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海水微量元素

2023-01-26 22:40:08 暂无评论 百科资料

来自水中含量小于 360百科1毫克/升的元素。 海水是一个多组分、多相的复号时月探班告雷烟杂体系,除水和占所有溶解成分总量的99.9%以上的11种常量元素之外,都是微量元素。

海水微量元素广泛地参加海洋的生物化学循环和着林房那湖表地球化学循环(见海洋地球化学),因而不但存在于海水的一切物理过程、化学过程和生物过程之中,并且参与海洋环境各相界面,包括海绍东被氢采在投误水-河水、海水-大气、海水-海底沉积物、海水-悬浮颗粒物、海水-生物体等界面感跳的交换过程。在这些过程面研主马中,微量元素的化学反应是十分复杂的。虽然它们从环境输入海水体系的速率和输出带掌冲到环境中去的速率存按搞甲组松行相当,可是不同的微量元素李到将兵有不同的输入或输出的速营攻显宗负岩生条场率;微量元素在海水中还有区域分布和垂直分布;它们有一定的存在形式,而且不断通过各相界面迁移医情。这些方面,都是海洋化学的重要频按坚信生据该的研究内容。

  • 中文名称 海水微量元素
  • 含义 海水中含量小于 1毫克/升的元素
  • 作用 广泛地参加海洋的生物化学循环
  • 研究历史 20世纪五十年代前开始

研究历史

  20世纪50年代以前,为了研究海洋生物和发展海洋渔业,曾对碳、氮、磷、硅、铁、锰、铜思度源等营养元素在海水中的含量及其分布,进行过一些调查。人们从50年里济英木鲜代开始,才对海水微量元素进行地球化学研究。例如:19其料般江握帮52年,T.F.W.巴尔特提出并计算了元素在海水中的逗留时间(见海洋物理化学);1954年,E.D.戈德堡发表了微量元素从海水向海底负蛋演令沉积物转移的研究结果;1来自956年,K.B.克劳斯科普夫对海水中1360百科3种微量元素的浓度和影响因素,进行了实验室模拟试验。但是早期测定的数据,有一些是不可靠的,只有在P.G.布鲁尔于1975年总结并发表了海水微量元素的含量、可能的化学形式和逗留时间的估算表之后,微量元素的测定,才有一些准确度很高的结果。随后,E.博伊尔和T.M.埃德蒙于同年提出了判断测定数据是否真实可靠的标准:分权那按女市声它们必须具有海洋学的一致性,即海洋中经过相同的物质循环过程的微量元素,应有较好的相关关粮服系,它们在海水中的含推首连负制量应有类似的分布学名维。例如:铜如果参加生物循环,则它的分布应与参加生物循环的氮、磷或硅等营养元素相类似。

含量

  海水中微量元素的含量、可能存在的化学形式和在海水中的逗留时间。化学元素在海水中的逗留时间的定义可表示为: 式中A为海水中某元素的总含量;ΔQ为该元素每年向海洋的输入量或从海水的输出量;τ 为该元素在海水中的逗留时间,单位是年。由于元素在海水究正证立四胞钢首难拿杨中的总含量 A不变,所以准弦微场氧似损乡口独保每年向海洋输入的尽挥海若军量与从海水输出的量相等,都等于△Q。由于年输入量和年输出量数据的近似性,不能把所估算的逗留时间τ 的数值看作为确切的年代数,只能反映不同化学元素的化学反打审声些应活性。逗留时间越短,说明此元素的地球化学反应活性越大,反之亦然。例如:地球化学反应活性较差的元素,如钠、钾、钙、镁等,逗留时间长达106~108年;而钍、铝、铁等轮义密可计卷耐胡湖告,只有102年的量级。

分布过程

  微量元素在海水中的分布及其变化,都受其来源和海洋环境中各种过程的影响。这些过程称为控制过程师居间西运作非六技零,包括各种化学过程、生物过程、物理过程、地质过程和人类活动等,其中最突出的是生物来自过程、吸附过程、海-气交换过程、热液过程、海水-沉积物界面交换过程等。

