營養(yǎng)鹽：海洋植物與動物生長所必需的元素

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

海水中營養(yǎng)鹽的來源：大陸徑流的輸入、大氣沉降、海底熱液作用、海洋生物的分解

開闊大洋、沿岸和河口區(qū)水體中各種形態(tài)氮的分配情況（氮在大洋中和河口區(qū)的存在方式） 圖:

對于海洋的不同區(qū)域，各種形態(tài)的氮的含量及其之間的分配是不同的，在開闊大洋深層中，氮主要以NO3—和NO2—形式存在，其比例占到92％，其余的以溶解有機(jī)氮形態(tài)存在。而對于開闊大洋表層水,氮主要存在于DON中（83%),其次是PON（7％），在接下來是NO3—+NO2—（5％)和NH4+(5%）.到沿岸海域和河口區(qū)，NO3-+NO2-的比例明顯比大洋表層水來得高,其比例分別為45％和31%，DON所占比例降至18%（沿岸海域）和13％（河口區(qū)）.NH4+的比例隨離岸距離的減少越來越大（沿岸海域為34%,河口區(qū)為48％）沿岸海域與河口區(qū)POM所占比例與開闊大洋表層水差別不是很大,分別占3%（沿岸海域）和8％（河口區(qū))

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海洋氮的循環(huán)：（122)

氮營養(yǎng)鹽的空間分布和垂直分布（圖）

全球海洋表層水中no3—的空間分布,在中、低緯度大部分海域,表層水中的no3—的濃度均很低，但在南大洋、亞北極太平洋與北大西洋，表層水具有高濃度的no3—，浮游植物的光合作用無法完全利用這些營養(yǎng)鹽，使其在任何季節(jié)呈現(xiàn)缺乏的狀態(tài)，這些區(qū)域被稱為高營養(yǎng)鹽、低葉綠素海域（HNLC區(qū)）

垂直分布圖給出了北大西洋與北太平洋no3-垂直分布的典型特征,表層水中no3—濃度很低，而深層水中較高，no3-濃度在真光層底至1000m之間的深度存在明顯的濃度梯度,且北太平洋深層水no3—濃度高于北大西洋深層水.

沿全球熱鹽環(huán)流的路徑，深海水中的硝氮含量是逐漸增加的，原因在于伴隨著水體年齡的變“老”，積累了由有機(jī)物再礦化釋放的硝氮

海洋生物固氮：是指海洋中的某些原核生物通過固氮作用將N2轉(zhuǎn)化為N化合物的過程

深水層中,硝化和反硝化作用是控制氮循環(huán)的的主要過程

硝化作用：在氧化性海水中，氨極易通過海洋細(xì)菌的作用被氧化成NO2—，并進(jìn)一步被氧化成NO3-的過程

反硝化作用：在溶解氧不飽和的海水中，一些異氧細(xì)菌會將NO3—作為電子接受體以代謝有機(jī)物，從而將部分no3-還原為no2-，并進(jìn)一步還原為n2,該過程稱為反硝化作用

發(fā)生的條件：

（1）亞氧或缺氧；（2）大量的有機(jī)物存在

海水中的總磷(TP）可分為顆粒磷（PP）和總?cè)芙饬祝═DP）,在大多數(shù)開闊海洋環(huán)境中,TDP儲庫一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過PP儲庫。

無機(jī)磷存在形態(tài)：正磷酸鹽、焦磷酸鹽、和其他一些縮聚的環(huán)狀和線狀聚合物

有機(jī)磷存在形態(tài):磷酸酯單體、磷酸酯聚合體、磷酸酯、其他有機(jī)磷聚合物

海洋中磷的來源：陸地徑流的輸入、大氣沉降、火山活動

海洋中磷的遷出：有機(jī)質(zhì)的埋藏、磷在黏土、鐵水合氮化物上的吸附與沉降、磷灰石的埋藏、海底熱液作用

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活性磷酸鹽的垂直分布（圖）

1、全球海洋SRP平均濃度：～ 2.3 mM；

SRP濃度隨離岸距離增加而降低，最低濃度出現(xiàn)在北太平洋和北大西洋表層水；

2、 在沿岸海域，浮游植物水華的季節(jié)性以及夏季水體層化作用會使SRP降低到〈0.2 mM，而在其他季節(jié)，河流輸入以及強(qiáng)的垂直混合可將SRP維持在> 0。5 mM；

3、開闊大洋水中，生物的吸收可使表層水SRP濃度全年均低于0.2 mM，SRP濃度隨深度增加而增加;

4、 SRP極大值通常對應(yīng)于溶解氧的極小值;

5、 1000 m以深，SRP濃度恒定在2～3 mM，且受全球熱鹽環(huán)流的影響.

