第四章 海洋磷循環(huán)-2

海洋中磷的測定方法海水中的磷酸鹽的測定方法：基本原理:磷鉬黃→磷鉬藍7PO43-+21NH4++12

Mo7O246-+72H+=7(NH4)3[PMo12O40]+36H2O磷鉬黃在酒石酸銻鉀存在下，磷鉬酸中的一部分Mo6+離子被抗壞血酸還原成Mo5+,生成叫做“鉬藍”的物質(zhì)，也就是磷鉬黃被還原成磷鉬藍，在885nm下進行比色測定。(NH4)3[PMo12O40]H3PO4?2Mo2O5H3PO4?10MoO3?2Mo2O5主要干擾元素：Si,Fe及微量的As,Cr,Nb等。消除干擾方法：除Si:控制適當酸度。磷鉬雜多酸與硅鉬雜多酸生成的酸度不同，磷鉬雜多酸生成的酸度較高，在控制較高的酸度下，加入鉬酸銨后立即加入還原劑可避免硅鉬藍生成。除Fe：Fe的存在會消耗大量抗壞血酸，通?？梢约臃c使其和成穩(wěn)定的[FeF6]3-絡(luò)離子，抑制與抗壞血酸的反應(yīng)，海水中Fe很少，加酒石酸銻鉀也能掩蔽Si和Fe的干擾。除微量的As,Cr,Nb：加入酒石酸銻鉀和氟化鈉可消除干擾，由于海水中較少，所以一般不加氟化鈉。方法名稱檢測范圍（μmol/L)精密度(%)文獻磷鉬藍法（M-R)0.02~282~15Denies(1920);MruphyandRiley(1962)；SricklandandParsons(1972);BrobergandPetterson(1988)有機溶劑萃取法0.002～0.81ReenfieldandKalber(1955);Stephen(1963);Pauletal(1960);StricklandandParsons(1972)氫氧化鎂共沉淀Mg(OH)2(MAGIC)~2.81~3KarlandTien(1992);Thomson-BulldisandKarl(1998)流動注射法（FIA)0.03~1.51~3KorenagaandSun(1996);Perez-Rietal(2001))毛細電泳法0.5～1003Himeno(2002)電化學(xué)法--Stevens(1979)色譜法--Glazier&Arnold（1988酵素分析法--HaddadandJackson(1990)熒光分析法0.1~111~3TomasPerez-Ruiz(2001)導(dǎo)數(shù)分光光度法0~133~12王尊本（1991）磷鉬酸-孔雀-PVA體系分光光度法--Hashitanietal.(1987)水體中幾種磷的測定方法流動注射分析水體中磷的賦存形式歸納起來水體中磷的賦存形式包括6種形式：SRP,DAHP,DOP,TDP,PIP,POPTP,DTP中均含有機磷，需要進行測定前處理，將其氧化分解成無機磷酸鹽，然后測定，通常采用高溫氧化或加入強氧化劑進行氧化消解。如過氯酸鉀消化氧化法，過硫酸鉀消化氧化法，UV照射法。水體中的不同形態(tài)磷的分析方法水體中的不同形態(tài)磷的分析方法（續(xù)）近年來，發(fā)現(xiàn)浮游植物不僅可以直接利用無機磷，還可吸收部分有機磷，揭示了有機磷對海洋生態(tài)系統(tǒng)可能起到一個關(guān)鍵的營養(yǎng)補給的作用，從而促進了有機磷的形態(tài)細分研究!隨著核磁共振(NMR)等現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的應(yīng)用，成功地建立了較為可靠的DOP分析新方法，分離并測定了海洋環(huán)境中有機磷的單體形態(tài)，如磷酸單酯(Phosphomonoester),核苷磷酸鹽(P-nucleosides),多聚磷酸鹽(Polyphosphates),偏磷酸鹽(Metaphosphate),膦酸酯(Phosphonate)等，可望成為探索有機磷生物地球化學(xué)的重要研究方向。