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文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第1 1节引言节引言v痕量金属是海洋生态系统主要组分之一，其生物地痕量金属是海洋生态系统主要组分之一，其生物地球化学循环对于了解海洋生态系结构和功效含有主球化学循环对于了解海洋生态系结构和功效含有主要意义。要意义。v一些痕量金属对于海洋生物生长起着促进作用，而一些痕量金属对于海洋生物生长起着促进作用，而一些金属则对海洋生物有毒性作用，而且这些作用一些金属则对海洋生物有毒性作用，而且这些作用与痕量金属存在形态相关。与痕量金属存在形态相关。v不少痕量金属在古海洋学研究中也发挥着主要作用，不少痕量金属在古海洋学研究中也发挥着主要作用，是解开地球环境变迁历史主要指标。是解开地球环境变迁历史主要指标。v伴随工农业发展，由废水排放等引发海洋重金属污伴随工农业发展，由废水排放等引发海洋重金属污染已成为人们日益关注问题。染已成为人们日益关注问题。第1页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。一、痕量金属在生物生长中作用一、痕量金属在生物生长中作用v痕量金属几乎参加了海洋生命方方面面，从痕量金属几乎参加了海洋生命方方面面，从细胞壁形成到蛋白质合成，无不存在痕量金细胞壁形成到蛋白质合成，无不存在痕量金属踪迹。属踪迹。参加一系列生化反应中，起催化剂作用，激发、参加一系列生化反应中，起催化剂作用，激发、调控或抑制一些生化反应进行。调控或抑制一些生化反应进行。在原子量大于在原子量大于5050元素中，大约有十几个元素已经元素中，大约有十几个元素已经知道含有生物学作用，并影响到海洋生物地球化知道含有生物学作用，并影响到海洋生物地球化学过程，它们通常作为海洋生物蛋白质组成元素学过程，它们通常作为海洋生物蛋白质组成元素或酶体系调控元素。或酶体系调控元素。第2页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。海洋主要生物地球化学过程及可能起作用痕量金属海洋主要生物地球化学过程及可能起作用痕量金属第3页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。痕量金属元素毒性作用痕量金属元素毒性作用v即使是生物生长所必需一些痕量金属元素，即使是生物生长所必需一些痕量金属元素，在其浓度过高时也会对生物生长产生抑制或在其浓度过高时也会对生物生长产生抑制或毒性作用。毒性作用。v问题问题毒性效应产生机制毒性效应产生机制海洋生物应对策略海洋生物应对策略研究意义研究意义第5页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。二、海水痕量金属测定问题二、海水痕量金属测定问题v19701970年之前，因为仪器年之前，因为仪器灵敏度不足灵敏度不足以及采以及采样与分析过程样与分析过程污染污染等，所报道数据存在较等，所报道数据存在较大问题大问题不一样时期所测不一样时期所测海水中部分痕量海水中部分痕量金属元素浓度金属元素浓度第6页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1969年年Caribbean Sea样品比对结果样品比对结果第7页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v对于现在研究，采样、分析过程污染问题依对于现在研究，采样、分析过程污染问题依然是一个严峻考验然是一个严峻考验MITESS痕量金属采样系统痕量金属采样系统开阔大洋表层水部分金属开阔大洋表层水部分金属溶解态浓度溶解态浓度第8页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2 2节海洋痕量金属元素起源与迁出节海洋痕量金属元素起源与迁出一、海洋中痕量金属起源一、海洋中痕量金属起源（1）大陆径流）大陆径流（2）大气沉降）大气沉降（3）海底沉积物间隙水向上覆水体扩散）海底沉积物间隙水向上覆水体扩散（4）海底热液作用）海底热液作用（5）人类活动）人类活动第9页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。（1 1）大陆径流输入）大陆径流输入v河流是海洋颗粒态、溶解态金属主要起源之河流是海洋颗粒态、溶解态金属主要起源之一。一。吸附、解吸作用吸附、解吸作用沉淀作用沉淀作用第10页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。（2）大气沉降）大气沉降v对于一些金属元素大气沉降是进入海洋最主对于一些金属元素大气沉降是进入海洋最主要起源，如要起源，如As、Pb等等对于开阔大洋中心区域环流区，因为远离陆地，对于开阔大洋中心区域环流区，因为远离陆地，河流输送量极少，而垂直混合又受到层化作用抑河流输送量极少，而垂直混合又受到层化作用抑制，由深层水向上输送量也有限，大气输送变得制，由深层水向上输送量也有限，大气输送变得非常主要。非常主要。