2008海洋中的营养盐
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种类：海水中除溶解氮气外，主要有NO3-，
NH4+(NH3)，NO2- (即三氮)3种无机化合氮。
作用：海水中无机氮化合物是海洋植物最重要的
营养物质。
有机氮
海水中有机氮主要为蛋白质，氨基酸、脲和甲胺等 一系列含氮有机化合物。
有机氮和无机氮在海水中的相互转化和循环
有机氮和无机氮在海水中的相互转化和循环
P
• 存在形态
• 相互转化和循环 • 含量分布与变化 • 缓冲现象
水平分布 垂直分布 季节变化
• N/P
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 酸盐为主要形态，用PO43--P表示。
与磷酸盐的分布趋势相似。
水平分布
一般大洋水中硝酸盐的含量随着纬度的增加而增加，即使 在同一纬度上各处也会由于生物活动和水文条件的不同而 有相当大的差异。右图是大西洋一个南北断面的分布图。
垂直分布
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水层之中。
各种氮在海水中的相互转化的模拟实验
从图可见，有机氮(硅藻)死亡后其颗粒状有机氮分 解为NH4+，并转化为NO2-和NO3-，约需3个月时间。 在有机氮的分解过程中，微生物及酶的催化作用是 极为重要的，不同的分解过程，有不同的微生物及 酶参与。
若反过来做实验
当放在暗处的水中NH4+含量达到最高值时，放在明处 使其见光，则硅藻开始吸收NH4+，NH4+减少而粒状N增 加。综上所述，光化学氧化、化学氧化和微生物的作 用，尤其是海洋细菌的作用，在海洋中氮的转化和循 环中起着重要的作用。
第7次课
海水中的营养盐
定义 来源
氮
垂直分 分类 磷
布规律
硅
定义
传统定义的海水中营养盐一般指氮、磷、硅元 素的盐类，也称为生源要素或生物制约要素。
但广义地说，海水中的主要成分和微量金属也 是营养成分，
营养盐的来源
主要：大陆径流带来的岩石风化物质、有机 物腐解的产物及排入河川中的废弃物。
其次：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，都为海水提供营养元素。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
氮
• 可能存在形式
• 转化和循环 • 含量分布与变化
水平分布 垂直分布 季节变化
氮
海水中的氮包括广泛的无机和有机氮化合物。
在海水中可能存在形式有：
NO3-(+V)，NO2-(+III)， NO(+II)， N2O(+I)，N2(0)， NH3(-III)，NH4+(-Ⅲ)，RNH2(-Ⅲ)。
无机氮
含量分布的一般规律是； ①随着纬度的增加而增加; ②随着深度的增加而增加； ③在太平洋、印度洋的含量大于大西洋的含量； ④近岸浅海海域的含量一般比大洋水的含量高。
大洋海水中无机氮含量的变化范围一般是；NO3--N： 0.1-43mol/dm3，NO2- -N：0.1-3.5mol/dm3，NH4+ -N：0.35-3.5mol/dm3．在海水中NO3- -N的含量比 NO2- -N，NH4+ -N高得多。在大洋深层水，几乎所 有的无机氮都以硝酸盐的形式存在，它的分布一般
2
NH
4
3O2
亚硝酸菌 2NO2
2H 2O
4H
NO2
1 2
O2
硝酸菌
NO3
据研究，NH4+被氧化为NO2-的反应有3种：①光化学氧 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。由于海水吸收紫外线，故在海 面以下的光化学氧化作用不明显。化学氧化作用亦主 要在表层海水中进行。微生物氧化作用可由自养菌或 异养菌来进行。
营养盐垂直分布规律
对于大洋水来说，营养盐的分布可分成四层： ①表层：营养盐含量低，分布比较均匀 ②次层：营养盐含量随深度的增加而迅速增加
营养盐垂直分布规律
③次深层：500-1500m，营养盐含量出现最大值 ④深层：磷酸盐和硝酸盐的含量变化很小，硅