沉積物中磷的分析方法：沉積物中的磷根據(jù)不同的提取方法分成幾種形態(tài)，提取出的磷轉(zhuǎn)化成可溶解態(tài)無機磷，然后按溶解無機磷的測定方法進行測定。沉積物中磷的連續(xù)分級提取方法沉積物中磷的連續(xù)分級提取方法（續(xù)）綜觀水環(huán)境中生源要素磷的賦存形態(tài)及其分析方法研究進展，建立水體及其沉積物中痕量、超痕量不同形態(tài)磷(尤其是有機磷的單形態(tài))的創(chuàng)新分析方法，沉積物中各形態(tài)磷的專屬性提取劑及其提取有效性的分子表征與檢測，同時結(jié)合宏觀與微觀尺度上的生源要素磷生物地質(zhì)學(xué)和不同形態(tài)磷的遷移“循環(huán)與轉(zhuǎn)化”的理論模擬等方面將是未來的重要前沿研究領(lǐng)域，這對于探索全球磷循環(huán)，揭示生態(tài)環(huán)境演化具有重要的科學(xué)意義。海洋中磷限制問題歷史上對海洋系統(tǒng)中磷酸鹽的研究相對氮的研究要少，因為磷酸鹽一直不被認為會成為典型的限制營養(yǎng)鹽。雖然越來越多的水域被認為存在磷的限制，但大部分海洋系統(tǒng)中常常出現(xiàn)的是硝酸鹽限制，鐵限制。最近的研究表明整個海洋生態(tài)系統(tǒng)可能是硝酸鹽限制的，但系統(tǒng)內(nèi)的部分區(qū)域存在著磷限制。另外人類活動的影響，使大量超過RedfieldN/P比值的營養(yǎng)鹽輸入到海洋，從而使部分系統(tǒng)磷限制越來越嚴重。磷與海洋初級生產(chǎn)1934年研究者發(fā)現(xiàn)在深海中海洋有機物和溶解營養(yǎng)鹽濃度的C/N/P的元素組成驚人的相似。這就使他們假設(shè)浮游生物具有相對固定的C/N/P的元素比值。這個比值就是著名的Redfield比值。AlfredRedfield是第一個發(fā)現(xiàn)的。這個比值經(jīng)受住了時間的檢驗，而且在所有的大洋盆地均重復(fù)出現(xiàn)。這個比值的普遍存在使人們意識到自養(yǎng)生物是按這個比例吸收氮和磷的，并且死亡分解雙將這些元素釋放回海水中。Redfield指了浮游生物的N/P比值的平均值（16）與深海中的比值（15）相似，并非是一種巧合或浮游生物適應(yīng)海洋中的計量比值，而是浮游植物調(diào)整成海洋的N/P比值以適應(yīng)固氮的需要。海洋中磷的濃度并不是由河流的輸入與沉積物埋葬輸出比例來設(shè)定的，而是因藍細菌固氮的無機氮濃度而調(diào)整N/P比值的。因此當?shù)蔀橄拗瞥跫壣a(chǎn)的元素時，氮固定生物會為生態(tài)系統(tǒng)提供無機氮，在地質(zhì)時間尺度上，磷限制著海洋生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。象藍細菌這樣的固氮生物在氮固定過程中需要大量鐵，而在大洋寡營養(yǎng)區(qū)域，鐵的輸入很少，氮固定受到鐵的限制，進而使世界大洋中仍保持著氮限制情況。而固氮生物可能受到磷限制，再加上鐵限制，因而在一些大洋區(qū)域磷的可利用性可能限制著氮的固定。Redfield比值并非是所有海洋生物的最適比值，這只是一個不同物種N/P比值（8.2～45）的平均值，不同物種的N/P比值會隨著它的生態(tài)條件而變化的。更進一步地講，Redfield比值的變動事實上是響應(yīng)于藻類營養(yǎng)水平、分類關(guān)系、是否磷吸附在生物體表面還是進行細胞內(nèi)等。北太平洋副熱帶環(huán)流區(qū)ALOHA站9年觀測結(jié)果顯示水體中的氮和磷的貯池存在復(fù)雜的相互作用，表明目前該區(qū)浮游生物生長速率處于凈氮固定隱退而磷控制的時期。從長時間尺度和大范圍來講，在開放海洋環(huán)境是氮限制還是磷限制主要取決于氮固定和反硝化的平衡情況。目前的磷限制，在缺乏氮固定情況下可以轉(zhuǎn)化成氮限制。同樣的，在大西洋的觀測也表明大西洋海盆中存在磷