分析溶解態(tài)硅酸鹽上升流的分布（圖）

溶解態(tài)硅酸鹽含量在風(fēng)生上升流區(qū)比較高，主要位于赤道、亞極地海域與西邊界海域

活性硅酸鹽的垂直空間分布（圖）

(1）海水中活性硅酸鹽的濃度變化很大，從大西洋熱帶海域表層水的〈1 mmol/kg變化至北太平洋深層水的~210 mmol/kg。在受河流、海底沉積物等影響明顯的近岸海域，海水中的活性硅酸鹽濃度比較高.（2)表層水中活性硅酸鹽在極地與亞極地海域具有較高濃度(3）活性硅酸鹽濃度隨深度增加而增加,但沒有在1000m水深附近產(chǎn)生極大值。（4）太平洋水硅酸鹽濃度高于大西洋和南大洋是因為其水體較老，有較長的時間積累硅酸鹽。

硅是整個地球中天然豐度排位第三的元素，也是地殼中豐度第二的元素.

第六章

痕量金屬元素：Fe, Mn Zn， Cd, Se Cu， Co, Ni

海洋痕量金屬元素的來源：大陸徑流、大氣沉降、海底熱液作用、海底沉積物間隙水向上覆水體的擴(kuò)散以及人類活動的輸入

海洋痕量金屬元素的遷出:氧化環(huán)境下顆粒物表面的吸附和沉淀；結(jié)合進(jìn)入生源顆粒物;還原性活動、熱液活動

根據(jù)垂直分布的特點，可分成 7類（Bruland， 1983）:

1.保守行為型 如Rb+、Cs+、MoO42—、WO42—、 Au（預(yù)計）2.營養(yǎng)鹽型 如Zn、Cu、Ni、Cd等

3.表層富集型 pb Mn Cr As；4。中層極小值型Sn

5.中層極大值型Mn 3He；

6.中層亞氧層的極大或極小值型Cr3+；

7。缺氧水體的極大或極小值型. ?

引起表層富集的過程：大氣輸送進(jìn)入海洋、由河流輸送或由陸架沉積物釋放而后通過水平混合輸送進(jìn)入開闊大洋，由此形成表層或次表層的極大值、生物過程導(dǎo)致的氧化還原反應(yīng)會使還原態(tài)金屬元素在表層或次表層出現(xiàn)極大值

海洋痕量金屬元素的存在形態(tài)：通常受其與無機(jī)配位體和有機(jī)配位體的離子相互作用所控制.

鐵輸入海洋的途徑

河流輸入 大氣沉降輸入 海底熱液輸入 海底沉積物間隙水的輸入

太平洋與大西洋深層水痕量金屬濃度的比較

許多元素在太平洋深層水中的濃度高于大西洋,原因在于太平洋深層水較老的年齡讓它累積了更多來自上層水體的金屬元素

近岸海域與開闊大洋痕量金屬濃度的比較

絕大多數(shù)痕量金屬元素在陸架區(qū)具有較高的溶解態(tài)濃度，意味著它們存在陸地來源（包括河流或沉積物）。而一些元素在大西洋中心環(huán)流區(qū)的濃度較高則意味著存在大氣沉降輸入.

Fe的輸出途徑：生物過程所驅(qū)動的顆粒物垂向輸出（最主要途徑）

海洋中鐵的含量與分布：溶解態(tài)鐵 顆粒態(tài)鐵第七章

經(jīng)常情況下會用一個簡單的分子式來表征有機(jī)物的平均分子組分C106(H2O)106（NH3）16PO4

顆粒有機(jī)物（POM）溶解有機(jī)物（DOM) 顆粒有機(jī)碳（POC） ? 溶解有機(jī)碳（DOC)溶解無機(jī)碳(DIC） ?顆粒有機(jī)氮（PON） ?溶解有機(jī)氮（DON)溶解無機(jī)氮（DIN）

