1. 海洋有机碳
是指碳元素在地球上的生物圈、岩石圈、水圈及大气圈中交换,并随地球的运动循环不止的现象。生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从大气中吸收二氧化碳,在水的参与下经光合作用转化为葡萄糖并释放出氧气,有机体再利用葡萄糖合成其他有机化合物。有机化合物经食物链传递,又成为动物和细菌等其他生物体的一部分。生物体内的碳水化合物一部分作为有机体代谢的能源经呼吸作用被氧化为二氧化碳和水,并释放出其中储存的能量。碳循环过程,大气中的二氧化碳大约20年可完全更新一次。自然界中绝大多数的碳储存于地壳岩石中,岩石中的碳因自然和人为的各种化学作用分解后进入大气和海洋,同时死亡生物体以及其他各种含碳物质又不停地以沉积物的形式返回地壳中,由此构成了全球碳循环的一部分。碳的地球生物化学循环控制了碳在地表或近地表的沉积物和大气、生物圈及海洋之间的迁移。
2. 海洋有机碳含量
1 在海洋生态系中的作用:海洋经历着剧烈的变动而又不断地保持着动态平衡,始终富有生命力和生产力,海洋微生物在其中起着重要的作用。当海洋生态系的动态平衡遭受某种破坏时,海洋微生物以其敏感的适应能力和极快的繁殖速度,迅速形成异常微生物区系,积极参与氧化、还原活动,调整和促进新动态平衡的形成和发展。
2 在海洋氮循环中的作用:海洋氮循环的基本途径与陆地相仿,至今尚未从海洋中直接分离得到根瘤菌,但通过定量PCR方法发现地中海腐殖泥中有大量放射型根瘤菌(Rhizobium radiobacter)。固氮菌可以从海洋中分离到,硝化细菌多集中分布于海洋沉积物中。在海水中,硝酸盐的含量随着靠近海底沉积物的距离而逐渐增加,因此硝化作用在大陆架和近岸海域较为明显,海洋中的硝酸盐主要是通过这一途径产生。反硝化作用在有机物来源丰富、溶解氧浓度低的内湾和河口海域较为强烈,反硝化细菌在一定条件下影响海洋中可利用状态的氮。
3 在海洋硫循环中的作用:某些异养细菌分解含硫蛋白类物质时产生硫化氢;在有机物丰富的浅海嫌气水域,硫酸盐还原细菌还原硫酸盐时,也产生大量硫化氢,污染大片海湾与滩涂。这些硫化氢可由各种硫细菌逐步氧化,最终形成硫酸盐。
4 在海洋磷循环中的作用:细菌分解海洋动植物残体,并释放出可供植物利用的无机态磷酸盐。磷也是海洋微生物繁殖和分解有机物过程所必需的因子。
5 在海洋食物链中的作用:海洋微生物多数是分解者,有一部分是生产者,因而具有双重性,参与海洋物质分解和转化的全过程。在嫌气条件下,有机物质分解的最终产物是甲烷和硫化氢等;在多氧条件下,有机物质的分解是不完全的。在海洋中,分解有机物的代表性菌群是随着被作用有机物的类别而不同的:分解有机含氮化合物者,分别有液化明胶、消化鱼蛋白、蛋白胨多肽、氨基酸、含硫蛋白以及分解尿素等细菌;分解碳水化合物者,分别有分解各种糖类、淀粉、纤维素、琼胶、褐藻酸以及甲壳素等细菌。另有降解烃类化合物以及利用芳香化合物(如酚等)的细菌。海洋微生物分解有机物质的终极产物,如氨、硝酸盐、磷酸盐以及二氧化碳等,都直接或间接地为海洋植物提供营养。
3. 海洋有机碳研究国际大牛
通过浮游植物的光合作用固定二氧化碳成为颗粒有机碳POC(如浮游植物本身)和溶解有机碳DOC
海洋既可从大气中吸收二氧化碳也可向大气中排放二氧化碳。,
海洋中的碳可分为无机碳和有机碳,在有机碳中可分为生物有机碳和非生物有机碳。
海洋中的无机碳——其一是指含碳的无机盐;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:气体二氧化碳、二氧化碳(水化)、碳酸、碳酸根离子、碳酸氢根离子等,其中碳酸氢根占大多数,以这些形式存在的二氧化碳是供给海洋初级生物进行光合作用的碳源。海水总量约为1.351×10^18立方米,若以每立方米平均溶解有2mol(以88克计)二氧化碳计,则这些溶于海水中的二氧化碳总量则有118万亿吨之多,其在海水中的质量浓度为88ppm,海面以下20米水层的二氧化碳含量约6336亿吨
海洋中的生物有机碳——指海洋生物(包括活的和死的、微型生物和微生物),其总量不详。
海洋中的非生物有机碳——指悬浮于水中和沉降到海底的颗粒有机碳和溶解于海水中的“溶解有机碳DOC”, 在“溶解有机碳”中有5%是生物可利用的“活性溶解有机碳”,有95%是生物不能利用的“惰性溶解有机碳RDOC”, “惰性溶解有机碳RDOC”可在海洋中储存超过5000年。
海洋吸收或储存二氧化碳的原理机制分为溶解度泵、生物泵、微型生物碳泵三种:
一、溶解度泵——通过二氧化碳的的物理溶解作用实现从表层到深层的转移以暂存二氧化碳于水中。溶解于海水中的二氧化碳有两个来源:1是来源于大气中的二氧化碳;2是来源于微生物分解海洋中的有机物生成的二氧化碳。
溶解于海水中的二氧化碳是供给海洋初级生物(浮游生物)进行光合作用的碳源
4. 海洋有机碳主要来源
全球海底“可燃冰”所含的有机碳总量相当于全球已知煤、石油和天然气总和的2倍以上。可燃冰在陆地和海洋中都有分布。在陆地上,主要分布在冻土带中。所谓冻土带,简单说就是在一些高寒地区,土壤在某些季节会因低温而被冰冻,甚至有些地方是常年冰冻的,这就是永久冻土带。比如我国的青藏高原就有可燃冰。
在海洋中,目前的资料看,可燃冰主要集中在靠近陆地附近的大陆坡,以及一些海洋盆地、海沟附近。所以看起来,海洋可燃冰的形成可能与斜坡地形是有关系的。可燃冰的形成条件受温度和压力的影响比较大,关于它形成的机理,现在仍在摸索中。
5. 海洋有机碳调查检测项目
化学poc又叫颗粒有机碳( POC) 是指不溶解于水体中的有机颗粒物质,一般以毫克碳/升或微克碳/升表示,碳循环中占重要地位。海洋颗粒有机碳参与的生物地球化学过程贯穿于整个海洋生物泵-动力作用-物理化学作用过程,是海洋碳循环的关键控制环节之一
6. 海洋有机碳主要以
碳通量碳通量 (Carbon flux)是碳循环研究中一个最基本的概念,表述生态系统通过某一生态断面的碳元素的总量。
例如:某河流的碳通量,就是流过河流断面的有机碳和无机碳的总量;某森林生态系统碳通量,就是该生态系统单位时间单位面积上的碳循环总量;海洋的碳通量,也就是单位时间和单位面积内碳增减的数量。总之,先理解“通量”的概念后就很容易理解碳通量了。