營養鹽

探索海洋中營養鹽的變化規律

鹵化碳氫化合物 海洋科學 腐植質 營養鹽

營養元素是一種在功能方面與生物過程有密切關係的元素。在海洋學上，傳統的營養元素術語，幾乎總是專用於硅、磷、氮，而實際上，海水中有些主要成分和微量金屬，也屬於營養元素。它們與主要成分比較，海水中的硅、磷、氮的濃度相對很低，在特定海區，活著的生物能移去或排出大量的硅、磷、氧等。就其總量來說，對這些元素的影響是能夠覺察到的。研究證明，海水中的主要成分的循環儘管大量地涉及到生物體系，但就這些元素來說，其總量是非常之大，以致某些生物作用，對其濃度的影響很小，甚至根本覺察不到。許多其他的基本營養元素在海水中的存在量也很少，但是，生物活體對這些元素的重要性僅是少量的。在控制這些元素的濃度方面，地球化學反應常常更為重要。另外，一些功能上無關的元素，由於種種原因，有時偶爾進入生物體中，生物作用對這些元素在海水中的分佈方面，也能起重要作用。人們看到，海水中營養元素受生物影響最大，關係最密切，重要的還是氮、硅、磷，所以，在海洋學上稱它們為營養元素。

研究證明，海水中有機營養鹽主要有4大類：一是無氮有機物，例如，纖維素、有機羧酸等；二是含氮有機物，例如，氨基酸、蛋白質等；三是類脂化合物，例如，蠟、磷脂、萜類和甾族化合物等；四是複雜有機物，例如，腐植酸HA等。目前，對它的存在，分佈狀況，含量分析、分離、鑒定方法等，有了初步的描述性的結果。人們希望通過深入系統的研究，能總結出規律性的結論。找出有機物元素在地球化學研究中的作用和地位，找出有機物的地球化學規律來。

海洋中的腐植質，是海水中極其重要的有機高分子化合物，其結構複雜，性能十分奇妙，可多方面的應用，而且能引起十分神奇的作用。這種神奇作用，人們一直在探索之中。例如，水的絡合容量，海水中重金屬元素的存在形式，海水中固體粒子為何皆帶負電荷等等，都說明腐植質與海洋中的許多化學過程關係密切，都可能是腐植質作用的結果。海洋中氨基酸和蛋白質的作用，和與海洋生物化學過程的聯繫，以及氨基酸的種類和數量，都對海洋中生物化學過程產生重要作用。如果要闡述海洋中的有機物循環問題，離開採用化學方法測定初級生產力產品，離開調查對生物物種內部及物種通過低濃度生物活性物質的方式，是無法實現的。然而，人們對低濃度生物活性物質及食物網中低等生物的分子量分佈，實際上是一無所知。要解決這些問題，必須依靠有機分子學，掌握與生理因子與環境因子有密切相關的生化成分的演變信息。顯然，人們在海洋環境中腐植質及其結構和物質測定方面，要有一個較長的探索過程。無疑它將是海洋化學家們今天與未來的重要研究課題。

儘管國際社會制定了限制向海洋排放有害物質的國際公約，各國政府也加強海洋環境保護，但是，各種向海洋排放有害物的事件仍時有發生。像海上油田發生井噴、油輪觸礁、在海上傾倒有毒化學物質、河流遭受嚴重污染、海上發生戰爭等事件時有發生。毫無疑問，海洋污染物對海洋生態平衡造成的破壞是嚴重的。給海洋中物質運移路徑影響很大，在這種情況下，具有實用價值的化學海洋學及其技術手段，就能發揮重要作用。為了獲得大洋側向混合和垂直混合及物質運移的路徑，人們研究出專門示蹤物的實驗方法。初步研究認為，較為合適的示蹤物有全氟化碳、氦同位素、重甲烷等。這是一項新技術，雖然剛起步，但前景喜人。

鹵化碳氫化合物製成的農藥在人們的農業生產中曾產生過積極的作用，但是，它對環境的破壞是嚴重的。近些年來，一些國家已經禁止使用對環境有破壞作用的農藥殺蟲劑。但是，它們產生的危害仍然存在。例如，滴滴涕(DDT)和多氯聯苯(PCB)等。人們對這些有害物質進入海洋進行了追蹤性的研究。由大氣進入海洋環境氟里昂，格外受人關注。研究其測定方法，研究下降流區的深層水的流動趨勢，對氟里昂進行檢測。近些年來，人們在痕量金屬研究中又有新突破，其中對銅、鋅、鉛和汞等主要痕量金屬進行有效檢測。研製了測定海水和空氣中汞的技術方法。人們對海水中汞的研究，增進了人們對甲基化過程，不同種類物質的海-氣交換、還原、氧化等過程有了新認識。具有不同氧化還原作用及綜合性的放射性同位素，如，鉛、鐳、鎂、釙、鈈和鎇等研究，可以揭示出海水中發生的重要化學進程。