10 海洋中微量元素与海洋重金属污染

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海水中微量元素的特点
2. 含量低
海水中微量元素的含量小于1 mg kg-1，其总量小于总盐量 的0.1%。
3. 循环和迁移变化复杂
• 水动力迁移 物理因素，如潮汐、海流和涡动扩散等多变量综合作用。 • 化学过程引起的迁移 物理(界面)化学、光化学过程 • 生物地球化学作用与生物迁移 生物地球化学过程
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第八章 海水中微量元素和海洋重金属污染
• 1 海水中微量元素
1.1 微量元素的定义及特点 1.2 微量元素的输入与迁出 1.3 海水中微量元素的分类 1.4 影响微量元素分布的各种过程
• 2 海洋中微量元素的生物地球化学 • 3 海洋重金属污染
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1.3 海水中微量元素的分类
• Bruland(1983)根据海水中微量元素垂直分布的特点，将其分成7类。
1. 通过浮游生物的吸收、浮游生物的粪便或尸体 向海底的沉降，可将痕量元素从海水中迁出； 2. 有机颗粒物质的吸附和清除作用； 3. 水合氧化物和黏土矿物吸附并沉降至海底，成 为沉积物的一部分； 4. 结合到铁锰结核上。根据直接的化学分析，锰 铁结核吸收的相应顺序可能是Co> Ni> Cu> Zn> Ba> Sr> Ca> Mg。
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当今海水中微量元素相关的国际研究
• The GEOTRACES Program (www.geotraces.org) • GEOTRACES 指引性的目标：通过控制在海洋中 关键微量元素和同位素的分布来确定变化过程和 通量的量化，并建立对这些分布的敏感性变化的 环境条件 。
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第八章 海水中微量元素和海洋重金属污染
• 1 海水中微量元素
1.1 微量元素的定义及特点 1.2 微量元素的输入与迁出 1.3 海水中微量元素的分类 1.4 影响微量元素分布的各种过程
• 2 海洋中微量元素的生物地球化学 • 3 海洋重金属污染
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1.2 微量元素的输入与迁出
• 海洋中微量元素的输入途径：
1. 2. 3. 4. 5. 河流把陆地岩石风化的产物输入到海洋中 大气输入 冰川运动 海底火山作用、热水作用 其他输入：人类工业排放、外海区沙漠尘暴等
• 从50年代开始才对海水微量元素进行地球化学研究。 • 1952年Barth(巴尔特)提出并计算了元素在海水中的停留时 间； • 1954年Goldberg(戈德堡)发表了微量元素从海水向海底转 移的研究结果； • 1956年Krauskopf(克劳斯科普夫)对海水中13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. Breuer(布鲁尔)于1975年总结并发表了海水微量元素的含 量、可能的化学形式和停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。
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海水中微量元素的特点
4. 研究难度大 • 含量低
微量元素的含量(10-9~10-12, w/w)小于测定方法或仪器检出限；
• 取样沾污问题严重
采水器需要使用具有TPFE衬里的或是由TPFE制作，…；
• 样品贮存或固定难度大
样品贮存或固定不当，会造成沾污或损失；
• 分析测定环境的要求较高
Hale Waihona Puke Baidu
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海水微量元素的研究历史
第八章 海水中微量元素和海洋重金属污染 • 1 海水中微量元素
1.1 微量元素的定义及特点 1.2 微量元素的输入与迁出 1.3 海水中微量元素的分类 1.4 影响微量元素分布的各种过程
• 2 海洋中微量元素的生物地球化学
2.1 海洋中的某些微量元素 2.2 微量元素的生物地球化学
• 3 海洋重金属污染
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溶解态 4.2 Gt y-1 河流(占90％) 固态 18.3 Gt y-1 入海洋物质总量 ～25 Gt y-1 大气输入 0.006 Gt y-1
冰川输入 2 Gt y-1(90％来自南极大陆)
(Garrelsand Macknzie, 1971)
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1.2 微量元素的输入与迁出
• 海水中微量元素的迁出(吸附和沉淀)
3.1 海洋重金属的来源 3.2 海洋重金属的危害 3.3 重金属在海水中的迁移过程 3.4 重金属在海水中的分布特征 3.5 海洋重金属污染
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第八章 海水中微量元素和海洋重金属污染
• 1 海水中微量元素
1.1 微量元素的定义及特点 1.2 微量元素的输入与迁出 1.3 海水中微量元素的分类 1.4 影响微量元素分布的各种过程
• 2 海洋中微量元素的生物地球化学 • 3 海洋重金属污染
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1.1 微量元素的定义及特点
•微量元素(或痕量元素)： 海水中元素的含量低于1 mg/dm3的元素。不包括溶解气体、营养盐 和放射性核素。它们在海水中的含量非常低，仅占海水总含盐量的0.1％， 但其种类却比常量组分多得多。
•微量元素与常量元素的差异 常量元素含量高、性质稳定(保守性)，与盐度关系密切，浓度随物 理过程变化。 痕量元素含量低而易变 (非保守性)，大部分与盐度关系不密切，浓 度受进入或迁出溶液的各种物理、化学、生物及地质过程的影响。 微量或痕量是相对于常量元素而言的，因所处的体系不同而不同， 如Al在地壳中是主量元素，但它在海水中为微量元素
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海水中微量元素的特点
1. 非保守性 海水微量元素的含量随地理位置、深度、季节等 变化而变化(氯度比值不恒定)。因为： • 地球化学活性较大
海洋微量元素广泛参与元素地球化学循环；
• 区域性变化大
河口区(河流)、火山周围(火山活动)、表层(大气输入)等；
• 生物活性大
生物利用：如Fe、Cu、Zn、Mn、Co等正常浓度是生物体基本成分， 生物富集：如Fe富集倍数(硅藻1×105、贻贝2×105、鱼类6×105)；
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痕量元素研究方面的两大改进：
1. 仪器分析和分析化学的重大改进：从1975年以 来，重新测量的痕量元素的浓度已被证实比以 前工人的浓度低10~100倍，并发现这些痕量元 素的垂直分布图与海洋中已知的生物、物理和 地质过程相一致。 2. 在取样、贮存和分析期间污染的消除和控制： 在海洋断面地球研究计划(GEOSECS)期间，许 多学者利用装在一个罩盘上的30升的尼斯金采 水器采集样品，已在海洋学上获得许多痕量元 素的一致结果。