1. 海洋有機(jī)碳
是指碳元素在地球上的生物圈、巖石圈、水圈及大氣圈中交換,,并隨地球的運(yùn)動(dòng)循環(huán)不止的現(xiàn)象,。生物圈中的碳循環(huán)主要表現(xiàn)在綠色植物從大氣中吸收二氧化碳,在水的參與下經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖并釋放出氧氣,,有機(jī)體再利用葡萄糖合成其他有機(jī)化合物,。有機(jī)化合物經(jīng)食物鏈傳遞,又成為動(dòng)物和細(xì)菌等其他生物體的一部分,。生物體內(nèi)的碳水化合物一部分作為有機(jī)體代謝的能源經(jīng)呼吸作用被氧化為二氧化碳和水,,并釋放出其中儲(chǔ)存的能量。碳循環(huán)過程,,大氣中的二氧化碳大約20年可完全更新一次,。自然界中絕大多數(shù)的碳儲(chǔ)存于地殼巖石中,巖石中的碳因自然和人為的各種化學(xué)作用分解后進(jìn)入大氣和海洋,,同時(shí)死亡生物體以及其他各種含碳物質(zhì)又不停地以沉積物的形式返回地殼中,,由此構(gòu)成了全球碳循環(huán)的一部分。碳的地球生物化學(xué)循環(huán)控制了碳在地表或近地表的沉積物和大氣,、生物圈及海洋之間的遷移,。
2. 海洋有機(jī)碳含量
1 在海洋生態(tài)系中的作用:海洋經(jīng)歷著劇烈的變動(dòng)而又不斷地保持著動(dòng)態(tài)平衡,始終富有生命力和生產(chǎn)力,海洋微生物在其中起著重要的作用。當(dāng)海洋生態(tài)系的動(dòng)態(tài)平衡遭受某種破壞時(shí),,海洋微生物以其敏感的適應(yīng)能力和極快的繁殖速度,,迅速形成異常微生物區(qū)系,積極參與氧化,、還原活動(dòng),,調(diào)整和促進(jìn)新動(dòng)態(tài)平衡的形成和發(fā)展。
2 在海洋氮循環(huán)中的作用:海洋氮循環(huán)的基本途徑與陸地相仿,至今尚未從海洋中直接分離得到根瘤菌,,但通過定量PCR方法發(fā)現(xiàn)地中海腐殖泥中有大量放射型根瘤菌(Rhizobium radiobacter),。固氮菌可以從海洋中分離到,硝化細(xì)菌多集中分布于海洋沉積物中,。在海水中,,硝酸鹽的含量隨著靠近海底沉積物的距離而逐漸增加,因此硝化作用在大陸架和近岸海域較為明顯,,海洋中的硝酸鹽主要是通過這一途徑產(chǎn)生,。反硝化作用在有機(jī)物來源豐富,、溶解氧濃度低的內(nèi)灣和河口海域較為強(qiáng)烈,反硝化細(xì)菌在一定條件下影響海洋中可利用狀態(tài)的氮,。
3 在海洋硫循環(huán)中的作用:某些異養(yǎng)細(xì)菌分解含硫蛋白類物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生硫化氫,;在有機(jī)物豐富的淺海嫌氣水域,硫酸鹽還原細(xì)菌還原硫酸鹽時(shí),,也產(chǎn)生大量硫化氫,,污染大片海灣與灘涂。這些硫化氫可由各種硫細(xì)菌逐步氧化,,最終形成硫酸鹽,。
4 在海洋磷循環(huán)中的作用:細(xì)菌分解海洋動(dòng)植物殘?bào)w,并釋放出可供植物利用的無機(jī)態(tài)磷酸鹽,。磷也是海洋微生物繁殖和分解有機(jī)物過程所必需的因子,。
5 在海洋食物鏈中的作用:海洋微生物多數(shù)是分解者,有一部分是生產(chǎn)者,,因而具有雙重性,,參與海洋物質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化的全過程。在嫌氣條件下,,有機(jī)物質(zhì)分解的最終產(chǎn)物是甲烷和硫化氫等;在多氧條件下,有機(jī)物質(zhì)的分解是不完全的,。在海洋中,分解有機(jī)物的代表性菌群是隨著被作用有機(jī)物的類別而不同的:分解有機(jī)含氮化合物者,,分別有液化明膠,、消化魚蛋白、蛋白胨多肽,、氨基酸,、含硫蛋白以及分解尿素等細(xì)菌;分解碳水化合物者,,分別有分解各種糖類,、淀粉、纖維素,、瓊膠,、褐藻酸以及甲殼素等細(xì)菌。另有降解烴類化合物以及利用芳香化合物(如酚等)的細(xì)菌,。海洋微生物分解有機(jī)物質(zhì)的終極產(chǎn)物,,如氨、硝酸鹽,、磷酸鹽以及二氧化碳等,,都直接或間接地為海洋植物提供營(yíng)養(yǎng)。
