熱帶北大西洋低溶氧區(qū)和西南太平洋真光層海水鐵的生物地球化學(xué).pdf

1、作為生命體的必需元素,鐵參與到了許多重要的生命過(guò)程中,如光合作用、呼吸作用和固氮作用等。在當(dāng)代海洋的氧化條件下,由于三價(jià)鐵的低溶解性以及與顆粒物質(zhì)強(qiáng)烈的吸附性,鐵在海水中的濃度很低。鐵作為限制因子限制了約占海洋面積三分之一的“高營(yíng)養(yǎng)鹽低葉綠素”海區(qū)的海洋初級(jí)生產(chǎn)力。鐵也可以通過(guò)限制海洋固氮微生物對(duì)氮的固定而限制一些貧營(yíng)養(yǎng)海域的初級(jí)生產(chǎn)力。海水中鐵生物地球化學(xué)的研究也成為了當(dāng)今海洋學(xué)的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一。
　　 本文建立了一種新的

2、利用次氮基三乙酸潔凈樹(shù)脂對(duì)海水中鐵進(jìn)行預(yù)分離富集,配合54Fe同位素稀釋和MIT GV IsoProbe多接收杯電感耦合等離子質(zhì)譜儀對(duì)海水中痕量鐵含量的分析方法。使用約1.4 ml的海水樣品,取得了較低的實(shí)驗(yàn)程序空白0.07-0.19±0.03 nmol/kg,經(jīng)驗(yàn)證本方法可以應(yīng)用于分析海水中亞納摩爾級(jí)別的鐵的含量。應(yīng)用這種新建立的方法,本文分析了熱帶北大西洋表層和低溶氧區(qū)海水溶解鐵的含量,以及西南太平洋海域真光層海水溶解鐵和總可溶鐵的

3、含量,為人們了解大洋中鐵的生物地球化學(xué)提供了新的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文主要研究結(jié)果如下:
　　 1.熱帶北大西洋海域表層海水有較高的溶解鐵含量,平均為0.67±0.30nmol/kg(1SD,n=27)。而西南太平洋海域表層海水溶解鐵的含量較低,平均為0.274±0.11 nmol/kg(1SD,n=16)。由于熱帶北大西洋海域接收了來(lái)自北非的高大氣沉降輸入,而西南太平洋接收的大氣沉降則相對(duì)較少,大氣沉降影響了不同海域表層海水鐵的含量。

4、有機(jī)顆粒的吸附與浮游植物的攝取使得鐵在表層海水的停留時(shí)間很短,本文計(jì)算出鐵熱帶北大西洋表層海水的停留時(shí)間為210±160天(1SD)。
　　 2.對(duì)溶解鐵在西南太平洋真光層大多數(shù)站點(diǎn)的海水剖面以及熱帶北大西洋的一個(gè)海水剖面的研究發(fā)現(xiàn),溶解鐵在表層海水的含量相對(duì)較高,而下表層出現(xiàn)了海水溶解鐵含量的最低值。這個(gè)溶解鐵含量的最低值往往伴隨著葉綠素?zé)晒夂康淖罡咧怠Ｍㄟ^(guò)與西南太平洋真光層溶解鐵與N、P和Si等營(yíng)養(yǎng)元素剖面的比較發(fā)現(xiàn),鐵在

5、表層海水表現(xiàn)出了對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的低鐵脅迫,80 m以上的海水N仍是浮游植物生長(zhǎng)的主要限制因子,鐵則在70-100 m的水域逐漸取代N,表現(xiàn)出了對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的限制作用。
　　 3.溶解鐵在熱帶北大西洋低溶氧區(qū)(500 m)的中層海水中具有較高的含量1.04±0.27 nmol/kg(1SD,n=25),并且有著自東向西的遞減趨勢(shì)。通過(guò)溶解鐵對(duì)表觀耗氧量的線性關(guān)系求導(dǎo)發(fā)現(xiàn),溶解鐵含量與表觀耗氧量有著很好的線性關(guān)系,r2=0.736

6、4。由溶解鐵和表觀耗氧量的斜率(6.3μmol Fe/mol AOU)求得在低溶氧區(qū)有機(jī)顆粒再生的Fe/C比值為10.1±3.3μmol Fe/mol C,這明顯高于其他海域的Fe/C比值。推測(cè)熱帶北大西洋低溶氧區(qū)的高鐵濃度很可能是由于該水域接收了來(lái)自于北非高強(qiáng)度的大氣沉降輸入,溶解鐵在表層海水中富集而引發(fā)了浮游植物的過(guò)度攝取,產(chǎn)生并向下輸出了具有高Fe/C比值的有機(jī)顆粒,由于異養(yǎng)微生物的分解,高濃度的鐵被釋放到在中層水的低溶氧區(qū)。