海洋中的营养盐概要
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§6-2 海洋中的磷 二、磷在海水中的存在形态
1. 海水中磷的形态划分 • 自然界的无机磷4种价态：PH3、P4、H3PO3、 H3PO4 • 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。
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§6-1 营养元素与营养盐 一、营养元素
(4)与主要成分比较，海水中N、P、Si的浓度很低， 而且受生物影响最大，被称为主要营养元素(或生 源要素)。 N、P、Si是海洋生物生长所必需的最重要元 素，也是海洋初级生产过程和食物链的基础，在 海水中它们含量的高低会影响海洋生物生产力与 生态系统结构； 生物活动也会对N、P、Si在海水中的含量、分 布产生明显的影响。 (5)生物制约元素：由于各类营养元素在海水中含 量很低，在海洋表层常常被海洋浮游植物大量消 耗，甚至成为海洋初级生产力的限制因素，所以， 又称它们为“生物制约元素”。 3
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§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
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； ③500～1 500m次深层，营养盐含量出现最大值； ④深层，厚度虽大，但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。
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§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
• 营养盐是指海水中营养元素N、P、Si的各种无机盐类， 因为它们在海水中主要以酸根形式存在，并与各种金属元 素结合而生成盐。 • 营养盐的存在形式：NO3-、NO2-、NH4+、PO43-、HPO42-、 H2PO4-、Si(OH)4。 • 营养盐再生：在海洋真光层内，营养盐经生物光合作用被 吸收，成为生物有机体的组成部分，从而导致海洋表层营 养盐的贫化；生物体在代谢过程中的排泄物和生物残骸下 沉到真光层以下，有机体分解、矿化，营养元素最终以无 机化学形式返回到海水中的过程。 • 氮和磷的再生：沉降到深层水中的生物颗粒，由于自溶作 用和细菌作用，使细胞中的N、P再回到海水中的现象， 其结果使底层水中N、P浓度增加。
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海洋中营养盐的垂直分布
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海 洋 中 营 养 盐wk.baidu.com循 环 示 意 图
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§6-2 海洋中的磷
• • • • 一、磷在生物体中的作用 二、磷在海水中的存在形态 三、磷在海水中相互转化和循环 四、磷在海洋中的含量分布与变化
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§6-2 海洋中的磷 一、磷在生物体中的作用
• 磷—哲人石—点石成金—冷光—“鬼火” • 磷是所有生物进行能量传输和生长所必需的 营养盐； • 磷是DNA、RNA、ATP、ADP、磷酸脂的必 需组分； • 对于脊椎动物，磷(磷酸钙)是构成其牙和骨 骼的主要成分； • 海水中磷酸盐是海洋动植物生产量的控制因 素之一，与海洋生物的生命活动紧密相联系。
第六章 海洋中的营养盐
• • • • • §6-1 营养元素与营养盐 §6-2 海洋中的磷 §6-3 海洋中的氮 §6-4 海洋中的硅 §6-5 富营养化与赤潮
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§6-1 营养元素与营养盐 一、营养元素
• 营养元素是与生物过程密切相关的一类元素。 (1)海洋中许多元素是生物生长所必需的，如H、 O、 C、N、P、Si、Mg、Cl、K、S、Ca、Fe、 Co、Cu、Zn、Mo、Mn、B、Ba、Se等。 (2)有些元素含量很高，生物活动对其影响相对较 小，通常不将它们称为营养元素。如： H、 O、 C、S、B、Mg、Cl、K、Ca等； (3)有些元素对海洋植物的生长起着促进作用，但 在海水中的含量很低，被称为痕量营养元素，如 Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Co、Ba、Se等；
