化学海洋学_陈敏_第4章、海水中的营养盐

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1、广义地说，海水中的主要成分和微量金属也是营养成分，但传统上在海洋化学中一般只指氮、磷、硅元素的盐类为第4章海水中的营养盐海水营养盐，也称为生源要素或生物制约要素。海水营养盐的来源，主要为大陆径流带来的岩石风化物质、有机物腐解的产物及排人河川中的废弃物。此外，海洋生物的腐败与分解、海中风化、极区冰川作用、火山及海底热泉，甚至大气中的灰尘，也都为海水提供营养元素。氮营养盐垂直分布规律在海水中的存在形式：海水中的氮包括广泛的无机和有机对于大洋水来说，营养盐的分布可分成四层：氮化合物，可能存在形式有：NO-(+V)，NO

2、-(+III)，32NO(+I)，NO(+II)，N(0)，NH(-III)，NH+(-Ⅲ)，①表层，营养盐含量低，分布比较均匀：2234RNH(-Ⅲ)。2②次层，营养盐含量随深度的增加而迅速增加；无机氮③次深层，500～1500m，营养盐含量出现最大值；主要存在形式：除氮气外，海水中主要有NO-，3NH+(NH3)，NO-(即三氮)3种无机化合氮。海水中无机④深层，厚度虽大，但磷酸盐和硝酸盐的含量变化很42小，硅酸盐含量随深度的增加而略为增加。氮化合物是海洋植物最重要的营养物质。海水中有机氮主要为蛋白质，氨基酸

3、、脲和甲胺等一系列含氮有机化合物。1硝化作用氮在海水中的相互转化和循环2NH++3O⎯亚硝酸菌⎯→⎯⎯2NO−+2HO+4H+4222−1硝酸菌−NO+O⎯⎯→⎯NO2232据研究，NH+被氧化为NO-的反应有3种：①光化42学氧化作用；②化学氧化作用，③微生物氧化作用。海水中主要是后两种作用。从图可见，硅藻死亡后其颗粒状有机氮分解为NH+，4并转化为NO-和NO-，约需3个月时间。当放在暗处23的水中NH+含量达到最高值时，放在明处使其见光，4则硅藻开始吸收NH+，NH+减少而粒状N增加。44这个循环并不是完全

4、封闭的，海洋每年从雨水和河流中接受了一定量的化合氮，雨水每年给每平方米海面带入大约4000～17000μmol/dm3NH+-N和42000μmol/dm3的NO--N，江河也向海洋中不断输3入NO--N和NH+-N。342海水中无机氮的含量分布与变化大洋海水中无机氮含量的变化范围一般是；NO--N：3含量分布的一般规律是；0.1-43μmol/dm3，NO--N：0.1-3.5μmol/dm3，NH+24-N：0.35-3.5μmol/dm3．在海水中NO--N的含量比①随着纬度的增加而增加;3NO--N，NH

5、+-N高得多。在大洋深层水，几乎所24②随着深度的增加而增加；有的无机氮都以硝酸盐的形式存在，它的分布一般③在太平洋、印度洋的含量大于大西洋的含量；与磷酸盐的分布趋势相似。④近岸浅海海域的含量一般比大洋水的含量高。水平分布垂直分布一般大洋水中硝酸盐的含量随着纬度的增加而增加。右图是大西洋一个南北断面的分布图。铵盐在真光层中为植物所利用，但在深层中则受细菌作用，硝化而生成亚硝酸盐以至硝酸盐。因此，在大洋的真光层以下的海水中，铵盐和亚硝酸盐的含量通常甚微，而且后者的含量低于前者，它们的最大值常出现在温度跃层内或其上方

6、水层之中。一般大洋海水中硝酸盐的含量，在垂直分布上是随着深度的增加而增加，在深层水中，由于氮化合物不断氧化的结果，积存着相当丰富的硝酸盐。3可以看出三大洋硝酸盐季节变化的含量为：印度洋>太下图是英吉利海峡一个站位表层和底层海水中的平洋>大西洋，表层硝NH+-N，NO--N和NO--N的季节变化，423酸盐被浮游植物所消耗，含量较低，甚至达到分析零值，在500-800m处含量随深度急剧增加，在500～l000m有最大值，最大值以下的三大洋的NO--N的垂直分布含量随深度的变化很小。3N/P暖季：当生物生长繁殖旺盛的

7、，3种无机氮含量下降从硝酸盐，磷酸盐的季节变化可以看出，这些盐类和达到最低值，这种趋势在表层水更为明显。含量与海洋植物的活动有密切关系。如果其含量很冬季：由于生物尸骸的氧化分解和海水剧烈的上、下低，则会限制生物活动，被称为生物生长限制因子。对流，使得3种氮含量回升达到最高值，且NH+-N和4生物在吸收这些盐类时一般是按比例进行的，由于生NO--N先于NO--N回升。23物作用的影响，一定存在固定的关系；根据大洋中硝酸盐，磷酸盐分布情况大致相近，可以断定这两种盐类在大洋中的含量之间有着一定的比值，称为N/P比值。4

8、三大洋的N/P比值见图5.6，从调查结果来看，这个值是近似恒定的，即N/P＝16(原于数)，N/P=7(质量)。磷在海水中的存在形态磷是海洋生物必需的营养要素之一。磷以不同的形态存在于海洋水体、海洋生物体、海洋沉积物和海洋悬浮物中。海水中磷的化合物有多种形式，如溶解态无机磷酸盐、溶解态有机磷化合物、颗粒态有机磷物质和吸附在悬浮物上的磷化合物。通常以溶解的无机磷酸盐为主要形