酸盐含量随深度的增加而略为增加。
海水中的营养盐
氮、磷、硅 氮
有机氮和无机氮在海水中的相互转化和循环
这个循环并不是完全封闭的，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4 000～17 000 mol/dm3 NH4+-N和 2000mol/dm3的NO3- - N，江河也向海洋中不断输 入NO3--N和NH4+-N。
海水中无机氮的含量分布与变化
1.无机氮被海洋生物吸收组成有机氮(主要是蛋白质)。 2.有机氮经化学及细菌作用分解成无机氮。如：
蛋白质：首先通过化学及细菌作用生成氨基酸 (R-CHNH2-COOH)，而后分解成为无机氮(NH3)。蛋白 质除分解氨基酸，还能被分解为一些小分子的胺， 如甲基胺等。
无机氮在海水中的相互转化
海水中的氨主要以NH4+形式存在。在亚硝酸菌和硝酸 菌作用下，可被氧化生成NO3-(+V)，NO2-(+III)，这种 作用称为硝化作用。
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。
可以看出三大洋硝酸盐 的含量为：印度洋>太 平洋>大西洋，表层硝 酸盐被浮游植物所消耗， 含量较低，甚至达到分 析零值，在500-800 m 处含量随深度急剧增加， 在500～l 000 m有最大 值，最大值以下的含量 随深度的变化很小。
三大洋的NO3- -N的垂直分布
季节变化
下图是英吉利海峡一个站位表层和底层海水中的NH4+ -N，NO2- -N和NO3- -N的季节变化，
季节变化
暖季：当生物生长繁殖旺盛的，3种无机氮含量下降 达到最低值，这种趋势在表层水更为明显。 冬季：由于生物尸骸的氧化分解和海水剧烈的上、下 对流，使得3种氮含量回升达到最高值，且NH4+ -N和 NO2- -N先于NO3- -N回升。
海洋中各种磷的化合物也会由于生物、化学、地 质和水文过程而进行着各种变化。例如颗粒磷可 以通过细菌和化学作用，而转化为无机磷酸盐和 溶解有机磷化合物。这两种磷化合物都可被浮游 植物直接吸收，但以无机磷酸盐为主。
NH4+(NH3)，NO2- (即三氮)3种无机化合氮。
作用：海水中无机氮化合物是海洋植物最重要的
营养物质。
有机氮
海水中有机氮主要为蛋白质，氨基酸、脲和甲胺等 一系列含氮有机化合物。
有机氮和无机氮在海水中的相互转化和循环
有机氮和无机氮在海水中的相互转化和循环
P
• 存在形态
• 相互转化和循环 • 含量分布与变化 • 缓冲现象
水平分布 垂直分布 季节变化
• N/P
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 酸盐为主要形态，用PO43--P表示。
与磷酸盐的分布趋势相似。
水平分布
一般大洋水中硝酸盐的含量随着纬度的增加而增加，即使 在同一纬度上各处也会由于生物活动和水文条件的不同而 有相当大的差异。右图是大西洋一个南北断面的分布图。
垂直分布
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水层之中。
各种氮在海水中的相互转化的模拟实验
从图可见，有机氮(硅藻)死亡后其颗粒状有机氮分 解为NH4+，并转化为NO2-和NO3-，约需3个月时间。 在有机氮的分解过程中，微生物及酶的催化作用是 极为重要的，不同的分解过程，有不同的微生物及 酶参与。
若反过来做实验
当放在暗处的水中NH4+含量达到最高值时，放在明处 使其见光，则硅藻开始吸收NH4+，NH4+减少而粒状N增 加。综上所述，光化学氧化、化学氧化和微生物的作 用，尤其是海洋细菌的作用，在海洋中氮的转化和循 环中起着重要的作用。
第7次课
海水中的营养盐
定义 来源
氮
垂直分 分类 磷
布规律
硅
定义
传统定义的海水中营养盐一般指氮、磷、硅元 素的盐类，也称为生源要素或生物制约要素。
但广义地说，海水中的主要成分和微量金属也 是营养成分，
营养盐的来源
主要：大陆径流带来的岩石风化物质、有机 物腐解的产物及排入河川中的废弃物。
