึ่งเป็นไอโซโทปที่มาพร้อมกับการเกิดภูเขาไฟจากชั้นแมนเทิล จะถูกปล่อยออกมาจากปล่องไฮโดรเทอร์มอลและสามารถตรวจพบได้ในกลุ่มควันภายในมหาสมุทร^{[ 12 ]}

อัตราการขยายตัวของสันกลางมหาสมุทรแตกต่างกันไปตั้งแต่ 10 ถึง 200 มม./ปี อัตราการขยายตัวที่รวดเร็วทำให้ ปฏิกิริยา ของหินบะซอลต์กับน้ำทะเล เพิ่มมากขึ้น อัตราส่วน แมกนีเซียม / แคลเซียมจะต่ำลงเนื่องจากไอออนแมกนีเซียมถูกกำจัดออกจากน้ำทะเลและถูกหินบริโภคมากขึ้น และไอออนแคลเซียมถูกกำจัดออกจากหินและปล่อยสู่น้ำทะเลมากขึ้น กิจกรรมความร้อนใต้พิภพที่ยอดสันเขามีประสิทธิภาพในการกำจัดแมกนีเซียม^{[ 13 ]} อัตราส่วน Mg/Ca ที่ต่ำกว่าจะเอื้อต่อการตกตะกอนของแคลไซต์โพลีมอ ร์ฟที่มีแมกนีเซียมต่ำของแคลเซียมคาร์บอเนต ( ทะเลแคลไซต์ ) ^{[ 11 ]}

การแพร่กระจายอย่างช้าๆ ที่สันกลางมหาสมุทรมีผลตรงกันข้ามและจะทำให้มีอัตราส่วน Mg/Ca สูงขึ้น ซึ่งเอื้อต่อการตกตะกอนของอะราโกไนต์และแคลไซต์โพลีมอร์ฟที่มี Mg สูงของแคลเซียมคาร์บอเนต ( ทะเลอะราโกไนต์ ) ^{[ 11 ]}

การทดลองแสดงให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตแคลไซต์ที่มีแมกนีเซียมสูงในปัจจุบันส่วนใหญ่จะเป็นแคลไซต์ที่มีแมกนีเซียมต่ำในทะเลแคลไซต์ในอดีต^{[ 14 ]}ซึ่งหมายความว่าอัตราส่วน Mg/Ca ในโครงกระดูกของสิ่งมีชีวิตจะแปรผันตามอัตราส่วน Mg/Ca ของน้ำทะเลที่มันเติบโต

ดังนั้น แร่ธาตุของ สิ่งมีชีวิต ที่สร้างแนวปะการังและผลิตตะกอนจึงถูกควบคุมโดยปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นตามแนวสันกลางมหาสมุทร ซึ่งอัตราของปฏิกิริยาเหล่านี้ถูกควบคุมโดยอัตราการขยายตัวของพื้นทะเล^{[ 13 ] [ 14 ]}

ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น ส่วนใหญ่เกิดจากการเผาไหม้ เชื้อเพลิงฟอสซิลทำให้เคมีของมหาสมุทรเปลี่ยนแปลงไป ภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงความเค็ม^{[ 19 ]}มีผลกระทบอย่างมากต่อระบบนิเวศของสภาพแวดล้อม ทางทะเล ^{[ 20 ]}

การลด ลงของออกซิเจนในมหาสมุทรหมายถึงการลดลงของปริมาณออกซิเจนในส่วนต่างๆ ของมหาสมุทรอันเนื่องมาจากกิจกรรมของมนุษย์^{[ 28 ] [ 29 ]}ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในสองพื้นที่ ประการแรก เกิดขึ้นในเขตชายฝั่งที่ภาวะยูโทรฟิเคชันทำให้ปริมาณออกซิเจนลดลงอย่างรวดเร็ว (ภายในไม่กี่ทศวรรษ) จนถึงระดับต่ำมาก^{[ 28 ]} การลดลง ของออกซิเจนในมหาสมุทรประเภทนี้เรียกว่าเขตตายประการที่สอง การลดลงของออกซิเจนในมหาสมุทรยังเกิดขึ้นในมหาสมุทรเปิด ในส่วนนั้นของมหาสมุทร ปัจจุบันมีการลดลงของระดับออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้พื้นที่ที่มีออกซิเจนต่ำตามธรรมชาติ (ที่เรียกว่าเขตออกซิเจนต่ำสุด (OMZs)) กำลังขยายตัวอย่างช้าๆ^{[ 30 ]}การขยายตัวนี้เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากภาวะโลกร้อนที่ เกิดจากมนุษย์ ^{[ 31 ] [ 32 ]}การลดลงของปริมาณออกซิเจนในมหาสมุทรที่เกิดขึ้นเป็นภัยคุกคามต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลเช่นเดียวกับผู้คนที่พึ่งพาสิ่งมีชีวิตในทะเลเพื่อโภชนาการหรือการดำรงชีวิต^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}การลดลงของระดับออกซิเจนในมหาสมุทรส่งผลต่อ ความสามารถในการผลิต ของมหาสมุทร การเคลื่อนที่ ของสารอาหารและคาร์บอนและการทำงานของแหล่งที่อยู่อาศัยทางทะเล^{[ 36 ] [ 37 ]}