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§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
• 从真光层沉降的颗粒组分，在中、深层水体中将 被分解，造成中、深层水体中无机营养盐含量的 增高； • 通过垂直对流、扩散作用，使深部水体中的营养 盐重新回到真光层，而横向平流运动把累积的营 养盐分散开，如此不断循环。 • 营养盐参与生物生命活动的整个过程，它们的存 在形态与分布受到生物活动的制约，同时也受到 化学、地质和水文因素的影响，它们在海洋中的 含量与分布并不均匀，也不恒定，往往存在明显 的季节与区域变化。
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§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
海洋中营养盐的某些特征 —营养盐是海洋生命活动的基本要素。 • 浮游植物光合作用中被吸收，与碳、氧等为构成生物 体基本组成。 • 有较为恒定的吸收比。 • 在真光层内是生物量或生产力的限制性因素。 —营养盐的含量、分布、变化和循环主要受生物作用 控制。 • 形态转化 • 再生与循环过程 • 时间变化(日变化、季节变化等)明显 • 空间分布差异很大(物理、化学、生物共同影响) 7
§6-1 营养元素与营养盐 一、营养元素
海洋中营养元素的来源：主要为大陆径流带来的 岩石风化产物、有机物腐解的产物及人类活动排 入的废弃物。此外海底火山及海底热水活动、海 底冷泉、海底岩石海解、极地冰川融化，甚至来 自大气的输送的固体微粒或气溶胶、降水、海洋 对气体的直接吸收，雨水的加入等。 海洋中营养元素的迁出：形成固体物质和沉降作 用，如形成自生矿物、被悬浮物质吸附、进入生 物组织或通过海气界面向大气输送。
§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
• 营养元素和氧的吸收与再生的化学计算 • 哈维(1926)：NO3--N和磷酸盐因浮游植物的生长 彼此以恒定比例自海水中移出。 • 雷德菲尔德(1934)指出不同位置和深度的海水也 以近似恒定的比例含有这两种成分。 • Riley(1965)等：在沿岸水体中，通常N:P比值在 5:1和8:1之间。凯彻姆等指出浮游动物的N:P比值 比浮游植物的要高。 • 不能预测硅与其他营养元素和氧消耗之间能表现 出一种密切的化学计算关系，因为浮游植物产量 中硅藻的比例及其硅化作用的程度有很大的变化。
§6-2 海洋中的磷 二、磷在海水中的存在形态
1. 海水中磷的形态划分 • 自然界的无机磷4种价态：PH3、P4、H3PO3、 H3PO4 • 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。
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§6-1 营养元素与营养盐 一、营养元素
(4)与主要成分比较，海水中N、P、Si的浓度很低， 而且受生物影响最大，被称为主要营养元素(或生 源要素)。 N、P、Si是海洋生物生长所必需的最重要元 素，也是海洋初级生产过程和食物链的基础，在 海水中它们含量的高低会影响海洋生物生产力与 生态系统结构； 生物活动也会对N、P、Si在海水中的含量、分 布产生明显的影响。 (5)生物制约元素：由于各类营养元素在海水中含 量很低，在海洋表层常常被海洋浮游植物大量消 耗，甚至成为海洋初级生产力的限制因素，所以， 又称它们为“生物制约元素”。 3
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§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
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； ③500～1 500m次深层，营养盐含量出现最大值； ④深层，厚度虽大，但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。
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§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
• 营养盐是指海水中营养元素N、P、Si的各种无机盐类， 因为它们在海水中主要以酸根形式存在，并与各种金属元 素结合而生成盐。 • 营养盐的存在形式：NO3-、NO2-、NH4+、PO43-、HPO42-、 H2PO4-、Si(OH)4。 • 营养盐再生：在海洋真光层内，营养盐经生物光合作用被 吸收，成为生物有机体的组成部分，从而导致海洋表层营 养盐的贫化；生物体在代谢过程中的排泄物和生物残骸下 沉到真光层以下，有机体分解、矿化，营养元素最终以无 机化学形式返回到海水中的过程。 • 氮和磷的再生：沉降到深层水中的生物颗粒，由于自溶作 用和细菌作用，使细胞中的N、P再回到海水中的现象， 其结果使底层水中N、P浓度增加。
