第6章海洋中的痕量金属讲述.ppt

大气沉降颗粒通量： 西北太平洋与赤道大西洋最高 干、湿沉降贡献：干沉降占70%，湿沉降占30% 沉降颗粒Fe的溶解度：pH、颗粒物源、铁形态等影响 地壳矿物源气溶胶干沉降中Fe在海水pH值条件下的总溶解度不足1%，但在有光条件下，其中部分Fe将被还原为生物可利用的Fe（II），而Fe在雨水中的溶解度平均为14%，因此，尽管输入全球海洋的Fe通量主要受控于干沉降，但海水中溶解态Fe应主要来自湿沉降。 2、铁的生物吸收 吸收机制： （1）铁载体输送系统 原核生物，如陆地细菌与真菌、部分海洋异氧细菌和部分海洋蓝细菌，在Fe限制的情况下会采用此种Fe吸收方式。 （2）Fe(II)或Fe(III)膜蛋白输送系统 铁载体输送系统：原核生物 siderophore iron atoms Organic ligands Fe(II)或Fe(III)膜蛋白输送系统：真核生物 海洋硅藻（Thalassiosira weissflogii）对铁的吸收速率与自由Fe离子浓度的关系 开阔大洋与沿岸海域浮游生物铁需求量的变化 生长速率 细胞内铁含量 Fe浓度 3、铁的清除、迁出 （1）海水中Fe(III) 组分具有很强的颗粒活性，极易被沉降的矿物颗粒或生源碎屑清除、迁出。 铁锰水合物、黏土矿物或有机组分等颗粒物表面往往都含有强的吸附介质，能快速地从水体中吸附溶解态Fe。 颗粒物对溶解态Fe的清除速率取决于水体中溶解态Fe的浓度以及颗粒物的丰度和粒径分布。 （2） 在上层海洋，Fe(II)被海洋生物吸收利用，进入生源颗粒物而迁出 Fe与细胞结合的两个储库： ①细胞内Fe ②细胞表面吸附Fe Fe与细胞结合的两个储库： 细胞内Fe 细胞表面吸附Fe 南大洋天然悬浮颗粒物表面结合与内部结合的铁 Bowie等，2001 四、海洋中Fe的含量与分布 1、溶解态铁 （1）海水中溶解态Fe的浓度变化达4-5 个数量级： ?? 开阔大洋表层水：低至0.03~0.5 nmol/L ?? 开阔大洋深层水： 0.3~1.4 nmol/L ?? 半封闭边缘海：1~10 nmol/L ?? 沿岸海域海水：1~100 nmol/L ?? 潮汐影响明显的近岸海域与河口区：10~400 nmol/L ?? 河水：平均720 nmol/L ?? 亚氧和缺氧水体：300~3000 nmol/L ?? 沉积物间隙水：~300 μmol/L ?? 海底热液流体：高达3 mmol/L。 来自陆架沉积物的溶解态Fe向开阔大洋的输送 离岸距离(km) （2）溶解态Fe浓度垂直分布 营养盐型痕量金属 开阔大洋深层水典型浓度值： 北太平洋 0.76nmol/kg 北大西洋 1.2nmol/kg 开阔大洋溶解态Fe浓度垂直分布关键特征： 由于生物吸收，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力的高低和细菌对输出有机物的降解 深海水中溶解态Fe浓度较低且稳定 （3）溶解态Fe的存在形态 海水中90-99%的溶解态Fe以有机络合形态存在，无机存在形态包括Fe(III)的各种水解产物。 在真光层中，光还原作用可将50~60%溶解态Fe转换为Fe(II)形式，产生的Fe(II)又被不断氧化为各种Fe(III)形态。 Fe(II)浓度存在周日节律变化，中午的时候具有最高值，凌晨的时候不存在。 酸性雨水中还原态Fe(II)的加入会破坏上述Fe(II)浓度周日节律变化。 2、颗粒态Fe 颗粒态Fe浓度：0.1（大洋）~ 100-800 nmol/L（沿岸） 颗粒态Fe中有50~90%是非常不活跃（refractory）的，它们与refractory Al之间有良好的正相关关系，且其Fe/Al比值与陆地地壳平均值（0.33）相差不到2~3倍。 10~50%颗粒态Fe较易浸取出来或可溶于0.1 mol/L HCl中，这部分颗粒态Fe一定程度上代表着颗粒表面吸附的Fe、浮游生物颗粒中的Fe以及铁锰氧化物涂敷的Fe。 思考题 1、简述海洋中痕量金属的来源。 2、简述海洋中痕量金属迁出的具体途径。 3、溶解态金属通过颗粒物表面吸附和沉淀从海水中清除、迁出的速率与强度有哪些因素决定？ 4、简述痕量金属营养盐型垂直分布的产生原因。 5、引起痕量金属表层富集的过程主要有哪些？ 6、简述痕量金属中层极小值型垂直分布的产生原因。 7、某些痕量金属在中层亚氧层或缺氧水体的极大或极小值是怎样形成的？ 8、简述海洋痕量金属的垂直分布类型。 9、简述海洋痕量金属的水平分布特征。 10、简述海洋中铁的输入、输出途径。 11、简述铁的清除、迁出主要途径。 12