เมื่อมหาสมุทรมีอุณหภูมิสูงขึ้นการสูญเสียออกซิเจนในมหาสมุทรก็จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้การแบ่งชั้นของมหาสมุทร เพิ่มขึ้น สาเหตุมาจากความเชื่อมโยงหลายประการระหว่างความหนาแน่นและผลกระทบของการละลายที่เกิดจากภาวะโลกร้อน^{[ 38 ] [ 39 ]}ผลข้างเคียงคือ ความพร้อมของสารอาหารสำหรับสิ่งมีชีวิตในทะเลลดลง จึงเพิ่มความเครียดให้กับสิ่ง มีชีวิตในทะเล มากขึ้น

อุณหภูมิที่สูงขึ้นในมหาสมุทรยังทำให้ความสามารถในการละลายของออกซิเจนในน้ำลดลง ซึ่งสามารถอธิบายการสูญเสียออกซิเจนประมาณ 50% ในระดับบนของมหาสมุทร (>1000 ม.) น้ำทะเลที่อุ่นกว่าจะกักเก็บออกซิเจนได้น้อยกว่าและมีความลอยตัวมากกว่าน้ำที่เย็นกว่า ส่งผลให้การผสมของน้ำที่มีออกซิเจนใกล้ผิวน้ำกับน้ำที่ลึกกว่าซึ่งมีออกซิเจนน้อยกว่าตามธรรมชาติลดลง น้ำที่อุ่นขึ้นยังเพิ่มความต้องการออกซิเจนจากสิ่งมีชีวิต ส่งผลให้มีออกซิเจนสำหรับสิ่งมีชีวิตในทะเลน้อยลง^{[ 40 ]}

การศึกษาแสดงให้เห็นว่ามหาสมุทรสูญเสียออกซิเจนไปแล้ว 1-2% ตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 ^{[ 41 ] [ 42 ]} _{และการจำลองแบบจำลองคาดการณ์ว่าปริมาณ O 2}ในมหาสมุทรทั่วโลกจะลดลงถึง 7% ในอีกร้อยปีข้างหน้า การลดลงของออกซิเจนคาดว่าจะดำเนินต่อไปอีกพันปีหรือมากกว่านั้น^{[ 43 ]}

การสอบถามเบื้องต้นเกี่ยวกับเคมีทางทะเลมักเกี่ยวข้องกับต้นกำเนิดของความเค็มในมหาสมุทร รวมถึงงานของโรเบิร์ต บอยล์ เคมีทางทะเลสมัยใหม่เริ่มต้นเป็นสาขาหนึ่งจากการสำรวจชาเลนเจอร์ ในปี 1872–1876 ซึ่งนำโดยกองทัพเรืออังกฤษ ซึ่งได้ทำการวัดทางเคมีของมหาสมุทรอย่างเป็นระบบเป็นครั้งแรก การวิเคราะห์ทางเคมีของตัวอย่างเหล่านี้ซึ่งเป็นการศึกษาองค์ประกอบของน้ำทะเลอย่างเป็นระบบครั้งแรก ดำเนินการโดยจอห์น เมอร์เรย์และจอร์จ ฟอร์ชแฮมเมอร์ นำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับธาตุต่างๆ เช่น คลอไรด์ โซเดียม และซัลเฟตในน้ำทะเล^{[ 44 ]}

ต้นศตวรรษที่ 20 มีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านเคมีทางทะเล โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคนิคการวิเคราะห์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น นักวิทยาศาสตร์อย่าง Martin Knudsen ได้สร้างขวด Knudsen ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการเก็บตัวอย่างน้ำจากระดับความลึกต่างๆ ของมหาสมุทร^{[ 45 ]}ในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา (ทศวรรษ 1970, 1980 และ 1990) มีการประเมินความก้าวหน้าในด้านเคมีทางทะเลอย่างครอบคลุมโดยโครงการริเริ่มของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติที่รู้จักกันในชื่อ Futures of Ocean Chemistry in the United States (FOCUS) โครงการนี้ได้รวบรวมนักเคมีทางทะเล นักเคมีทางทะเล และนักธรณีเคมีที่มีชื่อเสียงจำนวนมากมาร่วมเขียนรายงาน FOCUS

