第七章+海洋有机地球化学

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1、第七章海洋有机地球化学7.1引言一、有机物的重要性海洋生物生命所需二、海洋有机地球化学研究范畴海洋有机地球化学是化学海洋学的一个分支，它主要通过研究与还原性碳相关的物质来揭示海洋生态系的结构、功能与演化。?海洋有机地球化学所研究组分均包含元素碳，且每一个碳都与另外H、O、N、S等共价结合，形成具有不同粒径、不同极性、不同电荷以及不同环境行为的各种各样分子。海洋有机地球化学从其渊源来说，与生物化学、土壤与石油地球化学具有密切联系，也与早期海洋学对生物刺激物质、毒素、螯合物的研究也紧密相关。有机地球化学挑战！！！！如何鉴别、定

2、量出每一种有机组分？?迄今为止，溶解在海水与保存在沉积物中的有机物至少有一半以上仍未鉴定出来。?海洋的有机组分通常以痕量、复杂的混合物形式存在，它是不同来源、不同年龄、不同反应历史的集成产物，而通常所采用的分子水平的化学分析方法仅仅是特定地测定其中某一组分，往往不能代表混合物的整体。三、海洋有机物生物地球化学循环的重要性（1）有机组分在海洋储圈中具有重要地位，因为它们直接影响着各种海洋生命，对于探索地球生命的起源也具有一定的意义。（2）有机组分构成了所有生物的组织，同时也是异氧生物的主要食物来源。（3）在海水体系中，尽管有

3、机物含量占总含盐量的比例不足0.01%，但有机组分可通过络合和吸附作用与许多痕量元素结合，从而影响这些元素的地球化学行为与生物活性。（4）海水中的颗粒有机物是C、N、P等生源要素从表层输送至深层，乃至埋藏在沉积物的主要载体，对海洋生源要素的生物地球化学循环也有明显影响。（5）海洋生物除了将有机组分作为生长所需的物质与能量来源外，还利用其作为相互联系的中介。有些海洋生物会分泌被称作信息素的有机组分来吸引异性；有些生物会分泌有毒的有机组分来抵御其它生物的进攻；而有些生物则利用有机组分作为有毒物质的解毒剂等。海洋生物体内或释放至

4、环境中的这些有机组分对于人类来说具有重要的实用价值，可用于药物、食物填加剂、润滑剂等的提取与合成。（6）海洋沉积物中的有机组分会影响海洋沉积物的性质，如增加颗粒物之间的黏性，限制其再悬浮，从而为底栖生物提供充足的食物来源。另外，它们也提供了化石燃料形成以及古海洋学事件的诸多信息，为反演海洋演化历史提供了极佳的指示剂。7.2海洋有机物的组成一、海洋有机组分的分析（1）简单的分子式—C106(H2O)106(NH3)16PO4—被用来表征有机物的平均分子组成，但实际上，海洋有机物质是由一系列不同分子组成，从低分子量的烃类（CH

5、4）到高分子量的聚合物（腐殖酸）。（4）用于揭示天然有机组分特征的分析技术可分为两类：a）整体分析；b）分子水平分析。分子水平分析：利用色谱方法将某组分分离出来，并进行相关定量分析，因而能提供某一特定类别有机组分及其所参与地球化学过程的信息。二、海洋有机储库的构成海洋中的有机物主要以溶解态或胶体态形式存在，二者所占储量在同一数量级。1、溶解有机物（1）海洋DOM是非常复杂的有机混合物，目前仅其中10-20%的组分被鉴别出来；（2）海水DOM主要由腐殖质和一些较活跃的生化组分（碳水化合物、类固醇、乙醇、氨基酸、烃类、脂肪酸）

6、组成;（3）测量DOC、DON、DOP含量仍是目前获得海洋DOM组成的主要方法，对单一有机组分的测量目前数据仍十分稀少，因为单组分有机物的浓度均小于1μm/L，因此需要从几升海水中加以富集才能测量。2、颗粒有机物（1）颗粒有机物包括活体和死亡的浮游植物、浮游动物、细菌，它们的降解或分泌产物以及“海洋雪花”的聚合物等。（2）海洋POC储库中，<25%有机碳存在于活体生物，且主要存在于浮游植物和细菌中，另外的75%以有机碎屑的形式存在。海洋雪花是指海洋中海洋植物的残骸或者其他一些小小的颗粒碎片或死鱼和其他物质的碎末，很多是白色

7、。由于它们从海面落向海底，就象下雪一样，故名“海洋雪花”，它是许多海湾生物的食物来源。（3）颗粒有机物的分布和性质无论在地理区域、深度分布、周日、季节等方面均存在明显变化，它受控于来源、迁出和环流模式所控制的一系列平衡过程。（4）在真光层中，POM的主体是浮游植物，其化学组成与浮游植物种类与环境条件有关。（5）在真光层中，90%的POC存在于活体生物中，而在2400m水深处，仅1%的POC为活体生物所贡献。（6）POM=POC×2。三、有机组分类别1、氨基酸和蛋白质?蛋白质存在于所有活体细胞中，它们是细胞结构的构成部分，并

8、作为代谢调节、生物运动和防御的基础。?蛋白质由一系列氨基酸通过肽键结合而成，一般将分子量大于10000的多肽聚合物称为蛋白质。?由于蛋白质的氮组成几乎是恒定的（16%），氮浓度通常被用来衡量活体生物的蛋白质含量。?对于海洋浮游生物而言，蛋白质的氮约占浮游植物总氮的60‾70%。?在热带太平洋海域，分子量