化学海洋学期末复习资料

偏执的太偏执、 2024-04-03 10:24 114阅读 0赞

营养盐：海洋植物与动物生长所必需的元素

H C O N P Si Mg Cl、K、S、Ga、Fe、Zn、Co、Cu、Se

海水中营养盐的来源：大陆径流的输入、大气沉降、海底热液作用、海洋生物的分解

开阔大洋、沿岸和河口区水体中各种形态氮的分配情况（氮在大洋中和河口区的存在方式） 图:

对于海洋的不同区域，各种形态的氮的含量及其之间的分配是不同的，在开阔大洋深层中，氮主要以NO3—和NO2—形式存在，其比例占到92％，其余的以溶解有机氮形态存在。而对于开阔大洋表层水,氮主要存在于DON中（83%),其次是PON（7％），在接下来是NO3—+NO2—（5％)和NH4+(5%）.到沿岸海域和河口区，NO3-+NO2-的比例明显比大洋表层水来得高,其比例分别为45％和31%，DON所占比例降至18%（沿岸海域）和13％（河口区）.NH4+的比例随离岸距离的减少越来越大（沿岸海域为34%,河口区为48％）沿岸海域与河口区POM所占比例与开阔大洋表层水差别不是很大,分别占3%（沿岸海域）和8％（河口区)

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海洋氮的循环：（122)

氮营养盐的空间分布和垂直分布（图）

全球海洋表层水中no3—的空间分布,在中、低纬度大部分海域,表层水中的no3—的浓度均很低，但在南大洋、亚北极太平洋与北大西洋，表层水具有高浓度的no3—，浮游植物的光合作用无法完全利用这些营养盐，使其在任何季节呈现缺乏的状态，这些区域被称为高营养盐、低叶绿素海域（HNLC区）

垂直分布图给出了北大西洋与北太平洋no3-垂直分布的典型特征,表层水中no3—浓度很低，而深层水中较高，no3-浓度在真光层底至1000m之间的深度存在明显的浓度梯度,且北太平洋深层水no3—浓度高于北大西洋深层水.

沿全球热盐环流的路径，深海水中的硝氮含量是逐渐增加的，原因在于伴随着水体年龄的变“老”，积累了由有机物再矿化释放的硝氮

海洋生物固氮：是指海洋中的某些原核生物通过固氮作用将N2转化为N化合物的过程

深水层中,硝化和反硝化作用是控制氮循环的的主要过程

硝化作用：在氧化性海水中，氨极易通过海洋细菌的作用被氧化成NO2—，并进一步被氧化成NO3-的过程

反硝化作用：在溶解氧不饱和的海水中，一些异氧细菌会将NO3—作为电子接受体以代谢有机物，从而将部分no3-还原为no2-，并进一步还原为n2,该过程称为反硝化作用

发生的条件：

（1）亚氧或缺氧；（2）大量的有机物存在

海水中的总磷(TP）可分为颗粒磷（PP）和总溶解磷（TDP）,在大多数开阔海洋环境中,TDP储库一般远远超过PP储库。

无机磷存在形态：正磷酸盐、焦磷酸盐、和其他一些缩聚的环状和线状聚合物

有机磷存在形态:磷酸酯单体、磷酸酯聚合体、磷酸酯、其他有机磷聚合物

海洋中磷的来源：陆地径流的输入、大气沉降、火山活动

海洋中磷的迁出：有机质的埋藏、磷在黏土、铁水合氮化物上的吸附与沉降、磷灰石的埋藏、海底热液作用

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活性磷酸盐的垂直分布（图）

1、全球海洋SRP平均浓度：～ 2.3 mM；

SRP浓度随离岸距离增加而降低，最低浓度出现在北太平洋和北大西洋表层水；

2、 在沿岸海域，浮游植物水华的季节性以及夏季水体层化作用会使SRP降低到〈0.2 mM，而在其他季节，河流输入以及强的垂直混合可将SRP维持在> 0。5 mM；

3、开阔大洋水中，生物的吸收可使表层水SRP浓度全年均低于0.2 mM，SRP浓度随深度增加而增加;

4、 SRP极大值通常对应于溶解氧的极小值;

5、 1000 m以深，SRP浓度恒定在2～3 mM，且受全球热盐环流的影响.

分析溶解态硅酸盐上升流的分布（图）

溶解态硅酸盐含量在风生上升流区比较高，主要位于赤道、亚极地海域与西边界海域

活性硅酸盐的垂直空间分布（图）

(1）海水中活性硅酸盐的浓度变化很大，从大西洋热带海域表层水的〈1 mmol/kg变化至北太平洋深层水的~210 mmol/kg。在受河流、海底沉积物等影响明显的近岸海域，海水中的活性硅酸盐浓度比较高.（2)表层水中活性硅酸盐在极地与亚极地海域具有较高浓度(3）活性硅酸盐浓度随深度增加而增加,但没有在1000m水深附近产生极大值。（4）太平洋水硅酸盐浓度高于大西洋和南大洋是因为其水体较老，有较长的时间积累硅酸盐。

硅是整个地球中天然丰度排位第三的元素，也是地壳中丰度第二的元素.

第六章

痕量金属元素：Fe, Mn Zn， Cd, Se Cu， Co, Ni

海洋痕量金属元素的来源：大陆径流、大气沉降、海底热液作用、海底沉积物间隙水向上覆水体的扩散以及人类活动的输入

海洋痕量金属元素的迁出:氧化环境下颗粒物表面的吸附和沉淀；结合进入生源颗粒物;还原性活动、热液活动

根据垂直分布的特点，可分成 7类（Bruland， 1983）:

1.保守行为型 如Rb+、Cs+、MoO42—、WO42—、 Au（预计）2.营养盐型 如Zn、Cu、Ni、Cd等

3.表层富集型 pb Mn Cr As；4。中层极小值型Sn

5.中层极大值型Mn 3He；

6.中层亚氧层的极大或极小值型Cr3+；

7。缺氧水体的极大或极小值型.

