海洋中微量元素和海洋重金属污染.ppt

1.1 微量元素的定义及特点 微量元素(或痕量元素)： 海水中元素的含量低于1 mg/dm3的元素。不包括溶解气体、营养盐和放射性核素。它们在海水中的含量非常低，仅占海水总含盐量的0.1％，但其种类却比常量组分多得多。 微量元素与常量元素的差异 常量元素含量高、性质稳定(保守性)，与盐度关系密切，浓度随物理过程变化。 痕量元素含量低而易变(非保守性)，大部分与盐度关系不密切，浓度受进入或迁出溶液的各种物理、化学、生物及地质过程的影响。 微量或痕量是相对于常量元素而言的，因所处的体系不同而不同，如Al在地壳中是主量元素，但它在海水中为微量元素 海水中微量元素的特点 1. 非保守性 海水微量元素的含量随地理位置、深度、季节等变化而变化(氯度比值不恒定)。因为： 地球化学活性较大 海洋微量元素广泛参与元素地球化学循环； 区域性变化大 河口区(河流)、火山周围(火山活动)、表层(大气输入)等； 生物活性大 生物利用：如Fe、Cu、Zn、Mn、Co等正常浓度是生物体基本成分， 生物富集：如Fe富集倍数(硅藻1×105、贻贝2×105、鱼类6×105)； 海水中微量元素的特点 2. 含量低 海水中微量元素的含量小于1 mg kg-1，其总量小于总盐量的0.1%。 3. 循环和迁移变化复杂 水动力迁移 物理因素，如潮汐、海流和涡动扩散等多变量综合作用。 化学过程引起的迁移 物理(界面)化学、光化学过程 生物地球化学作用与生物迁移 生物地球化学过程 海水中微量元素的特点 4. 研究难度大 含量低 微量元素的含量(10-9~10-12, w/w)小于测定方法或仪器检出限； 取样沾污问题严重 采水器需要使用具有TPFE衬里的或是由TPFE制作，…； 样品贮存或固定难度大 样品贮存或固定不当，会造成沾污或损失； 分析测定环境的要求较高 海水微量元素的研究历史 从50年代开始才对海水微量元素进行地球化学研究。 1952年Barth(巴尔特)提出并计算了元素在海水中的停留时间； 1954年Goldberg(戈德堡)发表了微量元素从海水向海底转移的研究结果； 1956年Krauskopf(克劳斯科普夫)对海水中13种微量元素的浓度和影响因素，进行了实验室模拟试验。 但是早期测定的数据，有一些是不可靠的，只有在P.G. Breuer(布鲁尔)于1975年总结并发表了海水微量元素的含量、可能的化学形式和停留时间的估算表之后，微量元素的测定，才有一些准确度很高的结果。 痕量元素研究方面的两大改进： 仪器分析和分析化学的重大改进：从1975年以来，重新测量的痕量元素的浓度已被证实比以前工人的浓度低10~100倍，并发现这些痕量元素的垂直分布图与海洋中已知的生物、物理和地质过程相一致。 在取样、贮存和分析期间污染的消除和控制：在海洋断面地球研究计划(GEOSECS)期间，许多学者利用装在一个罩盘上的30升的尼斯金采水器采集样品，已在海洋学上获得许多痕量元素的一致结果。 当今海水中微量元素相关的国际研究 The GEOTRACES Program () GEOTRACES 指引性的目标：通过控制在海洋中关键微量元素和同位素的分布来确定变化过程和通量的量化，并建立对这些分布的敏感性变化的环境条件 。 第八章 海水中微量元素和海洋重金属污染 1 海水中微量元素 1.1 微量元素的定义及特点 1.2 微量元素的输入与迁出 1.3 海水中微量元素的分类 1.4 影响微量元素分布的各种过程 2 海洋中微量元素的生物地球化学 3 海洋重金属污染 1.2 微量元素的输入与迁出 海洋中微量元素的输入途径： 河流把陆地岩石风化的产物输入到海洋中 大气输入 冰川运动 海底火山作用、热水作用 其他输入：人类工业排放、外海区沙漠尘暴等 第八章 海水中微量元素和海洋重金属污染 1 海水中微量元素 1.1 微量元素的定义及特点 1.2 微量元素的输入与迁出 1.3 海水中微量元素的分类 1.4 影响微量元素分布的各种过程 2 海洋中微量元素的生物地球化学 3 海洋重金属污染 1.3 海水中微量元素的分类 (2)营养盐型 ③从一些痕量元素的分布，例如Ni和Se的分布，推断出有浅水和深层水相结合的再生循环。 1.3 海水中微量元素的分类 (3)表层富集而深层耗尽型 1.3 海水中微量元素的分类 (5)中层深度有最大值型 中层深度最大值是由于热水活动引起的，Mn和3He是呈现这种分布的最典型例子。 1.3 海水中微量元素的分类 (7)与缺氧有关的最大值或最小值型 第八章 海水中微量元素和海洋重金属污染 1 海水中微量元素 1.1