第11页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。（3）海底沉积物间隙水向上覆水体）海底沉积物间隙水向上覆水体 扩散扩散v沉降颗粒物输送痕量金属到沉积物后，沉积沉降颗粒物输送痕量金属到沉积物后，沉积物中所发生化学反应可将部分痕量金属重新物中所发生化学反应可将部分痕量金属重新溶解，这个过程称为再生重动。溶解，这个过程称为再生重动。v富含有机质沉积物（如近岸沉积物）因为含富含有机质沉积物（如近岸沉积物）因为含有高金属浓度以及有机物相对不稳定性质，有高金属浓度以及有机物相对不稳定性质，通常是痕量金属元素从沉积物重新回到海洋通常是痕量金属元素从沉积物重新回到海洋主要区域。主要区域。第12页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。（4）海底热液作用）海底热液作用v海底热液通常富含痕量金属元素。海底热液通常富含痕量金属元素。第13页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。（5）人类活动）人类活动v人类活动一样会向海洋输入痕量金属元素，人类活动一样会向海洋输入痕量金属元素，绝大部分是经过河流和大气沉降路径进入海绝大部分是经过河流和大气沉降路径进入海洋。洋。第14页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第15页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第16页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v周转时间周转时间（turnover time）或停留时间或停留时间（residence time）经过一系列过程将经过一系列过程将海洋中某一特定组分海洋中某一特定组分全部去除、迁出海洋全部去除、迁出海洋所需要时间。所需要时间。也代表经过一系列也代表经过一系列过程重新产生海洋中过程重新产生海洋中现有储量所需要时间。现有储量所需要时间。第17页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第18页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第19页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。浮游植物和褐藻中部分金属元素富集因子（浮游植物和褐藻中部分金属元素富集因子（EF）第20页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。有孔虫碳酸盐外壳与放射虫硅质外壳中有孔虫碳酸盐外壳与放射虫硅质外壳中金属浓度金属浓度第21页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第22页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第23页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第24页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第3 3节海洋痕量金属垂直分布节海洋痕量金属垂直分布v海洋中溶解态金属水平或垂直分布受控于其输入海洋中溶解态金属水平或垂直分布受控于其输入与迁出速率，所以，经过海洋中溶解态金属垂直与迁出速率，所以，经过海洋中溶解态金属垂直分布可反应该元素收支平衡状态。分布可反应该元素收支平衡状态。v依据垂直分布特点，可分成依据垂直分布特点，可分成7 7类（类（Bruland,Bruland,19831983）:第25页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。一、保守行为型一、保守行为型v少许痕量金属，少许痕量金属，如如RbRb+、CsCs+、MoOMoO4 42-2-、WOWO4 42-2-等，等，其垂直分布与温其垂直分布与温度或盐度改变相度或盐度改变相一致，说明其分一致，说明其分布仅受控于物理布仅受控于物理过程。过程。v这类金属元素通这类金属元素通常不会显著富集常不会显著富集在生源物质中，在生源物质中，故也是生物非限故也是生物非限制性元素。制性元素。第26页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。二、营养盐型二、营养盐型v类似于主要营养盐，均在类似于主要营养盐，均在深层水存在富集现象，如深层水存在富集现象，如ZnZn、CuCu、NiNi、CdCd等。等。v产生原因：这些元素在上产生原因：这些元素在上层水被浮游生物吸收，生层水被浮游生物吸收，生物死亡后，部分在上层水物死亡后，部分在上层水体再循环，另有部分经过体再循环，另有部分经过颗粒沉降输送至中深层。颗粒沉降输送至中深层。进入中深层水体颗粒物发进入中深层水体颗粒物发生再矿化作用，这些元素生再矿化作用，这些元素重新回到水体中，由此形重新回到水体中，由此形成表层低而中深层高分布。