大气气溶胶中铁的酸化与东海赤潮
2021-02-17赵秀逸田荣湘
赵秀逸,田荣湘
浙江大学 地球科学学院,杭州 310027
铁是动植物生命活动必需的微量元素,也是世界上超过三分之一的海洋中发现的一种限制浮游植物生长的营养素,特别是在高硝酸盐低叶绿素含量区域(Martin et al,1990;Martin et al,
1994;Fung et al,2000;Jickells et al,2005)。在可靠的分析方法出现后,Martin and Fitzwater(1988)提出了“铁假说”,即在冰川时期向南大洋输送更多的尘埃铁会促进浮游植物生长,加速碳从海洋表面向深层输出,最终使得大气中的二氧化碳浓度减少。为了验证铁假说,Martin et al(1994)在1993年进行了第一次开放海域的富铁实验(Iron Ex1),发现在赤道东太平洋的表层海水中注入单一的4 nmol浓度的溶解铁肥时,植物的生物量增加了2倍,叶绿素的浓度增加了3倍,海洋生产力增加了4倍。1995年5 — 6月,在赤道东太平洋进行的第二次加铁实验中,在加溶解铁后的第9天,叶绿素浓度平均增加了27倍,浮游生物对硝酸盐的吸收率平均增加了4倍;大气中CO2的分压(pCO2)下降了约9 Pa。由此,Coale et al(1996)提出假说:在最后一次冰期极大期,由于铁通过灰尘向海洋输入,造成海洋中生物生产力的增加,从而使大气中的CO2含量不断向海洋中输送,减少了大气中CO2含量,减弱了温室效应,造成冰期极大期的产生。这些研究使得关于铁控制过去和未来气候的想法被广泛接受,并推动了海洋铁生物地球化学领域的研究。
而气溶胶由于其粒径小、比表面积大的特性,为大气环境化学提供了反应床,这也使得气溶胶的酸性直接影响着海洋大气化学反应。Ma et al(2005)研究了亚洲沙尘期间的日本西部沿海的气溶胶酸性特征,通过单颗粒物分析发现,75%的颗粒都受到海盐气溶胶的作用。……
