5海洋营养元素PPT.ppt

海洋磷的收支状况 (1010 molP/a) 热液作用： 0.4-0.65 大气输入： 1 河流输入： 3-15 海洋储量 32,000 磷灰石： 8 Fe水合氧化物: 1.5-5.3 有机质埋藏： 1.1-4.1 海洋中P的停留时间 五、海洋中磷的含量与分布 活性磷酸盐（SRP）： 全球海洋SRP平均浓度：~ 2.3 ?M 表层SRP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 1000m以深，SRP落于2~3 ?M，受热盐环流影响。 沿岸海域有比较明显的季节变化 三大洋SRP的典型垂直分布 开阔大洋上层水体SRP的时间变化 北太平洋亚热带海域真光层 北太平洋亚热带海域初级生产力的时间变化 增温，水体层化加强，深层水提供至真光层的营养盐减少 生物群落结构发生变化，固氮作用加强，初级生产力升高，生物生长的限制性营养盐由氮向磷转化。 溶解非活性磷酸盐（SNP） 表层水SNP：200 nM（北太平洋和北大西洋）~ 1.7 ?M（Azov sea） 深层水SNP浓度：一般0.3 ?M 沿岸海域表层水SNP浓度一般较高 沿岸海域，SNP可占TDP的0-50%，而在开阔大洋，SNP所占份额可高达75%，某些海域甚至发现SNP比SRP高一个数量级 颗粒磷（PP) 颗粒磷的研究甚至比SNP更少。 颗粒磷浓度：10 nM变化至0.3 ?M。 沉降颗粒物的C:P比大多为106-117：1，与新鲜有机物和Redfield比值接近，说明其中的P绝大多数与海洋有机物相结合。 高颗粒磷经常出现在高生产力的沿岸或上层水体。 一、硅循环的重要性 对浮游生物种类组成的影响：若硅酸盐比现在低100倍，生产力可能维持同样水平，但很少有硅藻和放射虫，碳输出也会发生变化。 第4节 硅的生物地球化学循环 SiO2：石英、玻璃、蛋白石（Opal） 硅酸盐矿物：长石（(Na, K)AlSi3O8 、CaAl2Si2O8）、黏土矿物（Al2Si2O5(OH)4） 含硅矿物 二、海水中硅的存在形态与储库 25°C，0.6 M NaCl溶液： pH=8.1： 溶解态硅的主要存在形态 三、海洋硅循环 溶解态硅的收支平衡状况（1014 gSiO2/a） 输入 迁出 河流输送溶解态硅 4.3 蛋白石的埋藏 10.4 海底热液作用 0.9 河口区的无机吸附 0.4 沉积物间隙水向上扩散 5.7 合计 10.9 10.8 海洋硅循环路径 蛋白石（Opal）的产生 生物与非生物过程均可通过硅酸盐分子的聚合产生无定形固体，称为蛋白石（Opal）。 非生物沉淀过程仅在区域海域比较重要，如溶解态硅酸盐含量很高的沉积物间隙水和河口区。 硅也会以结晶的形式如石英存在。 蛋白石：SiO2·xH2O , x=2 石英：SiO2 由隶属浮游植物的硅藻和硅质鞭毛虫，以及隶属原生动物的放射虫产生；一些海绵动物有少量贡献。 沉积物的硅质外壳形状多样，直径一般小于100 ?m。 生源硅的来源 放射虫外壳 硅藻外壳 硅藻种类超过 10000种，其无机组分60%为SiO2，硅藻干重50%为SiO2，该比例与硅藻种类有关。 有关硅藻如何吸收硅酸盐并产生蛋白石的机制了解很少。有研究显示，蛋白质参与了细胞原生质膜对Si的吸收。 生源硅的来源 氧化性海水中，铵通过海洋细菌Nitrosomonas（亚硝基单孢菌）和Nitrobacter（硝化细菌）的作用被氧化成NO2-，并进一步被氧化为NO3-。 硝化作用 PON有氧降解过程 黑暗条件、固定体积海水 在低DO的海水，一些异养细菌将NO3-作为电子受体以代谢有机物，将部分NO3-还原为NO2-，并进一步还原为N2，此过程中氮并未结合到细菌生物体中。 反硝化作用 亚氧或缺氧 大量有机物存在 反硝化作用发生条件 ?t=27等密度面溶解氧（?mol/kg）分布 反硝化作用的特点 东热带北太平洋（19?N，67?E） 五、海洋中氮营养盐的分布 全球海洋表层水NO3-(?mol/L) 全球海洋深层水NO3-的分布 海洋4000m硝酸盐（ ?mol/kg ） 开阔大洋NO3-的垂直分布 沿岸海域NO3-的季节变化 英吉利海峡站位 六、人类活动对海洋氮循环的影响 NH3+磷酸、硫酸或硝酸 NH3 农作物肥料 尿素 塑料生产 一些河口区，人类释放的结合态氮甚至超过天然输送通量。 导致近岸海域产生缺氧环境，激发反硝化作用。 导致近海水体富营养化，激发生物生产力，提升这些海域吸收大气CO2的能力。 人类活动对海洋氮循环的影响 第3节 磷的生物地球化学循环 长期争论的科学问题： 海洋生物生产力的主要限制性营养盐？ 地球化学家：磷限制 海洋存在生物固氮作用。 大气输入的磷极少，海洋磷没有可替代来源。 结论： 硝酸盐应追随磷酸盐