成表层低而中深层高分布。中心北太平洋溶解态中心北太平洋溶解态NiNi、CuCu、ZnZn、CdCd垂直分布垂直分布NiCuZnCd第27页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。营养盐型痕量金属与主要营养盐之间营养盐型痕量金属与主要营养盐之间往往存在良好线性正相关关系往往存在良好线性正相关关系中心北太平洋溶解态中心北太平洋溶解态ZnZn与与H H4 4SiOSiO4 4、溶解态、溶解态CdCd与与HPOHPO4 42-2-关系关系第28页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v深层水相对于表层水富集这类痕量元素程度与以下深层水相对于表层水富集这类痕量元素程度与以下原因相关：原因相关：（1 1）元素在生物体富集因子（）元素在生物体富集因子（EFEF）；）；（2 2）元素颗粒沉降通量；）元素颗粒沉降通量；（3 3）水体运动相对速率。）水体运动相对速率。v不一样元素，其垂向富集程度不一样。不一样元素，其垂向富集程度不一样。第29页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v3 3种子类型：种子类型：（1 1）中层深度）中层深度存在极大值；存在极大值；（2 2）深层水存）深层水存在极大值；在极大值；（3 3）中层与深）中层与深层同时存在极大层同时存在极大值。值。中心北太平洋溶解态中心北太平洋溶解态NiNi、CuCu、ZnZn、CdCd垂直分布垂直分布第30页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。三、表层富集型三、表层富集型v由供给源输送至表由供给源输送至表层水，而后快速并层水，而后快速并永久地从海水中迁永久地从海水中迁出。它们在海洋中出。它们在海洋中周转时间远短于水周转时间远短于水体混合时间。体混合时间。第31页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。引发表层富集过程主要有：（1 1）大气输送进入海洋，如）大气输送进入海洋，如PbPb。PbPb主要经过人类燃烧含主要经过人类燃烧含PbPb汽油进入大气，并被大汽油进入大气，并被大气气溶胶颗粒所吸附，其后颗粒态气气溶胶颗粒所吸附，其后颗粒态PbPb主要经过降主要经过降雨输送进入海洋表层。雨输送进入海洋表层。第32页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。北大西洋百慕大时间系列站表层水北大西洋百慕大时间系列站表层水溶解态溶解态PbPb浓度时间改变浓度时间改变第33页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。（2 2）由河流输）由河流输送或由陆架沉送或由陆架沉积物释放，而积物释放，而后经过水平混后经过水平混合进入开阔大合进入开阔大洋，形成表层洋，形成表层或次表层极大或次表层极大值（如值（如MnMn）。）。北太平洋沿岸海域、开阔大洋溶解态北太平洋沿岸海域、开阔大洋溶解态Mn垂直垂直分布及表层水溶解态分布及表层水溶解态Mn随离岸距离改变随离岸距离改变北太平洋东北太平洋东部沿海部沿海北太平洋北太平洋中心海域中心海域第34页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。（3 3）生物过程造成氧化还原反应会使还原态金）生物过程造成氧化还原反应会使还原态金属元素在表层或次表层出现极大值，比如属元素在表层或次表层出现极大值，比如Cr(III)Cr(III)、As(III)As(III)、I I-。第35页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。四、中层极小值型四、中层极小值型v表层水溶解态表层水溶解态AlAl较高浓较高浓度来自大气沉降输入，度来自大气沉降输入，而深层水溶解态而深层水溶解态AlAl较高较高浓度来自沉积物中浓度来自沉积物中AlAl重重新溶解后向上覆水体扩新溶解后向上覆水体扩散。中层水体极小值是散。中层水体极小值是因为该区域距离源区较因为该区域距离源区较远，同时经过吸附至沉远，同时经过吸附至沉降硅质外壳而迁出共同降硅质外壳而迁出共同形成。类似痕量金属元形成。类似痕量金属元素有素有SnSn。第36页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。五、中层深度极大值五、中层深度极大值v缘于痕量元素存在中层起源，如海底热液水平缘于痕量元素存在中层起源，如海底热液水平输送。输送。第37页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。六、中层亚氧层极大或极小值六、中层亚氧层极大或极小值 v海洋次表层相对于溶解氧通常是不饱和，在海洋次表层相对于溶解氧通常是不饱和，在存在少许溶解氧情况下，称为亚氧化环境存在少许溶解氧情况下，称为亚氧化环境（suboxicsuboxic）。）。v最显著亚氧化环境出现在沿岸上升流区和水最显著亚氧化环境出现在沿岸上升流区和水体运动不活跃区域体运动不活跃区域太平洋秘鲁上升流区太平洋秘鲁上升流区印度洋阿拉伯海。