其实除了氧气，可以说明海水流动的化学物质还有很多。1960年的核试验中释放的大量的氚便对研究物理方法较难解决的深层水的形成过程和温度跳跃层（深度增加时温度剧减的层）的垂直混合现象有重大作用。
1963年，随着降水进入海洋表层的氚元素最多。科学家们一直在追踪这些氚是如何向深海扩展的。研究发现，北大西洋格陵兰海的表层水在冬天冷却下沉，开始转变为深层水。
20世纪70年代进行的地球化学截面观测（GEOSECS）计划的测量数据表明，氚元素在北纬50度以北海域呈斜面状进入海底附近。
1981年又进行了一次观测。当时氚元素已经南下至北纬40度附近。可以推测深层水已经形成并且南下。当时也观测到造成臭氧空洞的氟利昂也少量溶入了海中，有的还侵入到南极洲附近的深层水中。
这些化学物质虽然是人工释放进海洋中的，却可以作为记号来追踪海水的运动，被称为“化学追踪剂”。这种方法的优点是可以观察到具体的侵入情况。
以前科学家用浮标、浮筒或颜料来研究海水运动。现在的“化学追踪法”将研究的范围扩大到了全世界。由于这些追踪剂是几十年前才投入自然环境的，在中低纬度由于温度跳跃层的存在阻碍了向下的侵入，所以在这些地方只停留在海水表层。
现在科学家又用六氟化硫（无害，少量就可被检测到）投入温度跳跃层来检测这一层的垂直扩散速度。结果发现温度跳跃层的密度非常稳定，在垂直方向几乎不发生混合。
现在“化学追踪”正在全球范围进行，相信不久的将来我们便可以解开深层海水循环之谜了。
深层水的年龄
海洋的一次大循环到底需要多少时间？
前面已经说明过，根据海水中的氧气浓度的减少或营养素浓度的增加可以推测深层水的流向。但是如同鲸鱼在做剧烈运动时吸入量就会增加一样，海水中的氧气消耗速度也不是一定的。
根据14C测定年龄
例如海雪大量存在的海域中的氧气会因有机物的分解而快速消耗。因此氧气浓度的减少量和所花费的时间是无直接联系的，有什么方法能够进行正确的测定呢？
幸好科学家发现了由宇宙射线生成的放射性物质14C，它的半衰期为5，730年，所以科学家可以以它作为“时钟”来测定深层水的年龄。
我们一定也经常听到在地质学和考古学中常用的放射性碳元素年龄测定这一名词。
在古代的遗迹中发现了古代人使用的木片。树木是靠光合作用吸收大气中的二氧化碳（其中含有14C）合成有机物而生长的，所以和当时的大气含有同样比例的14C。
在核试验前的古代大气中的14C浓度应该是稳定的，所以木片中最初的14C浓度也便可知了。只要测出出土时木片样本的14C浓度就可以计算出它至今的年龄。如果减少了50％，则表明它已经5，730岁了。
这个原理同样也适用于海水。海水在表层时由于和大气的气体交换，溶解了二氧化碳，所以应该含有和大气相似的14C浓度。随着时间的推移，由于14C的衰变作用，14C将减少。根据所减少的量就可以计算出它的年龄。
事实上，北太平洋深层海水中的14C浓度比大气低24％，而北纬40°以北的北大西洋表层水比大气低7％左右，两者的年龄差约为1，670岁。印度洋北部的深层水为1，200岁，南极海为820岁（如上图）。
海水下沉为深海水后的年代当然海水的情况和考古学的木片样本不同，海水在下沉后并非就不再进行碳元素的交换了。
海水可能会和不同放射性碳元素浓度的海水混合，可能会因为有机物的分解或碳酸钙的溶解增加新的无机碳元素量。这些对年龄测定的影响有多大，现在还是个未知数。
所以前面推测的年龄值只是一个“估计值”，大致上深层海水的平均年龄在1，000岁左右，海洋的一次大循环大概需要2，000年左右。
由于宇宙射线的作用而生成的39Ar也可以代替14C进行年龄测定。