引起表层富集的过程：大气输送进入海洋、由河流输送或由陆架沉积物释放而后通过水平混合输送进入开阔大洋，由此形成表层或次表层的极大值、生物过程导致的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

海洋痕量金属元素的存在形态：通常受其与无机配位体和有机配位体的离子相互作用所控制.

铁输入海洋的途径

河流输入 大气沉降输入 海底热液输入 海底沉积物间隙水的输入

太平洋与大西洋深层水痕量金属浓度的比较

许多元素在太平洋深层水中的浓度高于大西洋,原因在于太平洋深层水较老的年龄让它累积了更多来自上层水体的金属元素

近岸海域与开阔大洋痕量金属浓度的比较

绝大多数痕量金属元素在陆架区具有较高的溶解态浓度，意味着它们存在陆地来源（包括河流或沉积物）。而一些元素在大西洋中心环流区的浓度较高则意味着存在大气沉降输入.

Fe的输出途径：生物过程所驱动的颗粒物垂向输出（最主要途径）

海洋中铁的含量与分布：溶解态铁 颗粒态铁第七章

经常情况下会用一个简单的分子式来表征有机物的平均分子组分C106(H2O)106（NH3）16PO4

颗粒有机物（POM）溶解有机物（DOM) 颗粒有机碳（POC） 溶解有机碳（DOC)溶解无机碳(DIC） 颗粒有机氮（PON） 溶解有机氮（DON)溶解无机氮（DIN）

海洋中的有机物主要存在形态:溶解态和胶体态

有机组分的类别：蛋白质和氨基酸、类脂、腐殖质、碳水化合物、色素

蛋白质由一系列氨基酸通过肽键结合而成,一般将分子量大于10000的多台聚合物称为蛋白质

类脂包括一系列的有机组分，根据其结构特征，可分为:直链的类脂、在碳链中通过生物合成，增加了甲基支链、双键不饱和键、异戊二烯

在海水与沉积物中，广泛存在着由生源有机物降解过程所形成的具有多功能团的复杂组分，这些有机混合物统称为腐殖质。

总初级生产力：单位时间光合作用生物所固定碳的总量

净初级生产力:单位时间光合作用生物所固定的总碳量减去其代谢过程所消耗的碳量

新生产力：由光合作用区域外所提供营养盐支持的净初级生产力份额

再生生产力：由光合作用区域内在循环营养盐所支持的净初级生产力份额

输出生产力:不在光合作用区域内被消耗或再生为无机碳和营养盐，而是提高有机颗粒物的沉降与溶解有机物的交换从光合作用区域迁出的净初级生产力份额:

性质将腐殖质按性质分为三类

腐殖酸：不溶于酸,但溶于碱 富里酸:溶于酸和碱 胡敏素：不溶于酸和碱

海洋颗粒有机物包含的4部分贡献

1、活体浮游藻类、细菌类生物的聚集体和小型浮游动物及它们的卵和幼体

2、各种生物的碎屑与他们的粪便

3、生物骨架结构、路源或大气沉降组分的有机物

4、由海水溶液沉淀、吸附至颗粒物的有机物

开阔大洋POC的典型垂直分布图（图）

1、在光合作用强烈的真光层中，POC浓度高且变化大.

2、真光层颗粒有机物主要由浮游植物所贡献,其含量与浮游植物种类及其生理学状态有关。

海洋水中DOC的典型垂直分布图（图）

1、 DOC浓度在中、低纬度上层水体最高；

2、 水平方向上,由低纬向高纬，垂直方向上由表层往中深层,DOC浓度降低;

3、 水体垂直稳定性对表层水DOC浓度有明显影响，垂直稳定性强的水体，DOC浓度较高；垂直稳定性低的水体,DOC浓度较低；

4、 上升流存在的海域，由于低DOC次表层水的涌升,表层水DOC浓度降低，如赤道太平洋。

溶解有机物的来源：大陆径流输入、大气沉降输入、有机物的内部来源

溶解有机碳的含量：

海水中DOC的浓度明显高于POC，其在开阔大洋表层水中的浓度一般介于75-150μmol/dm3，随深度的加深，DOC浓度因再矿化作用等逐渐降低，在几百米以深的水体中，DOC浓度降低至40μmol/dm3左右

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作业

第七章

降解速率r=dc/dt=∆c/∆t 在389-988m，有机碳的∆c=（0.7/1.5）—（0.5/1。5) ∆t=(988—389）/10

以此类推,结果如下表所示

组分 389—988m区间 988—3755m区间 3755-5068m区间

有机碳 2.23×10—3g。m—2/d 0。72×10—3g。m-2/d 0

脂肪酸 17。49×10—5g。m—2/d 3.89×10-5g.m—2/d 0。19×10—5g.m-2/d

烃类 0。09×10—5g。m-2/d 0。23×10—5g。m—2/d 0.02×10—5g.m—2/d

氨基酸 0。29×10-5g。m—2/d 0.01×10—5g.m—2/d -5.08×10—9g。m—2/d

（7分）

相同层次,不同组分降解速率的差异:389—988m区间，有机碳降解速率最快，其次为脂肪酸，烃类降解速率最慢；988—3755m区间，有机碳降解速率最快，其次为脂肪酸，氨基酸降解速率最慢；3755—5068m区间,脂肪酸降解速率最快,有机碳和氨基酸在此区间没有降解。(4分）

同一组分在不同层次的降解速率：有机碳、脂肪酸、氨基酸随区间变化，降解速率减慢；烃类先加快后减慢。(3分）

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