印度洋阿拉伯海。第38页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v亚氧化条件下，部分金属元素会发生还原作亚氧化条件下，部分金属元素会发生还原作用，假如其用，假如其还原形态还原形态比氧化形态比氧化形态溶解度更大溶解度更大话，那么元素在该水层中将出现极大值。话，那么元素在该水层中将出现极大值。第39页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v假如某金属元素假如某金属元素还原形态还原形态比氧化形态比氧化形态溶解度溶解度小小话，则将产生极小值分布形态，如话，则将产生极小值分布形态，如CrCr3+3+。第40页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。七、缺氧水体中极大或极小值七、缺氧水体中极大或极小值v开阔大洋几乎没有缺氧现象，但在边缘海开阔大洋几乎没有缺氧现象，但在边缘海（如黑海）和深海沟中（如（如黑海）和深海沟中（如Carciaco Carciaco TrenchTrench）能够见到。）能够见到。v痕量金属在中深层水体存在极大或极小值原痕量金属在中深层水体存在极大或极小值原因与亚氧化条件下相同。因与亚氧化条件下相同。第41页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。黑海水体中溶解态痕量金属垂直分布黑海水体中溶解态痕量金属垂直分布第42页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第4 4节海洋痕量金属水平分布特征节海洋痕量金属水平分布特征一、太平洋与大西洋深层水痕量金属浓度比较一、太平洋与大西洋深层水痕量金属浓度比较许多元素在太平洋深层水中浓度高于大西洋深层水，许多元素在太平洋深层水中浓度高于大西洋深层水，原因在于太平洋深层水较老年纪让它累积了更多来原因在于太平洋深层水较老年纪让它累积了更多来自上层水体金属元素。自上层水体金属元素。第43页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。例外情况是例外情况是PbPb2+2+和和AlAl3+3+，太平洋深层水中溶解态，太平洋深层水中溶解态PbPb和和AlAl浓度低于大西洋深层水，原因在于它们在浓度低于大西洋深层水，原因在于它们在大西洋表层含有较高输入通量，且它们不停地从大西洋表层含有较高输入通量，且它们不停地从水体中去除、迁出，造成无法累积在太平洋深层水体中去除、迁出，造成无法累积在太平洋深层水中。水中。第44页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。二、近岸海域与开阔大洋痕量金属浓度比较二、近岸海域与开阔大洋痕量金属浓度比较绝大多数痕量金属元素在陆架区含有较高溶解态绝大多数痕量金属元素在陆架区含有较高溶解态浓度，意味着它们存在陆地起源（包含河流或沉浓度，意味着它们存在陆地起源（包含河流或沉积物）。而一些元素在大洋中心环流区浓度较高积物）。而一些元素在大洋中心环流区浓度较高则意味着存在大气沉降输入。则意味着存在大气沉降输入。第45页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v北大西洋开北大西洋开阔海洋阔海洋欧欧洲沿岸断面洲沿岸断面表层水溶解表层水溶解态态CdCd、CuCu、MnMn分布分布500m等深线等深线磷酸盐磷酸盐硅酸盐硅酸盐MnCuCd盐度盐度温度温度第46页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。北太平洋北太平洋Hawaii-Montery BayHawaii-Montery Bay断面表层水痕量金属分布断面表层水痕量金属分布第47页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第5 5节海水中痕量金属存在形态节海水中痕量金属存在形态第48页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第49页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第50页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。北太平洋溶解态北太平洋溶解态CuCu及其有机配位体垂直分布及其有机配位体垂直分布v海水中与海水中与CuCu结合有机配位结合有机配位体可能主要由上层海洋浮体可能主要由上层海洋浮游植物或细菌产生。海洋游植物或细菌产生。海洋中浮游植物可能为了防止中浮游植物可能为了防止CuCu产生毒性而发展出细胞产生毒性而发展出细胞内解毒机制，将细胞内多内解毒机制，将细胞内多出出CuCu释放至环境中，从而释放至环境中，从而在海水中出现有机结合态在海水中出现有机结合态CuCu。v问题？问题？另外一些对另外一些对CuCu相对不敏感相对不敏感生物为何依然释放出可络生物为何依然释放出可络合合CuCu有机配位体来保护其有机配位体来保护其竞争者呢？