39Ar的半衰期为270年，溶于水之后几乎不参与任何化学反应，是理想的海洋循环追踪剂。但是它的存在量太小，在现在的测定技术下需要大量的海水，所以未得到广泛利用。估计在将来使用高敏感度的分析法后它就会成为研究的主力军。
锰块之谜
锰块是以铁和锰的氧化物为主要成分的化学沉淀物。
锰块的形状大小各异，一般直径为2厘米到拳头大小，呈卵状或球状，在深海底广泛分布。
19世纪的“挑战者”号早已发现锰块，并有详细的记载。
锰块中的镍、铜、钴的浓度也很高，可作为矿物资源。但是这种锰块的形成和分布存在着许多谜点。
在进行放射年龄测定时发现，这些锰块在100万年前只有几毫米，并且成长速度非常缓慢。
更奇怪的是这种锰块几乎都存在于海底沉积物上面，没有被埋没。海底沉积物的沉积速度虽然很慢，1，000年才几毫米，但是考虑到海洋的年龄，没有理由锰块不被埋没在堆积物中。
对此现象有各种说法。例如海底的鱼或者急流推着锰块不停地滚动，或者沉积物的粒子之间相互作用，将锰块不停地上挤等说法，但是都缺乏说服力。
那么，这些锰和铁到底从哪里来？
据推测，可能是被沉积物还原的二价铁离子和锰离子溶解在沉积物间隙中的水中并被带入海水中再次被氧化成三氧化二铁和氧化锰，形成沉淀而积于海底。
锰块之所以那么受注目，主要还在于它的矿产价值。锰块有望成为镍、铜、铬等贵金属的采矿对象。事实上在北太平洋的夏威夷东南海域已经开始了采矿试验，各国在各自划定的区域内进行技术研究和环境影响试验。
在商业化过程中最大的问题是，如何降低从深海5，000米处采集锰块装上船只并精炼为成品过程中的成本问题。
另外，最近比较受关注的是存在于海岭或海底山脉等热水喷出处在海底岩石上形成层状沉积物的“锰壳”。
锰壳含有高品位的铬和金，并且比深海的锰块易采集（水深2，000～3，000米）。
人类的活动将各种物质带进海洋。从20世纪60年代开始人们开始关心这些物质对人类有无明显的恶劣影响，并在世界范围展开研究。
特别是日本，曾经把工业化放在第一位，而导致陆地沿岸的海洋污染，代表性的水银中毒事件便是一例。
后来，发达国家对有害物质的抛弃作了严格的规定，这些国家的沿海环境逐渐改善。但是发展中国家的污染仍然很严重。
油轮原油泄漏、海湾战争的石油污染、俄罗斯的核潜艇及核废料丢弃在海洋中等一系列问题都提醒我们要注意防止海洋的污染。在尼泊尔的农村，一个空罐头盒、一个旧塑料瓶都是非常重要的日常用品，很少有被丢弃的。
然而发达国家的垃圾废品却异常多。要解决这个问题，首先要停止不必要物品的生产，然后要加强对废品的再循环利用。这两点非常重要。当然即使做到这两点，垃圾也不会因此而消失。
新闻、报纸一直在报道，东京湾垃圾处理场的处理能力已经饱和。将来怎么解决呢？抛弃到外海吗？
也许很少有人知道，其实工业废料和海湾淤渣在一定允许范围内是可以抛弃进大海的。
东京湾的沉积物的重金属浓度是由于工业废水排放引起的重大问题，20世纪70年代达到顶峰后开始下降。低放射性的废料也被投入深层海底，从而导致全球舆论哗然。事实上日本不仅在填海造地，也把海洋作为一个低风险的垃圾处理场。
问题在于，海洋究竟有多强的自我净化能力，投下的垃圾对海洋的生物以及人类有没有坏的影响？在国际上一般遵守《伦敦公约》的规定，制定了不能抛弃入海洋或者需要特别许可的物质分类，以此来防止海洋污染。
当然，这个条约的内容也会根据科学研究的发展而经常修改。人类必须在不破坏海洋环境的前提下有效地利用海洋资源。如果只是教条的认为“任何人为向海洋抛弃物品的行为都会破坏海洋的环境”，那么，连鱼也不能吃了。
近期为了缓解温室化效应，有人设计在发电厂回收二氧化碳并将其投入大海中。这时围绕着这个计划所带来的环境问题也由于现在对海洋的认识还不够充分，所以对海洋的影响仍无一定论。
海洋科学的发展，一定要为类似的问题提供客观的判断标准。