海水是地球上最主要的水体，是全球水循环的主要起点和归宿，也是各大陆外流区的岩石风化产物最终的聚集场所。海水体以及海洋中的各种组成物质，构成了对人类生存和发展有着重要影响的海洋环境。
海水的化学性质
我们知道，关于海水的历史，可以追溯到地壳形成的初期。在漫长的岁月里，由于地壳的不断变化和广泛的生物活动，影响着海水化学成分的性质。
1.海水的化学成分
海水是一种混合溶液，它的成分非常复杂。它所包含的物质大体可分为三类：①溶解物质，包括各种盐类、有机化合物和溶解气体；②气泡；③固体物质，包括有机固体、无机固体和胶体颗粒。在所有的海洋水中，有96%～97%是水，3%～4%是溶解于水中的各种化学元素和其他物质，这些元素又可分为许多种类。
迄今为止，从海水中共发现80多种化学元素，但其含量差别很大。主要化学元素是氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、硅、氟共12种，含量约占全部海水化学元素总量的99.8%～99.9%，它们被称为海水的大量元素。其他元素在海水中所占的比例非常小，都在1mg/L以下，它们被称为海水的微量元素。海水中的化学元素有一个最大的特点，那就是上述12种主要离子浓度之间的比例几乎不变，因此称为海水组成的恒定性。它对计算海水盐度能起到很大的作用。溶解于海水中的元素大多数以盐类离子的形式存在。海水中主要的盐类含量差别很大。其中，氯化物含量最高，占盐类总量的88.6%，其次是硫酸盐，占总量的10.8%。
那么，海水中的盐分又是来自哪里呢？它主要来源于两方面：一是河流从大陆带来。奔腾不息的河流在流入大海时，也将其所溶解的盐类输送到了海洋里，其成分虽与海水有所差别（海水中以氯化物为最多，河水中主要以碳酸盐为主），但是，因为碳酸盐的溶解度小，流入海洋中能够很快深沉。另一方面，海洋生物大量地吸收碳酸盐构成骨骼、甲壳等，当这些生物死后，它们的外壳、骨骼等就沉积在海底，这么一来，就会大大降低海水中的碳酸盐含量。硫酸盐的收支近于平衡，而氯化物消耗最少。久而久之，由于生物作用的结果，海水中的盐分与河水就出现了明显的区别。二是海水中的氯和钠由岩浆活动中分离得来。这从海洋古地理研究和从古代岩盐的沉积，以及最古老的海洋生物遗体都可证实古海水也是咸的。总的来说，这两种来源是相辅相成、相互配合的。
2.海水的盐度
所谓海水盐度，是指海水中全部溶解物质与海水重量之比，通常以每千克海水中所含的溶解物质的克数来表示。世界大洋的平均盐度约为35‰。海洋中的总盐量一般都是比较固定的。但是，在不同的海区和同一海区的不同时刻，其盐度是不同的。就海洋表面而言，盐度主要受降水量、蒸发量的影响。蒸发使海水浓缩，降水使海水稀释。降水量比蒸发量大的海区，一般盐度较小，反之盐度较大。
在世界大洋中，副热带海区的盐度最大，其中大西洋在37‰以上，南太平洋在36‰以上，北太平洋在35.5‰以上，印度洋为35‰。靠近赤道和高纬度的海区，盐度会逐渐减小，南极海区小于34‰。最高盐度值和最低盐度值通常会出现在大洋边缘的海域中，如红海北部高达42.8‰，波罗的海的含盐度只有15‰，其北部的波的尼亚湾含盐量更低至3‰左右，称为淡化海。我国渤海的含盐度是24‰左右。
3.海水中的气体
海水中的气体成分主要以氧和二氧化碳为主。海水中的氧主要来自大气与海生植物的光合作用。海水中的二氧化碳主要也来自大气与海洋生物的呼吸作用及生物残体的分解。因此，海水中的氧气和二氧化碳的含量与大气中的含量和海洋中生物的多少，有着密切的联系。
当海洋中的植物生长茂盛，光合作用强烈时，水中的溶解氧含量多，二氧化碳少；当生物残体多，植物光合作用较弱时，水中二氧化碳含量多，氧含量少。当海水的温度增高时，海水中的氧含量减少；当水温下降时，海水中的氧含量就会增多。
