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海气界面的气体交换(3)

时间:2015-08-28 15:47 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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4.3.3含硫气体和甲烷

海水中的硫主要以二甲基硫(DMS)、硫化氢、二硫化碳、二甲亚砜等形式存在。由于H2S具有较强的还原性,在天然海水中往往会以重金属硫化物形式沉入海底,而在海水中不占主要成分。CS2因其水溶性差也在海水中含量甚少。由于海洋浮游植物活动中的代谢产物可以产生DMSP,DMSP在酶的催化下分解得到DMS。因此DMS是海水中硫的主要形式,另外,由于DMS的挥发性,它很容易在海水与大气之间进行交换,这些DMS到大气中可以成为云凝核子(CCN),直接影响沿岸地区的气候。它与二氧化碳相反,对于全球变暖有阻碍作用,属于一种“负温室效应”气体。因此研究海水中DMS的测定方法、含量、分布成了80年代以来国内外的研究热点。DMS在海水中的浓度一般在1~10nmol/dm3之间。

CH4是海洋中有机体的碎屑被细菌分解过程中释放出来的一种气体。在缺氧的水中细菌可以把CO和CO2还原为CH4。所以缺氧水中的CH4含量较高。在空气中CH4的分压比H2和N2O几乎大一个数量级,而在表层海水中的过饱和程度与H2和N2O相近,所以在表层海水中CH4的过饱和程度较其它两种气体为低。CH4的含量在大洋表层水中变化较小,在35°S以北的海水中平均值为4.2×10-5cm3/dm3。在此纬度以南由于水温降低,溶解度增高而含量增加。CH4在海水中的最高值在南极辐聚区(约60°S)。

CH4在海水中的铅直分布是随深度增加而降低,如在大西洋5000m深处测得CH4为0.6×10-5cm3/dm3,墨西哥湾1200m深处为(1~2)×10-5cm3/dm3(图4-9)。

 

4.3.4氮和惰性气体

 

惰性气体的化学性质稳定,在水体中不参加化学反应,所以称为保守气体。它们在海水中的变化主要受物理过程的影响,因此可以根据其在海水中分布了解水体的物理过程。氧气在海水中既有生化过程也有物理过程,根据氧气和惰性气体的分布情况不同,可以了解海水的生化过程。但是,由于惰性气体目前尚没有很好的分析方法,因此对其在海水中的分布并不十分清楚。

H2:大西洋的表层海水中H2平均值为2.2×10-5cm3/dm3,饱和度为240%;在南太平洋表层海水中,H2平均值为3.3×10-5cm3/dm3,饱和度为360%。表层海水中的H2平均饱和度为300%左右。这种现象不能单纯归因于物理过程,主要由于微生物过程的作用。一些微生物(特别是细菌)可以产生或者消耗H2分子,因此在富营养的水层中,H2大量饱和的现象可以得到解释。例如,图4—10中,在Cadig湾,H2的饱和度在500m深度时最大。这是因为地中海流出的高含氧水与大西洋水形成盐度跃层使密度梯度增大,阻碍了活的或死的有机物质下沉。有机物聚集在此水层中,便有较多的营养物质供应微生物,使得细菌增加,从而产生较多的H2。

N2O:海水中N2O是在1963年首次测定的。在南太平洋测定的结果是(1.8~27.0)×10-5cm3/dm3。这表明,在高纬度N2O可能处于不饱和状态。1971年在大西洋中部和北部的调查结果表明,表层水中的N2O浓度为(22.0~29.0)×10-5cm3/dm3,即N2O在所有测站都是处于过饱和。


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