13 海洋中的悬浮物解析

方法*
LSDS MFG LSDS
Lisitsin (1959) Sacktor & Arrhenius (1962) Ewing & Thorndike (1965) Jacobs & Ewing (1969) Gibbs (1974) Brewer et al.(1976) Spencer et al.(1976)
第十章 海洋中的悬浮颗粒物质
• 1 悬浮颗粒物
1.1 定义 1.2 悬浮颗粒物的特性 1.3 悬浮颗粒物的研究意义
• 2 海洋中的悬浮颗粒
2.1 悬浮颗粒在大洋表层水中的分布 2.2 悬浮颗粒在大洋中的垂直分布 2.3 大洋中颗粒物的沉降速率 2.4 大洋中元素随悬浮颗粒的沉降通量 2.5 大洋中悬浮颗粒的研究方法
鲨鱼等大型游泳动物、万吨巨轮、细菌、浮游生物、粪粒
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国际纯粹化学与应用化学联合会(IUPAC)定义
• 分散体系是指一种或几种物质以一定的分散度分 散在另一种物质中形成的体系 • 以颗粒分散状态存在的不连续相称为分散相；连 续相称为分散介质 • 颗粒某一线度大于1000 nm，粗分散体系 • 颗粒某一线度小于1 nm，真溶液体系 • 颗粒某一线度为1—1000 nm ，胶体体系
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海水悬浮物研究的历程
研究者
Kyle (1939) Armstrong & Atkin (1950) Thieroff (1953)
研究简述
第一次用廷德尔效应测定了颗粒物的浓度 第一次报告了滤膜器在测定颗粒浓度方面的应用 地中海、红海、大西洋、太平洋和印度洋中总悬 浮物的空间分布；第一次报告了海底附近的雾状 层 关于俄国人在悬浮胶体的空间分布和组成方面十 年工作的提要 用铝校准法专门测定悬浮物的铝硅酸盐 开始常规应用现场浊度测定法：肯定了海底附近 雾状层的存在 各主要大洋悬浮物的浓度及其组成的定性描述 在“海水中悬浮固体”方面发表的文献的状况 发表了GEOSECS大西洋径向断面
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1.1 定义
• 悬浮固体、悬浮物、悬浮胶体 • 悬浮颗粒物，是指“那些可以在水中悬浮相当一 段时间的固体颗粒”。 • 由于海水中发生的主要过程至少要几天，根据沉 降理论公式计算，密度大/小于1且能在水体中停 滞几天的最大颗粒直径约在1000μm左右； • 直径大的颗粒悬浮的时间不长，不能与周围介质 发生重要的反应。 • 直径与胶体颗粒大小相当的颗粒在水体中需要很 长的时间才能沉降到达底部。
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悬浮胶体的分类
• 悬浮胶体可按其来源，形成机制以及化学组成进行分类 • 通常先把它分为碎屑来源和自生的悬浮胶体。 • 碎屑性悬浮胶体包括由河流或风力输送到海洋的陆源颗 粒。再悬浮物质以及由水下喷发而产生的颗粒。大部分 碎屑悬浮胶体事实上是无机的，但陆源的有机颗粒也常 常能在近岸环境中找到。 • 自生的悬浮胶体是海洋中由生物或无机化学过程所产生 的有机和无机颗粒。它们包括细菌、活体微型浮游生物、 粪粒以及其它来自海洋的有机聚合体和无机颗粒，例如 由生物或无机反应所生成的CaCO3和BaSO4矿物。海底 热水活动区及其附近环境中形成的金属水合氧化物也属 于这一类。
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1.2 悬浮颗粒物的特性
• 直径>1000 μm的大颗粒在水体中停留时间 很短以至不能与周围海水发生相互作用； • 而直径在0.01 μm~1.0 μm之间的颗粒在水体 中停留的时间达几十年甚至更长的时间， 因而可以与周围水体发生各种作用或反应。
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海水中溶解物质和悬浮颗粒物的性质差异
• 海水中溶解组分的性质，相对浓度和总浓度是相 当稳定的；而海水中悬浮颗粒的性质和浓度具有 较大的可变性。 • 溶解组分决定了海水的冰点下降、密度和导电这 一类重要性质；而悬浮颗粒主要影响海水的光和 声的性质，引起声的吸收和散射，并且是海水出 现颜色和浊度的因素。 • 从含量看，海水中溶解物质的总量要比悬浮物多 得多，一般来说1升海水中含有30-40克的溶解盐 类；而所含颗粒物质的量，每升中约0.0004-0.003 克不等，与溶解组分相比至少相差4个数量级。
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第十章 海洋中的悬浮颗粒物质
• 1 悬浮颗粒物 • 2 海洋中的悬浮颗粒
2.1 悬浮颗粒在大洋表层水中的分布 2.2 悬浮颗粒在大洋中的垂直分布 2.3 大洋中颗粒物的沉降速率 2.4 大洋中元素随悬浮颗粒的沉降通量 2.5 大洋中悬浮颗粒的研究方法
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海洋中的悬浮颗粒含量
• 大洋中悬浮颗粒物总量大约1016 g或10 Gt，平均浓度只有 10~20 μg/kg • 悬浮颗粒物主要来源：河流携带的悬浮颗粒、大气灰尘、 海洋中生成的生物颗粒、地壳风化物质。 • 河流和大气的输入量主要取决于地理位置和气象状况； • 生物颗粒量则取决于大洋环流、上升流和表面流的水平混 合等物理过程对营养盐的提供和调节； • 河流携带的颗粒大部分沉降在河口或陆架区域，只有沉降 速率小于5×10-3 cm/s(直径小于5 μm)在颗粒才能被运送到 大洋里。 • 生物颗粒直径在1~1000 μm之间； • 大洋里的悬浮颗粒在1~10 μm范围内。
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第十章 海洋中的悬浮颗粒物质
• 1 悬浮颗粒物
1.1 定义 1.2 悬浮颗粒物的特性 1.3 悬浮颗粒物的研究意义
• 2 海洋中的悬浮颗粒
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1.3 悬浮颗粒物的研究意义
① ② ③ 悬浮颗粒是沉积物的主要来源，在特定的时间和给定的 洋盆中，悬浮胶体是正在沉积的物质的真正代表； 悬浮颗粒是许多元素由表层水向底层水输送，由河流向 大洋输送的主要载体，它在元素输送、循环和去除中充 当着重要角色，是元素的一种赋存形态； 表层悬浮颗粒量影响着水的透明度和真光层的厚度，从 而影响浮游生物的光合作用和初级生产力，这些微生物 对海洋中发生的多种化学过程起媒介作用； 悬浮颗粒本身即可作为微小生物的食物。这些无机颗粒 和有机碎屑到达深海后成为底栖生物的主要食物来源； 地震或浊流能引起大量沉积物瞬时悬浮，是成源自文库层水密 度大大增加，并常改变底层水的温度和盐度。
MFG、CG MFC LSI CG 所有的 MFC、LSI MFC
*：LSDS 个别样品的光散射；MFG 膜过滤重量法；CG 离心重量法；MFC 膜过滤化学分析；LSI 现场光散射
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第十章 海洋中的悬浮颗粒物质
• 1 悬浮颗粒物
1.1 定义 1.2 悬浮颗粒物的特性 1.3 悬浮颗粒物的研究意义
• 2 海洋中的悬浮颗粒