2005年6月2日星期四

海水里的有机物知多少

海水里的有机物知多少


  
  世界上的物质有千千万万种之多,但如果从化学的角度来看,它们可分为两大类——无机化合物和有机化合物。无机化合物简称无机物,一般是指除碳以外的各种元素的化合物。例如水、食盐、烧碱、硫酸、石灰等。但也包括少数含碳化合物,如一氧化碳、二氧化碳、酸式碳酸盐和碳酸盐等。有机化合物则是含碳化合物的总称(一氧化碳等少数几个含碳化合物除外),例如糖、酒、蛋白质、醋、油脂等。

  别看组成有机物的元素是以碳元素为主的,但其“家族”成员却大得惊人,目前世界上已发现的有机物已达百万种,远远大于无机物的数量。是有机物组成了动植物的躯体,提供了人类赖以生存的淀粉、食油、糖、蛋白质等食物,组成了生机勃勃的世界。

  同样,广阔的海洋也是一个有机物的巨大宝库。从种类上来说,大到鲸、鲨鱼,小至易燃气体甲烷,处处都可以发现有机物的身影。据分析发现,世界大洋中总有机物如果以其含碳量计算,每升海水中约含有1毫克碳元素,那么整个世界大洋中的总有机碳约有15万亿吨。这些物质相当于海洋生物总量的500倍,并且与整个陆地上的煤、炭泥和表层0—30米深中的有机碳总量差不多。

  海洋有机化学研究尚属一个较新的领域,科学家们所研究的有机物主要是海水中海洋生物的代谢物、分解物、残骸和碎屑等它们大部分是海洋中所固有的,也有一部分是陆地生物和人类在生活中生成的有机物,通过大气或河流携带而进入海洋的。目前,大部分海水中的有机物组成尚不清楚,仅就海水中的溶解有机物来说,已了解的仅占总量的10%。

  海水中的有机物从状态来说可分为三类:溶解有机物、颗粒有机物和挥发性有机物。

  溶解有机物通常是指将海水样品用0.45微米的玻璃纤维膜或银膜过滤,滤下的海水中的有机物被称之为溶解有机物,而留在滤膜上的有机物被称为颗粒有机物。

  溶解有机物的主要组成是浮游植物的分泌物、动物的分泌物和排泄物、死生物的自消解和受细菌分解过程中的产物等。溶解有机物中所包括的有机物种类繁多、结构复杂。目前研究较多的有以下几种:氨基酸——包括各种酸性、中性、碱性的氨基酸;碳水化合物——包括单糖和多糖类;类脂化合物——溶于海水中的类脂化合物;维生索等等。

  此外,由于工业的发展和农业的开发以及人类活动的缘故,大量的陆地有机物,特别是人工有机化合物进入海洋。早在1972年,科学家就在北大西洋表层水中检测出平均含量高达0.035徽克/升的多氯联苯的存在,并且直到3000米深处仍还可以测到其踪迹。同时,人们在大洋中还测到了尿素、核苦酸、三磷酸腺苦和其他含氮有机化合物的存在。

  溶解有机物在大洋中总的分布是表层水浓度较高,深层水浓度较低;近岸、河口区浓度较高,大洋区域浓度较低,且有较明显的季节性变化。不同海域有机物含量变化较大,较高的区域可达到1.3毫克碳/升,而有的却仅有0.2毫克碳/升。溶解有机物含量最高的是在海洋沉积物间隙水中,浓度可达到100—150毫克碳/升。

  海洋中另一类有机物是颗粒有机物。颗粒有机物主要指直径大于0.5—1微米的有机物,实际上它还包括从胶粒到细菌聚集体和微小浮游生物等。

  大洋中颗粒有机物主要来自海洋生物的排泄物和生物分解而成的碎屑;河口区的海水颗粒有机物主要是由河流和风从陆地带人海洋的。

  颗粒有机物的组成非常复杂,是许许多多物质的混合体。颗粒有机物在某种适宜的条件下可以进一步分解,变成溶解有机物及其他产物,如各种氨基酸、叶绿素、糖类、类脂化合物和三磷酸腺苷等。在大洋水的颗粒有机物中,还通常结合着40%—70%左右的硅、铁、铅、钙等无机物。

  据分析表明,颗粒有机物中有3%还是活的海洋生物呢!颗粒有机物是海洋食物链中的重要一环,它可从表层逐渐下沉到海底,部分可能被底栖生物所捕食,大部分则变成海底沉积物。

  在大洋的上层水中,颗粒有机物的含量相对较低,若以其含碳量表示,仅有溶解有机碳的十分之一,而在海洋深处则更小,只有五十分之一。近岸海域颗粒有机碳较大洋海域要高10—100倍左右。海水中的挥发性有机物仅占总有机物的2%—6%左右,它们主要是蒸气压高、分子量小和溶解度小的有机化合物。如一些低分子烃(甲烷、乙烷等)、氯代低分子烃、氟代低分子烃、滴滴涕的残留物等。其中甲烷含量最高,其次是含碳量在2—4的烃类,如乙烷、乙烯、丙烯等,它们在波浪、风力等动力的作用下,可以蒸发而进人海洋上空的大气中去。

  ---摘自《海洋世界》1997年第3期       作者:刘涛



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