3. 海洋有機(jī)碳研究國(guó)際大牛
通過浮游植物的光合作用固定二氧化碳成為顆粒有機(jī)碳POC(如浮游植物本身)和溶解有機(jī)碳DOC
海洋既可從大氣中吸收二氧化碳也可向大氣中排放二氧化碳,。,,
海洋中的碳可分為無機(jī)碳和有機(jī)碳,在有機(jī)碳中可分為生物有機(jī)碳和非生物有機(jī)碳,。
海洋中的無機(jī)碳——其一是指含碳的無機(jī)鹽,;其二是指溶于海水中的二氧化碳,其在海水中的存在形式是:氣體二氧化碳,、二氧化碳(水化),、碳酸、碳酸根離子,、碳酸氫根離子等,其中碳酸氫根占大多數(shù),,以這些形式存在的二氧化碳是供給海洋初級(jí)生物進(jìn)行光合作用的碳源。海水總量約為1.351×10^18立方米,,若以每立方米平均溶解有2mol(以88克計(jì))二氧化碳計(jì),,則這些溶于海水中的二氧化碳總量則有118萬億噸之多,其在海水中的質(zhì)量濃度為88ppm,,海面以下20米水層的二氧化碳含量約6336億噸
海洋中的生物有機(jī)碳——指海洋生物(包括活的和死的,、微型生物和微生物),其總量不詳,。
海洋中的非生物有機(jī)碳——指懸浮于水中和沉降到海底的顆粒有機(jī)碳和溶解于海水中的“溶解有機(jī)碳DOC”,, 在“溶解有機(jī)碳”中有5%是生物可利用的“活性溶解有機(jī)碳”,有95%是生物不能利用的“惰性溶解有機(jī)碳RDOC”,, “惰性溶解有機(jī)碳RDOC”可在海洋中儲(chǔ)存超過5000年,。
海洋吸收或儲(chǔ)存二氧化碳的原理機(jī)制分為溶解度泵、生物泵,、微型生物碳泵三種:
一,、溶解度泵——通過二氧化碳的的物理溶解作用實(shí)現(xiàn)從表層到深層的轉(zhuǎn)移以暫存二氧化碳于水中。溶解于海水中的二氧化碳有兩個(gè)來源:1是來源于大氣中的二氧化碳,;2是來源于微生物分解海洋中的有機(jī)物生成的二氧化碳,。
溶解于海水中的二氧化碳是供給海洋初級(jí)生物(浮游生物)進(jìn)行光合作用的碳源
4. 海洋有機(jī)碳主要來源
全球海底“可燃冰”所含的有機(jī)碳總量相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣總和的2倍以上,??扇急陉懙睾秃Q笾卸加蟹植肌T陉懙厣?,主要分布在凍土帶中,。所謂凍土帶,簡(jiǎn)單說就是在一些高寒地區(qū),,土壤在某些季節(jié)會(huì)因低溫而被冰凍,,甚至有些地方是常年冰凍的,這就是永久凍土帶。比如我國(guó)的青藏高原就有可燃冰,。
在海洋中,,目前的資料看,可燃冰主要集中在靠近陸地附近的大陸坡,,以及一些海洋盆地,、海溝附近。所以看起來,,海洋可燃冰的形成可能與斜坡地形是有關(guān)系的,。可燃冰的形成條件受溫度和壓力的影響比較大,,關(guān)于它形成的機(jī)理,,現(xiàn)在仍在摸索中。
5. 海洋有機(jī)碳調(diào)查檢測(cè)項(xiàng)目
化學(xué)poc又叫顆粒有機(jī)碳( POC) 是指不溶解于水體中的有機(jī)顆粒物質(zhì),,一般以毫克碳/升或微克碳/升表示,,碳循環(huán)中占重要地位。海洋顆粒有機(jī)碳參與的生物地球化學(xué)過程貫穿于整個(gè)海洋生物泵-動(dòng)力作用-物理化學(xué)作用過程,是海洋碳循環(huán)的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)之一
6. 海洋有機(jī)碳主要以
碳通量碳通量 (Carbon flux)是碳循環(huán)研究中一個(gè)最基本的概念,,表述生態(tài)系統(tǒng)通過某一生態(tài)斷面的碳元素的總量,。
例如:某河流的碳通量,就是流過河流斷面的有機(jī)碳和無機(jī)碳的總量,;某森林生態(tài)系統(tǒng)碳通量,,就是該生態(tài)系統(tǒng)單位時(shí)間單位面積上的碳循環(huán)總量;海洋的碳通量,,也就是單位時(shí)間和單位面積內(nèi)碳增減的數(shù)量,。總之,,先理解“通量”的概念后就很容易理解碳通量了,。