海洋中的有機(jī)物主要存在形態(tài):溶解態(tài)和膠體態(tài)

有機(jī)組分的類別：蛋白質(zhì)和氨基酸、類脂、腐殖質(zhì)、碳水化合物、色素

蛋白質(zhì)由一系列氨基酸通過肽鍵結(jié)合而成,一般將分子量大于10000的多臺聚合物稱為蛋白質(zhì)

類脂包括一系列的有機(jī)組分，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征，可分為:直鏈的類脂、在碳鏈中通過生物合成，增加了甲基支鏈、雙鍵不飽和鍵、異戊二烯

在海水與沉積物中，廣泛存在著由生源有機(jī)物降解過程所形成的具有多功能團(tuán)的復(fù)雜組分，這些有機(jī)混合物統(tǒng)稱為腐殖質(zhì)。

總初級生產(chǎn)力：單位時間光合作用生物所固定碳的總量

凈初級生產(chǎn)力:單位時間光合作用生物所固定的總碳量減去其代謝過程所消耗的碳量

新生產(chǎn)力：由光合作用區(qū)域外所提供營養(yǎng)鹽支持的凈初級生產(chǎn)力份額

再生生產(chǎn)力：由光合作用區(qū)域內(nèi)在循環(huán)營養(yǎng)鹽所支持的凈初級生產(chǎn)力份額

輸出生產(chǎn)力:不在光合作用區(qū)域內(nèi)被消耗或再生為無機(jī)碳和營養(yǎng)鹽，而是提高有機(jī)顆粒物的沉降與溶解有機(jī)物的交換從光合作用區(qū)域遷出的凈初級生產(chǎn)力份額:

性質(zhì)將腐殖質(zhì)按性質(zhì)分為三類

腐殖酸：不溶于酸,但溶于堿 ? ? 富里酸:溶于酸和堿 ? ? 胡敏素：不溶于酸和堿

海洋顆粒有機(jī)物包含的4部分貢獻(xiàn)

1、活體浮游藻類、細(xì)菌類生物的聚集體和小型浮游動物及它們的卵和幼體

2、各種生物的碎屑與他們的糞便

3、生物骨架結(jié)構(gòu)、路源或大氣沉降組分的有機(jī)物

4、由海水溶液沉淀、吸附至顆粒物的有機(jī)物

開闊大洋POC的典型垂直分布圖（圖）

1、在光合作用強(qiáng)烈的真光層中，POC濃度高且變化大.

2、真光層顆粒有機(jī)物主要由浮游植物所貢獻(xiàn),其含量與浮游植物種類及其生理學(xué)狀態(tài)有關(guān)。

海洋水中DOC的典型垂直分布圖（圖）

1、 DOC濃度在中、低緯度上層水體最高；

2、 水平方向上,由低緯向高緯，垂直方向上由表層往中深層,DOC濃度降低;

3、 水體垂直穩(wěn)定性對表層水DOC濃度有明顯影響，垂直穩(wěn)定性強(qiáng)的水體，DOC濃度較高；垂直穩(wěn)定性低的水體,DOC濃度較低；

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

溶解有機(jī)物的來源：大陸徑流輸入、大氣沉降輸入、有機(jī)物的內(nèi)部來源

溶解有機(jī)碳的含量：

海水中DOC的濃度明顯高于POC，其在開闊大洋表層水中的濃度一般介于75-150μmol/dm3，隨深度的加深，DOC濃度因再礦化作用等逐漸降低，在幾百米以深的水體中，DOC濃度降低至40μmol/dm3左右

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作業(yè)

第七章

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

以此類推,結(jié)果如下表所示

組分 389—988m區(qū)間 988—3755m區(qū)間 3755-5068m區(qū)間

有機(jī)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

烴類 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）

相同層次,不同組分降解速率的差異:389—988m區(qū)間，有機(jī)碳降解速率最快，其次為脂肪酸，烴類降解速率最慢；988—3755m區(qū)間，有機(jī)碳降解速率最快，其次為脂肪酸，氨基酸降解速率最慢；3755—5068m區(qū)間,脂肪酸降解速率最快,有機(jī)碳和氨基酸在此區(qū)間沒有降解。(4分）

同一組分在不同層次的降解速率：有機(jī)碳、脂肪酸、氨基酸隨區(qū)間變化，降解速率減慢；烴類先加快后減慢。(3分）

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