长江入海沉积物中Fe循环：环境示踪意义及研究成果

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：随着铁盐实验的开展，Fe如何有效地被生物吸收和利用，即Fe的生物利用有效性越来越受科学界关注。最新的研究表明，燃烧也是可溶性Fe的一个重要来源之一。Journet等认为，粉尘中大部分生物可利用的Fe并不是Fe的氧化物，而是黏土矿物中的Fe，这部分Fe占所有生物可利用Fe的90%。另外，人类活动也可以直接或间接地影响大气中可溶性Fe的含量。Luo等的结果显示，燃烧供应的可溶性Fe约占大气总可溶性Fe的50%。

随着铁盐实验的开展，Fe如何有效地被生物吸收和利用，即Fe的生物利用有效性(Bioavailable Iron)越来越受科学界关注。一般认为，海水中的Fe(Ⅱ)更容易被生物吸收利用(Zhu 等，1997;Jickells和Spokes，2001;Mahowald 等，2005)。但也有研究发现，很多情况下，Fe(Ⅲ)也可以被生物利用(Barbeau等，2001)，Fe(Ⅱ)却不容易被吸收(Visser和Gerringa，2003)。新的研究发现，几乎所有的Fe都是可以被生物利用的，这取决于研究的时间尺度和不同的生物种群(Weber等，2005)。之所以会产生如此大的分歧，主要还是由于缺乏对海洋中Fe的配合基及络合作用的了解(Parekh等，2004;Bergquist等，2007)。

另外，可溶态Fe的来源也一直困扰着众多科学家。有研究显示，大部分可溶态Fe都来自大气(Jickells，1995;Jickells和Spokes，2001;Jickells等，2005;Mahowald等，2005)，因为土壤中可溶性Fe含量很低(Fung等，2000)，而大气中的可溶性Fe含量波动范围很大(0.01%～80%)(Johansen等，2000;Baker等，2006;Baker和Jickells，2006)。大气中的可溶性Fe含量之所以较高，主要是因为气溶胶中存在各种酸(硫酸，有机酸)(Mahowald等，2005)。Meskhidze等(2003)和Meskhidze等(2005)的研究发现，强酸的作用可以将大气粉尘中赤铁矿的Fe转化为更加易溶的Fe。大气过程的数值模型也显示，很多机制都有可能实现这种转化，这与实验观测结果一致(Hand等，2004;Luo等，2005;Fan等，2006)。(https://www.chuimin.cn)

最新的研究表明，燃烧也是可溶性Fe的一个重要来源之一。燃烧生成的可被生物利用的可溶性Fe估计为2%～19%(Chuang等，2005;Guieu等，2005;Sedwick等，2007;Luo等，2008)。与之相对地，沙漠地区的气溶胶含可溶性Fe只有0.4%(Chuang 等，2005;Sedwick 等，2007)。因此，通过模型得到的结果显示，燃烧来源的Fe比沙漠气溶胶来源的Fe与现有观测结果更加吻合(Luo等，2008)。因为燃烧生成的细小颗粒有更长的滞留时间，可以解释为何下风向地区存在更高的可溶性Fe(Luo等，2008)。Journet等(2008)认为，粉尘中大部分生物可利用的Fe并不是Fe的氧化物(例如含量高达50%～80%的赤铁矿)，而是黏土矿物中的Fe，这部分Fe占所有生物可利用Fe的90%。现有的大气模型主要关注的是大气中的赤铁矿中的Fe(Meskhidze等，2003;Meskhidze等，2005;Fan等，2006;Meskhidze等，2007;Luo等，2008)，对于这些模型的结果，需要重新思考和谨慎地对待。另外，人类活动也可以直接或间接地影响大气中可溶性Fe的含量。Luo等(2008)的结果显示，燃烧供应的可溶性Fe约占大气总可溶性Fe的50%。此外，过去100年里大量排放的SO2气体导致大气酸化，从而引起大气中可溶性Fe的增加(Smith等，2004;Smith等，2005)。

长江入海沉积物中Fe循环：环境示踪意义及研究成果

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