竞争者呢？第51页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。二、海水痕量金属形态二、海水痕量金属形态v与常量元素不一样，痕量金属元素会有更大与常量元素不一样，痕量金属元素会有更大百分比以百分比以离子对离子对或或配位化合物配位化合物形态存在。形态存在。第52页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v在在氧化性海水氧化性海水中，与痕量金属元素结合无机配位体中，与痕量金属元素结合无机配位体主要包含主要包含OHOH-、ClCl-、SOSO4 42-2-、COCO3 32-2-等，有机配位体包等，有机配位体包含羰类、酚类、胺类和氨基酸等。含羰类、酚类、胺类和氨基酸等。v在在缺氧水体缺氧水体中，形成硫化物往往会显著影响痕量金中，形成硫化物往往会显著影响痕量金属存在形态。属存在形态。v在大部分情况下，海水中配位体浓度要高于痕量金在大部分情况下，海水中配位体浓度要高于痕量金属元素浓度。属元素浓度。v因为海水中痕量金属元素浓度很低，且分析过程常因为海水中痕量金属元素浓度很低，且分析过程常受到其它元素干扰，期望直接测量取得海水中痕量受到其它元素干扰，期望直接测量取得海水中痕量金属元素存在形态是非常困难。金属元素存在形态是非常困难。第53页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第6 6节海洋中铁生物地球化学循环节海洋中铁生物地球化学循环一、一、FeFe生物地球化学循环主要性生物地球化学循环主要性调控大气调控大气COCO2 2浓度浓度南极冰芯所揭示大气南极冰芯所揭示大气COCO2 2浓度与大气铁沉降通量关系浓度与大气铁沉降通量关系第54页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。两个关联假说两个关联假说第55页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。两个假说都说明：铁生物地球化学循环在全球气候改变中起主要作用！两个假说都说明：铁生物地球化学循环在全球气候改变中起主要作用！第56页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。铁在海铁在海洋生物洋生物地球化地球化学过程学过程中可能中可能作用作用第57页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第58页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。l海水中海水中Fe以两种氧化态形式存在，即以两种氧化态形式存在，即Fe（III）和）和Fe（II）；）；l在氧化性海水中，在氧化性海水中，Fe（III）是最主要存在价态，其）是最主要存在价态，其相对于水解、吸附和络合作用等是非常活跃。相对于水解、吸附和络合作用等是非常活跃。l溶解度更高且动力学上相对不稳定溶解度更高且动力学上相对不稳定Fe（II）通常作）通常作为为Fe（III）还原产物短暂地存在于海水中。）还原产物短暂地存在于海水中。l与与Fe（III）不一样，无机）不一样，无机Fe（II）组分轻易溶解于）组分轻易溶解于海水中，且有机物对其络合作用较弱，所以，当海水中，且有机物对其络合作用较弱，所以，当Fe（III）还原作用发生时，可短暂地增加海水中生）还原作用发生时，可短暂地增加海水中生物可利用性物可利用性Fe数量。数量。第59页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2 2、海洋中溶解态铁储量、海洋中溶解态铁储量第60页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3 3、铁输入海洋路径、铁输入海洋路径v河流输入河流输入v大气沉降输入大气沉降输入v海底热液输入海底热液输入v海底沉积物输入海底沉积物输入第61页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。河流输入河流输入第62页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。大气沉降输入大气沉降输入第63页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。海底热液输入海底热液输入第64页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。海底沉积物输入海底沉积物输入v相关海底沉积物向上覆水体提供相关海底沉积物向上覆水体提供FeFe通量了解通量了解极少，但预计与大气沉降输送通量在同一数极少，但预计与大气沉降输送通量在同一数量级量级v对于大气沉降输入较低开阔大洋水体，沉积对于大气沉降输入较低开阔大洋水体，沉积物铁输入可能起着主要作用。最直接证据在物铁输入可能起着主要作用。最直接证据在于由开阔大洋向陆架边缘，铁空间改变存在于由开阔大洋向陆架边缘，铁空间改变存在强浓度梯度。