海水中二氧化碳的溶解度十分有限，但海洋中的植物能够消耗大量的二氧化碳，而且在微碱性环境中，海水中二氧化碳与钙离子结合，还会生成碳酸钙沉淀。这么一来，大气中的二氧化碳就会不断地溶于海水中，故海洋上或海岸边的空气总是无比新鲜。从这个角度来说，海洋可说是地球气候的巨大调节器。
海水的物理性质
海水的物理性质主要包括温度、密度、透明度、海冰等。现简述于下：
1.海水温度
海水温度是度量海水热量的一个重要指标，也是海洋热能的一种表现形式。海洋热能不仅驱动大部分的大洋环流，而且还制约着海洋生物系统运转的速率。海洋热量的收入，主要是来自太阳辐射的热量。有研究表明，到达海面的太阳总辐射的年总量达12.61020～13.61020kJ。其中8%的热量被反射回大气，其他的全部被海水所吸收。海洋表面年平均温度在——2℃～30℃，全球海洋年平均水温为17.4℃，相比全球年平均气温，要高出3.1℃。
在一年四季中，海洋表层的温度并不稳定。一般来说，低纬度海区的水温，要高于高纬度海区的水温。同一海区的水温，在夏季高些，冬季低些。赤道海区的水温是最高的。太平洋西部赤道两侧为最高，形成著名的西太平洋暖流。海洋温度除有水平差异外，还会向深层逐渐降低，但上层降温快，下层降温慢，甚至趋向均匀。温度随深度而迅速降低的大洋水层称为温跃层，它是生物以及海水环流的一个重要分界面，它通常位于海面以下100～200米处。
2.海水密度
所谓海水密度，就是指单位体积内所含海水的质量。海水的密度要大于淡水的密度，约为1.022～1.028g/cm3，之所以比淡水的密度大，原因就是海水中含有许多溶解盐类。此外，海水会随着温度、盐度和气压的变化而变化。温度升高时密度减小，盐度增加时密度增大，气压加大时密度增大。这就是三者对海水密度的影响。
此时你可以想象一下，假设有一艘轮船从长江口进入大海，会发生什么样的情况呢？很明显，不管是在长江还是在大海，同一艘轮船所需要的浮力都是相同的，都等于它的重量，不同的是需要排开液体的体积不同，由于海水的密度比淡水大，所以，只要排开较少体积的海水，就能获得同样的浮力，也就是说，轮船从长江进入大海时船体会自然而然地向上浮。
3.海水的透明度
自然世界中，并非所有的海水都是清澈透明的，有些地方的海水清澈透明，阳光可以照射很深，而有些地方的海水则比较混浊，阳光只能照射到很浅的海水。为了表示不同海域的海水能见程度，科学家们引进了透明度的概念，即透明度就是表示海水透明程度的一个量，它是人们衡量海水光学性质的重要参考。
那么，该如何测量海水的透明度呢？首先要准备一个直径为30厘米的白色圆板，任何材质都可以，但要保证它能沉入水中，这种圆盘被称为透明度盘。其次在圆盘上系一根绳子，并在绳子上做好长度标记。然后把圆盘放入水中，让它缓慢沉下去，不要让圆盘过度倾斜。仔细观察沉入水中的白色圆盘，直至看不见时，记下圆盘在水中的深度，这就是该处海水的透明度，也可以说是能见度深度。
海水的透明度会受到多种因素的影响，如海水的颜色、水中悬浮物、浮游生物、海水的涡动、入海径流，甚至天空的云量等。
一般远离海岸的海水透明度较高，靠近大陆的海水透明度较低。世界各大洋的透明度值并不是一样的，平均来说，太平洋的水透明度比大西洋和印度洋的水要高。
4.南极海冰
淡水结冰是在0℃，海水因含盐度较高，冰点要低于淡水。随着海水中含盐量的增大，海水的冰点降低，这是海水不易结冰的原因之一。另一个原因是海水密度最大时的温度低于淡水密度最大时的4℃，且随着盐度的增大而降低。所以，海水结冰的过程较为缓慢。
海冰形成的过程非常复杂。从物理学上讲，寒冷的天气使表层海水散失热量，随之海水温度降低、密度增大，于是海水产生下沉，而底层海水密度偏小，便要上升到表层。这样海水的垂直的对流过程开始进行，对流会使整个水体的密度保持稳定。当海水对流停止时，海水就会逐渐结成冰。