หลังสงครามโลกครั้งที่สอง ความก้าวหน้าในเทคนิคทางธรณีเคมีได้ผลักดันเคมีทางทะเลเข้าสู่ยุคใหม่ นักวิจัยเริ่มใช้การวิเคราะห์ไอโซโทปเพื่อศึกษาการไหลเวียนของมหาสมุทรและวัฏจักรคาร์บอน Roger Revelle และ Hans Suess เป็นผู้บุกเบิกการใช้การหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสีเพื่อตรวจสอบแหล่งกักเก็บคาร์บอนในมหาสมุทรและการแลกเปลี่ยนกับชั้นบรรยากาศ^{[ 46 ]}

นับตั้งแต่ทศวรรษ 1970 การพัฒนาเครื่องมือที่ซับซ้อนและแบบจำลองการคำนวณขั้นสูง ได้ปฏิวัติวงการเคมีทางทะเล ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์สามารถวัดโลหะติดตามสารประกอบอินทรีย์และอัตราส่วนไอโซโทปด้วยความแม่นยำที่ไม่เคยมีมาก่อน การศึกษาวัฏจักรทางชีวธรณีเคมีทางทะเล รวมถึง วัฏจักร คาร์บอนไนโตรเจนและกำมะถันได้กลายเป็นประเด็นที่น่าสนใจในการทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกการใช้เทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลและโครงการสังเกตการณ์มหาสมุทรทั่วโลก เช่น โครงการธรณีภาค-ชีวภาคระหว่างประเทศ (IGBP) ได้ให้ข้อมูลขนาดใหญ่เกี่ยวกับเคมีของมหาสมุทร ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบความเป็นกรดของมหาสมุทร การขาดออกซิเจนและประเด็นสำคัญอื่นๆ ที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมทางทะเล^{[ 47 ]}

นักสมุทรศาสตร์เคมีเก็บรวบรวมและวัดสารเคมีในน้ำทะเล โดยใช้ชุดเครื่องมือมาตรฐานของเคมีวิเคราะห์รวมถึงเครื่องมือต่างๆ เช่นเครื่องวัดค่า pH เครื่องวัดค่าการนำไฟฟ้าเครื่องวัดฟลูออโร เมตร และเครื่องวัด CO2 ที่ละลายใน_น้ำข้อมูลส่วนใหญ่เก็บรวบรวมผ่านการวัดบนเรือและจากทุ่นลอยหรือทุ่น อัตโนมัติ แต่ ก็มีการใช้ การสำรวจระยะไกลด้วยเช่นกัน บนเรือวิจัย ทางสมุทรศาสตร์ จะใช้ CTD ในการวัดค่าการนำไฟฟ้าอุณหภูมิและความดัน[ ^{48 ] และ}มักจะติดตั้งบนขวด Nansenแบบโรเซ็ตเพื่อเก็บน้ำทะเลสำหรับการวิเคราะห์^{[ 49 ]}โดยทั่วไปแล้วตะกอนจะถูกศึกษาด้วยเครื่องเก็บตัวอย่างแบบกล่องหรือ กับ ดักตะกอนและตะกอนเก่าอาจถูกกู้คืนโดยการเจาะทางวิทยาศาสตร์

อุปกรณ์วิเคราะห์ขั้นสูง เช่น แมสสเปกโทรเมตรีและโครมาโทกราฟ ถูกนำมาใช้เพื่อตรวจจับธาตุ ไอโซโทป และสารประกอบอินทรีย์ในปริมาณน้อย ซึ่งช่วยให้สามารถวัดสารอาหาร ก๊าซ และมลพิษในสภาพแวดล้อมทางทะเลได้อย่างแม่นยำ^{[ 50 ]}ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ยานใต้น้ำอัตโนมัติ (AUV) และเทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลได้ช่วยให้สามารถตรวจสอบเคมีในมหาสมุทรขนาดใหญ่ได้อย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตามการเปลี่ยนแปลงของความเป็นกรดในมหาสมุทรและวัฏจักรสารอาหาร^{[ 51 ]}

องค์ประกอบทางเคมีของมหาสมุทรใต้พื้นผิวของยูโรปาอาจคล้ายกับโลก^{[ 52 ]}มหาสมุทรใต้พื้นผิวของเอนเซลาดัสปล่อยไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์สู่อวกาศ^{[ 53 ]}

• โครงการวิเคราะห์ข้อมูลมหาสมุทรโลก
• สมุทรศาสตร์
• สมุทรศาสตร์กายภาพ
• แผนที่มหาสมุทรโลก
• น้ำทะเล
• โครงการ RISE