强浓度梯度。第65页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4 4、铁从海水迁出、铁从海水迁出第66页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。生物驱动上层水体生物驱动上层水体FeFe输出通量输出通量第67页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。三、铁生物地球化学循环关键过程三、铁生物地球化学循环关键过程l大气铁沉降通量大气铁沉降通量l铁生物吸收铁生物吸收l铁颗粒去除、迁出铁颗粒去除、迁出第68页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1 1、铁大气沉降、铁大气沉降v大气沉降起源：大气沉降起源：主要来自北半球中纬度区干旱与半干旱地域受人主要来自北半球中纬度区干旱与半干旱地域受人类活动影响类活动影响第69页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v由地壳产生尘埃粒径普通介于由地壳产生尘埃粒径普通介于1100m之间，之间，其中大颗粒物会在距离源区比较近地方沉降其中大颗粒物会在距离源区比较近地方沉降下来，直径小于下来，直径小于10m颗粒物则能够输送至很颗粒物则能够输送至很远地方。已经有研究显示，来自中国戈壁沙远地方。已经有研究显示，来自中国戈壁沙漠尘埃运移漠尘埃运移1000015000 km到达中心太平到达中心太平洋仅需要洋仅需要814 d时间。时间。v源区尘埃产生速率含有很大时空改变，降雨源区尘埃产生速率含有很大时空改变，降雨量、风速、人类对土地利用模式等均会影响量、风速、人类对土地利用模式等均会影响到尘埃产生速率。到尘埃产生速率。第70页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。大气沉降颗粒通量：大气沉降颗粒通量：西北太平洋与赤道大西洋最高西北太平洋与赤道大西洋最高第71页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。干、湿沉降贡献：干沉降占干、湿沉降贡献：干沉降占70%70%，湿沉降占，湿沉降占30%30%第72页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。沉降颗粒沉降颗粒FeFe溶解度：溶解度：pHpH、颗粒物源、铁形态等影响、颗粒物源、铁形态等影响第73页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v地壳矿物源气溶胶干沉降中地壳矿物源气溶胶干沉降中FeFe在海水在海水pHpH值条值条件下总溶解度不足件下总溶解度不足1%1%，但在有光条件下，其，但在有光条件下，其中部分中部分FeFe将被还原为生物可利用将被还原为生物可利用FeFe（IIII），），而而FeFe在雨水中溶解度平均为在雨水中溶解度平均为14%14%，所以，尽管，所以，尽管输入全球海洋输入全球海洋FeFe通量主要受控于干沉降，但通量主要受控于干沉降，但海水中溶解态海水中溶解态FeFe应主要来自湿沉降。应主要来自湿沉降。第74页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2 2、铁生物吸收、铁生物吸收第75页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。铁载体输送机制：铁载体输送机制：原原第76页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。产生铁载体淡水与海洋浮游生物产生铁载体淡水与海洋浮游生物第77页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。siderophoreiron atomsOrganic ligands第78页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。Fe(II)或或Fe(III)膜蛋白输送系统：真核生物膜蛋白输送系统：真核生物第79页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。海洋硅藻（海洋硅藻（Thalassiosira weissflogii）铁生物吸收速率与无机态铁生物吸收速率与无机态Fe浓度关系浓度关系第80页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。开阔大洋与沿岸海域浮游生物铁需求量改变开阔大洋与沿岸海域浮游生物铁需求量改变第81页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3 3、铁去除、迁出、铁去除、迁出v海水中海水中Fe（III）组分含有很强颗粒活性，极）组分含有很强颗粒活性，极易被沉降矿物颗粒或生源碎屑去除、迁出。易被沉降矿物颗粒或生源碎屑去除、迁出。