《海底熱液羽流中鐵元素生物地球化學行為研究》是依託同濟大學，由王虎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：海底熱液羽流中鐵元素生物地球化學行為研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王虎
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
鐵是海洋中非常關鍵的元素之一，直接關係到海洋初級生產力和全球氣候變化。一直以來，人們認為熱液系統對海洋溶解態鐵的貢獻微不足道。但自從2006年，隨著熱液羽流中新形態鐵的不斷發現，以及羽流中鐵可輸送至幾千公里以外的研究結果，表明人類可能嚴重忽視了熱液系統對海洋溶解態鐵的貢獻－Leaky Vent hypothesis。但目前國內外有關熱液羽流中鐵元素的研究數據十分有限。本項目在前期研究基礎上，重點對西南印度洋熱液羽流中鐵元素的生物地球化學行為開展多學科綜合研究：羽流區溶解相和顆粒相中鐵元素的形態組成及其特徵；與鐵元素相態轉化密切相關的鐵氧化作用及其影響因素；結合形態學、礦物學、有機碳同位素、分子生物學分析綜合探討鐵與有機物、微生物之間的相互作用。所獲研究成果將有助於全面認識熱液羽流中鐵元素的生物地球化學行為及其制約因素，為評估熱液系統對海洋溶解態鐵的貢獻提供可靠數據來源和理論計算依據。
結題摘要
鐵是海洋中重要的微量元素和營養元素之一，海洋中鐵元素的主要來源包括河流輸入、大氣沉降、沉積物再懸浮以及海底熱液系統的噴發等。但有關海底熱液系統是否為深海鐵，尤其是溶解態鐵的重要來源之一，仍然沒有定論。近十年來，隨著羽流中新形態鐵的不斷發現，以及羽流中鐵可輸送至幾千公里以外的研究結果，表明人類可能嚴重忽視了熱液系統對海洋溶解態鐵的貢獻－ “Leaky Vent”hypothesis。但目前國內外有關熱液羽流中鐵元素的研究數據十分有限。本項目藉助地球化學、電化學、形態學及同位素分析等技術手段，對西南印度洋“龍旂”熱液區羽流中鐵的形態分布特徵、有機鐵配合物特徵（絡合常數和有機配體濃度）、顆粒物的微觀特徵以及熱液區附近沉積物的生物標誌物和碳同位素特徵開展了綜合性研究；另外，在研究方法上，建立了羽流中H2和CH4同時測定的方法和裝置，並廣泛套用於大洋考察中，改進了羽流中有機鐵配合物測定的方法。研究結果表明，熱液羽流中鐵的濃度顯著高於背景海水，而且在溶解態鐵中有相當一部分為鐵為有機絡合態鐵和膠體態鐵，其中有機鐵濃度占溶解態鐵23.4-41.8%，膠體態鐵 (0.02-0.2 μm)占溶解態鐵33.9-56.1%。顆粒物的掃描電鏡分析表明膠體態顆粒物中含有鐵和硫，推測套用鐵的氫氧化物和硫化物，生物標誌物和同位素分析結果表明熱液區附近應存在較強的生物活動，為羽流中存在高濃度有機鐵配體提供了證據。據“龍旂”熱液區熱液流體及熱液羽流中鐵和錳濃度的分析結果，估算熱液噴發的總鐵中約有13.3%將被有機配體絡合後，進行深層海洋溶解相中，並對深海鐵的生物地球化學行為產生重要影響，進而對全球生產力和氣體變化產生深遠的影響。
