第5章 主要生源要素的生物地球化学循环.ppt

五、沉积物中生源硅的分布 沉积物生源硅的高浓度出现在赤道与亚极地上升流海域。此分布的控制因素包括： （1）水柱中生源硅的沉降通量； （2）沉积物生源硅的保存程度； （3）其它颗粒物的相对累积速率。 沉积物生源硅含量 （%）的空间变化 （1）水柱中生源硅沉降通量的影响因素 海洋生物产生生源硅的速率； 硅质外壳到达海底所需要的时间； 水体中硅质外壳的溶解速率。 硅质外壳溶解速率取决于两个因素： （a）硅质外壳的类型； （b）水体相对于蛋白石硅的不饱和程度。 （2）沉积物生源硅的保存程度与溶解速率、沉积速率有关 溶解速率低利于蛋白石的保存； 沉积速率越快，蛋白石与海水的接触越快地被分离，有利于蛋白石的保存。 （3）其它颗粒物的相对累积速率低，生源硅浓度高 如果蛋白石是与其他颗粒一同被埋藏的话，沉积物中蛋白石的相对含量将被稀释。 （这也就是为什么高SiO2含量没有出现在沉积速率高的沿岸上升流和大陆架海域的原因） 六、沉积物中生源硅的保存 定量描述海底沉积物中生源硅的保存程度，需要定量6个参数： （1）蛋白石从水体沉降的速率Ropal； （2）沉积物中蛋白石的埋藏速率Aopal； （3）沉积物非蛋白石颗粒物的埋藏速率Aother； （4）沉积物中蛋白石的溶解速率Sopal； （5）纯蛋白石沉积物中蛋白石溶解速率S*opal； （6）沉积物中蛋白石的比例f。 方程一 方程二 方程三 保存效率： 指数n取决于沉积物中蛋白石的溶解过程，如果只有表层沉积物溶解的话，n将等于1。 对于富含蛋白石的沉积物： 对于低蛋白石含量的沉积物： 作业题 何谓海水中的营养盐？它在海洋学上的重要性如何？ 海洋中营养盐循环的一般特征是什么？ 简述关于冰期—间冰期大气CO2浓度变化机制的三个假说。 简述海洋氮循环关键过程。 何谓固氮作用、硝化作用、反硝化作用？ 何谓高营养盐低叶绿素海域（HNLC）? 简述海洋磷的来源和迁出途径？ 简述海洋中磷的含量与分布特征？ 简述海洋溶解态硅的来源与迁出途径？ 何谓蛋白石？ 简述海洋中活性硅酸盐的分布？ 简述沉积物中生源硅的分布及其控制因素？ 某组分x进入上层水体的50%被结合进入颗粒物并沉降进入深海，而通过颗粒沉降进入深海的20%被保存在沉积物中，假设该组分完全由河流输送进入海洋。且其在河水中的平均浓度为10μg/L，试计算它在上层水和深海水中的平均浓度，它在海洋中的平均停留时间为多少？ 假设海洋中的所有生物突然消失，请分析在约1000年尺度上开阔大洋表层水中的主要营养盐将发生什么变化？100000年尺度上又发生什么变化？ f ?g的意义 g代表进入上层箱的某元素以颗粒沉降迁出的份额，f代表以颗粒形式进入深层箱的某元素最终未被再矿化而埋藏于沉积物的份额，则f ?g 表示的就是某元素在海水完成一次混合循环时最终迁出海洋的份额。对于磷酸盐： f ?g = 0.01×0.95 ≈ 0.01 在海水完成一次循环期间，有1%的磷酸盐离开海洋。海水完成一次循环的时间（Tmix）约为1000 a，因此海水中磷酸盐的停留时间为： 五、海洋磷循环 在上层海洋，浮游植物通过光合作用吸收海水中的PO43- 。当海水中生物可利用磷浓度高于0.3 μM时，浮游植物的生长一般与磷浓度无关，当生物可利用磷浓度低于0.3 μM时，细胞的分裂受到抑制。 当浮游植物死亡后，有机磷快速地转化为PO43- 。浮游植物被浮游动物所摄食，为浮游动物提供了P。没有被吸收的物质以粪粒形式迁出，其中含有一定数量的有机磷。 在中深层水体，颗粒磷被矿化、降解为无机磷酸盐，导致无机磷酸盐浓度在开阔大洋1000m左右存在极大值。 六、海洋中磷的含量与分布 1、活性磷酸盐（SRP） 空间分布特征： （1）全球海洋SRP的平均浓度约为2.3 μM； （2） 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； （3）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浓度降低到小于0.2 μM的水平，而在其他季节，河流的输入以及强的垂直混合作用可将SRP维持在大于0.5 μM以上； 世界主要大洋SRP的典型垂直分布 （4）开阔大洋水中，生物的吸收使表层水SRP浓度全年均低于0.2μM，SRP浓度随深度增加而增加； （5） SRP极大值通常对应于溶解氧的极小值； （6） 1000 m以深，SRP浓度恒定在2~3 μM，且受全球热盐环流的影响。 南大西洋SRP的断面分布 太平洋SRP的断面分布 开阔大洋上层水体活性磷酸盐（SRP）的时间变化 北太平洋亚热带海域真光层SRP积分储量的时间变化 北太平洋亚热带海域真光层初级生产力的时间变化 开阔大洋上层水体SRP 时间变化的原因： 在全球变暖的背景下，亚热带大洋水体层化作用加强，由此导致由深层水提