其次：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，都为海水提供营养元素。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
氮
• 可能存在形式
• 转化和循环 • 含量分布与变化
水平分布 垂直分布 季节变化
氮
海水中的氮包括广泛的无机和有机氮化合物。
在海水中可能存在形式有：
NO3-(+V)，NO2-(+III)， NO(+II)， N2O(+I)，N2(0)， NH3(-III)，NH4+(-Ⅲ)，RNH2(-Ⅲ)。
无机氮
含量分布的一般规律是； ①随着纬度的增加而增加; ②随着深度的增加而增加； ③在太平洋、印度洋的含量大于大西洋的含量； ④近岸浅海海域的含量一般比大洋水的含量高。
大洋海水中无机氮含量的变化范围一般是；NO3--N： 0.1-43mol/dm3，NO2- -N：0.1-3.5mol/dm3，NH4+ -N：0.35-3.5mol/dm3．在海水中NO3- -N的含量比 NO2- -N，NH4+ -N高得多。在大洋深层水，几乎所 有的无机氮都以硝酸盐的形式存在，它的分布一般
2
NH
4
3O2
亚硝酸菌 2NO2
2H 2O
4H
NO2
1 2
O2
硝酸菌
NO3
据研究，NH4+被氧化为NO2-的反应有3种：①光化学氧 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。由于海水吸收紫外线，故在海 面以下的光化学氧化作用不明显。化学氧化作用亦主 要在表层海水中进行。微生物氧化作用可由自养菌或 异养菌来进行。
营养盐垂直分布规律
对于大洋水来说，营养盐的分布可分成四层： ①表层：营养盐含量低，分布比较均匀 ②次层：营养盐含量随深度的增加而迅速增加
营养盐垂直分布规律
③次深层：500-1500m，营养盐含量出现最大值 ④深层：磷酸盐和硝酸盐的含量变化很小，硅
酸盐含量随深度的增加而略为增加。
海水中的营养盐
氮、磷、硅 氮
有机氮和无机氮在海水中的相互转化和循环
这个循环并不是完全封闭的，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4 000～17 000 mol/dm3 NH4+-N和 2000mol/dm3的NO3- - N，江河也向海洋中不断输 入NO3--N和NH4+-N。
海水中无机氮的含量分布与变化
1.无机氮被海洋生物吸收组成有机氮(主要是蛋白质)。 2.有机氮经化学及细菌作用分解成无机氮。如：
蛋白质：首先通过化学及细菌作用生成氨基酸 (R-CHNH2-COOH)，而后分解成为无机氮(NH3)。蛋白 质除分解氨基酸，还能被分解为一些小分子的胺， 如甲基胺等。
无机氮在海水中的相互转化
海水中的氨主要以NH4+形式存在。在亚硝酸菌和硝酸 菌作用下，可被氧化生成NO3-(+V)，NO2-(+III)，这种 作用称为硝化作用。
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。
可以看出三大洋硝酸盐 的含量为：印度洋>太 平洋>大西洋，表层硝 酸盐被浮游植物所消耗， 含量较低，甚至达到分 析零值，在500-800 m 处含量随深度急剧增加， 在500～l 000 m有最大 值，最大值以下的含量 随深度的变化很小。
三大洋的NO3- -N的垂直分布
季节变化
下图是英吉利海峡一个站位表层和底层海水中的NH4+ -N，NO2- -N和NO3- -N的季节变化，
季节变化
暖季：当生物生长繁殖旺盛的，3种无机氮含量下降 达到最低值，这种趋势在表层水更为明显。 冬季：由于生物尸骸的氧化分解和海水剧烈的上、下 对流，使得3种氮含量回升达到最高值，且NH4+ -N和 NO2- -N先于NO3- -N回升。
海洋中各种磷的化合物也会由于生物、化学、地 质和水文过程而进行着各种变化。例如颗粒磷可 以通过细菌和化学作用，而转化为无机磷酸盐和 溶解有机磷化合物。这两种磷化合物都可被浮游 植物直接吸收，但以无机磷酸盐为主。