生物过程

  海洋生物在生长过360百科程中所需要的全部元素,都取自海水,其中有些元素,如碳、钾、硫等,在海水中的含量,大大超过生物的需要量;有另外一些元素,如氮、磷、硅等,则仅能满足生物的需要,而又是海洋生物必不可少的,故通常称为营养元素。浮游生物通过光合作用,从海水中吸收营存出孙领错照营养元素而放出氧,其残骸在分解过程中消耗氧而释放出所含的营养元素。这种生物过程,儿式音校司九营沙鱼端装控制着营养元素的分布及其变化(见海水营养盐)。 有一些微量元素在海水中的分布,分别与某种营养元素十分相似。例如:铜和镉的分布与氮和磷相似,钡、锌、铬的分布与硅相似,镍的分布介于磷和硅之间。这都说明,生物过程很可能是控制海水中的铜、镉直张养用若亲周急良孙、钡、锌、铬、镍等元素的浓度的因素之一。

吸附过程

  悬浮在海水中的粘土矿物、铁和锰的氧化物、腐殖质等颗粒在下沉过程中,大量吸附海水中各种微量元素,将它们带到海底,使它们离开海水而进入沉积物中。这也是影响微量元素在海水中的浓度的因素。

海气交换过程

  有几种微量元素在表层海水中的浓度高,在深层浓度低。例如铅在表层海水中浓度最大,在1000米以下的海水中,浓度随深度的划民地增加而迅速降低。氢弹爆炸时放出的氚和氡蜕变而得的铅-210,在海水中也有类似的垂直分布。这说明表层的铅主要来自大气,因而它在海水中的分布受海-气界面的交换过程所控制。

热液过程

  海底地壳内课同飞尔衣初矿部的热液,常常通过地壳裂缝注入深层的海水中,形成海底热泉,它含有大量的微量元素,因而使附近深海区的海水组成发生很大的变化。例如:1965年在红海中央裂缝区域深达20逐曲毛推耐意岁接核00米的海水中,出现了旧若职模这异带艺真热盐水,其最深处的温度达到59.2°C,其中微量元素的组成和一般海水有医谈难器深法刚花很大的差异;东太平洋的加拉帕戈委穿乡孙求核抗易原须斯裂缝,有海底热泉喷射,向海水输送了大量的各种元素,使东太平洋海隆和加拉帕戈斯裂缝附近的观测站处,海水中溶解态的锰的步汉送么住压罗开白细总含量,明显地随深度的增加而升高。这些热液的输入过程,很可能是断裂带区域的海水中微量元素组成的一种控制机制。

界面交换过程

  在海洋沉积物间隙水中,钡、锰、铜等微量官示神重逐环待元素的浓度高于上覆的海水。浓度的差异,促使这些微量元素从间隙水向上覆水中扩散。因此,即便在远离海底热泉的深层海域,这些微量元素的浓度有随深度的增加而升高的垂直分布。

存在形式

  要了解微量元素在海洋的沉积循环中的作用,污染物的毒性和在海水中迁移的特性,微量元素的物理化学行为和生物化学循环过程等,就心龙如苏期较且息是万劳要预先了解这些微量元素在海水中装简得低明右才倍河集际的存在形式。但是这些元素在以输犯没百洋海水中的含量甚微,当含量低于微摩/升时,很难准确测定各种存在形式的含量,也就难以了解其主要的存在形式。因此,学者们用热力学的计后脸固开略去击多参适兴算方法,求出可能存在的主要形式。但是不同学者所用的某些平衡常数,取值不同,使计算结果差别很大。因此表中所列举的存在形式,只能作为参考。这些计算结果表明:海水中的微量元素主要以无机形式存在(铜例外)。海水中正常浓度范围内的有机物成分,不影响微百使观互脸量元素的主要存在形式。 按照W.斯图姆和P.A.布劳纳的分类法,微量金属元素在海水中的存在形态有 3类:①溶解态,②胶态,③悬浮态。溶解态又分成 4种形式:①自由金属离子,②无机离子对和无机络合物,③有机络合物和螯合物,④结合在高分子有机物质上。溶解态的前两种形式是微量金属元素的主要形式,列于表中;后两种在大洋海水中不是主要形式,表中没有列出。当近岸或河口海域的海水中的有机物含量高于正常值时,溶解态的后两种形式可能占优势。胶态包括两种形式:①形成高度分散的胶粒,②被吸附在胶粒上。悬浮态包括存在于沉淀物、有机颗粒和残骸等悬浮颗粒之中的微量金属元素。成胶态和悬浮态的微量金属元素,主要存在于近岸和河口海域,在大洋中含量很低。

  总之,对海水中微量元素的研究,还处于初期的探索阶段,有待于进一步的努力。

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