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海洋中营养盐的垂直分布
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海 洋 中 营 养 盐wk.baidu.com循 环 示 意 图
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§6-2 海洋中的磷
• • • • 一、磷在生物体中的作用 二、磷在海水中的存在形态 三、磷在海水中相互转化和循环 四、磷在海洋中的含量分布与变化
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§6-2 海洋中的磷 一、磷在生物体中的作用
• 磷—哲人石—点石成金—冷光—“鬼火” • 磷是所有生物进行能量传输和生长所必需的 营养盐； • 磷是DNA、RNA、ATP、ADP、磷酸脂的必 需组分； • 对于脊椎动物，磷(磷酸钙)是构成其牙和骨 骼的主要成分； • 海水中磷酸盐是海洋动植物生产量的控制因 素之一，与海洋生物的生命活动紧密相联系。
第六章 海洋中的营养盐
• • • • • §6-1 营养元素与营养盐 §6-2 海洋中的磷 §6-3 海洋中的氮 §6-4 海洋中的硅 §6-5 富营养化与赤潮
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§6-1 营养元素与营养盐 一、营养元素
• 营养元素是与生物过程密切相关的一类元素。 (1)海洋中许多元素是生物生长所必需的，如H、 O、 C、N、P、Si、Mg、Cl、K、S、Ca、Fe、 Co、Cu、Zn、Mo、Mn、B、Ba、Se等。 (2)有些元素含量很高，生物活动对其影响相对较 小，通常不将它们称为营养元素。如： H、 O、 C、S、B、Mg、Cl、K、Ca等； (3)有些元素对海洋植物的生长起着促进作用，但 在海水中的含量很低，被称为痕量营养元素，如 Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Co、Ba、Se等；
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§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
• 从真光层沉降的颗粒组分，在中、深层水体中将 被分解，造成中、深层水体中无机营养盐含量的 增高； • 通过垂直对流、扩散作用，使深部水体中的营养 盐重新回到真光层，而横向平流运动把累积的营 养盐分散开，如此不断循环。 • 营养盐参与生物生命活动的整个过程，它们的存 在形态与分布受到生物活动的制约，同时也受到 化学、地质和水文因素的影响，它们在海洋中的 含量与分布并不均匀，也不恒定，往往存在明显 的季节与区域变化。
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§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
海洋中营养盐的某些特征 —营养盐是海洋生命活动的基本要素。 • 浮游植物光合作用中被吸收，与碳、氧等为构成生物 体基本组成。 • 有较为恒定的吸收比。 • 在真光层内是生物量或生产力的限制性因素。 —营养盐的含量、分布、变化和循环主要受生物作用 控制。 • 形态转化 • 再生与循环过程 • 时间变化(日变化、季节变化等)明显 • 空间分布差异很大(物理、化学、生物共同影响) 7
§6-1 营养元素与营养盐 一、营养元素
海洋中营养元素的来源：主要为大陆径流带来的 岩石风化产物、有机物腐解的产物及人类活动排 入的废弃物。此外海底火山及海底热水活动、海 底冷泉、海底岩石海解、极地冰川融化，甚至来 自大气的输送的固体微粒或气溶胶、降水、海洋 对气体的直接吸收，雨水的加入等。 海洋中营养元素的迁出：形成固体物质和沉降作 用，如形成自生矿物、被悬浮物质吸附、进入生 物组织或通过海气界面向大气输送。
§6-1 营养元素与营养盐 二、营养盐
• 营养元素和氧的吸收与再生的化学计算 • 哈维(1926)：NO3--N和磷酸盐因浮游植物的生长 彼此以恒定比例自海水中移出。 • 雷德菲尔德(1934)指出不同位置和深度的海水也 以近似恒定的比例含有这两种成分。 • Riley(1965)等：在沿岸水体中，通常N:P比值在 5:1和8:1之间。凯彻姆等指出浮游动物的N:P比值 比浮游植物的要高。 • 不能预测硅与其他营养元素和氧消耗之间能表现 出一种密切的化学计算关系，因为浮游植物产量 中硅藻的比例及其硅化作用的程度有很大的变化。