这些颗粒物表面往往都含有强吸附介质，如这些颗粒物表面往往都含有强吸附介质，如铁锰水合物、黏土矿物或有机组分等，从而铁锰水合物、黏土矿物或有机组分等，从而能快速地从水体中吸附各种痕量金属。能快速地从水体中吸附各种痕量金属。v颗粒物对溶解态颗粒物对溶解态Fe去除速率取决于水体中溶去除速率取决于水体中溶解态解态Fe浓度以及颗粒物丰度和粒径分布。浓度以及颗粒物丰度和粒径分布。第82页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。Fe与细胞结合两个储库：与细胞结合两个储库：细胞内、细胞表面吸细胞内、细胞表面吸附附第83页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。南大洋天然悬浮颗粒物表面结合与内部结合铁南大洋天然悬浮颗粒物表面结合与内部结合铁Bowie等，第84页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。四、海洋中四、海洋中FeFe含量与分布含量与分布第85页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。溶解态溶解态FeFe浓度分布浓度分布nMnMnM第86页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。来自陆架沉积物溶解态来自陆架沉积物溶解态Fe向开阔大洋输送向开阔大洋输送离岸距离离岸距离(km)第87页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。溶解态溶解态Fe浓度垂直分布浓度垂直分布第88页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v开阔大洋溶解态开阔大洋溶解态Fe浓度垂直分布关键特征：浓度垂直分布关键特征：因为生物吸收，表层水含量较低因为生物吸收，表层水含量较低中层水体存在极大值，受控于真光层输出生产中层水体存在极大值，受控于真光层输出生产力高低和细菌对输出有机物降解力高低和细菌对输出有机物降解深海水中溶解态深海水中溶解态Fe浓度较低且稳定浓度较低且稳定第89页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。南大洋溶解态南大洋溶解态FeFe与有机络合物垂直分布与有机络合物垂直分布v海水中海水中90-99%溶解态溶解态Fe以有机络合形以有机络合形态存在，无机态存在，无机存在形包含存在形包含Fe(III)各种水各种水解产物。解产物。第90页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。v在真光层中，光还原作用可将在真光层中，光还原作用可将5060%溶解态溶解态Fe（包含无机形态和有机络合形态）转换为（包含无机形态和有机络合形态）转换为Fe(II)形式，所产生形式，所产生Fe(II)又被不停地氧化成又被不停地氧化成为各种为各种Fe(III)形态。形态。v Fe(II)浓度存在周日节律改变，中午时候含有浓度存在周日节律改变，中午时候含有最高值，凌晨时候不存在，最高值，凌晨时候不存在，v酸性雨水中还原态酸性雨水中还原态Fe(II)加入会破坏上述节律加入会破坏上述节律改变。改变。第91页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2、颗粒态、颗粒态Fev颗粒态颗粒态Fe浓度：浓度：0.1（大洋）（大洋）100-800 nmol/L（沿岸）（沿岸）v颗粒态颗粒态Fe中有中有5090%是非常不活跃是非常不活跃（refractory），它们与），它们与refractory Al之间有良好之间有良好正相关关系，且其正相关关系，且其Fe/Al比值与陆地地壳平均值比值与陆地地壳平均值（0.33）相差不到）相差不到23倍。倍。v1050%颗粒态颗粒态Fe较易浸取出来或可溶于较易浸取出来或可溶于0.1 mol/LHCl中，这部分颗粒态中，这部分颗粒态Fe或多或少代表着颗或多或少代表着颗粒表面吸附粒表面吸附Fe、浮游生物颗粒中、浮游生物颗粒中Fe以及铁锰氧化物以及铁锰氧化物涂敷涂敷Fe。第92页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。北太平洋亚热带环流区颗粒态北太平洋亚热带环流区颗粒态Fe垂直分布垂直分布Bruland等，1994第93页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。五、海洋初级生产五、海洋初级生产Fe限制问题：限制问题：Fe施肥试施肥试验验第94页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。已进行现场铁施肥试验海域已进行现场铁施肥试验海域第95页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。辩论题：是否应进行海洋铁施肥，以减缓辩论题：是否应进行海洋铁施肥，以减缓全球变暖？全球变暖？第96页
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