HÓA HỌC BIỂN - CHƯƠNG 5

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

55
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CÁC HỢP CHẤT DINH DƯỠNG VÔ CƠ VÀ CÁC NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG TRONG BIỂN Theo cách gọi, các chất dinh dưỡng là các chất và hợp chất hoá học cần thiết cho sự sống. Với quan niệm đó, trong tự nhiên nói chung và trong nước biển nói riêng có rất nhiều chất và hợp chất vô cơ được gọi là "dinh dưỡng" như P, N, Si, Ca, K, S, Fe... Tuy nhiên, trong mọi trường hợp các hợp chất vô cơ của Phốtpho, Nitơ, Silic luôn giữ vai trò trọng yếu, tương tự như vai trò của...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: HÓA HỌC BIỂN - CHƯƠNG 5

C h ươ ng 5 CÁC HỢP CHẤT DINH DƯỠNG VÔ CƠ VÀ CÁC NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG TRONG BIỂN T heo cách g ọ i, các ch ấ t dinh d ưỡ ng là các ch ấ t và h ợ p ch ấ t hoá h ọ c c ầ n thi ế t cho s ự s ố ng. V ớ i quan ni ệ m đ ó, trong t ự n hiên nói chung và trong n ướ c bi ể n nói riêng có r ấ t nhi ề u ch ấ t và h ợ p ch ấ t vô c ơ đ ượ c g ọ i là "dinh d ưỡ ng" nh ư P , N, Si, Ca, K, S, Fe... Tuy nhiên, trong m ọ i tr ườ ng h ợ p các h ợ p ch ấ t vô c ơ c ủ a Ph ố tpho, Nit ơ , Silic luôn gi ữ v ai trò tr ọ ng y ế u, t ươ ng t ự n h ư v ai trò c ủ a lân, đ ạ m trong đ ấ t đ ố i v ớ i cây tr ồ ng. Đ ặ c tính quan tr ọ ng này đ ượ c quy đ ị nh b ở i 2 nguyên nhân: m ộ t là, các nguyên t ố P , N, Si là nh ữ ng đ ơ n v ị c ơ b ả n c ủ a c ấ u trúc t ế b ào nên thi ế u nó thì không có s ự s ố ng; hai là, s ự t ồ n t ạ i trong n ướ c bi ể n v ớ i n ồ ng đ ộ n h ỏ b é đ ã làm cho các nguyên t ố n ày tr ở t hành các đ i ề u ki ệ n gi ớ i h ạ n c ủ a các quá trình sinh h ọ c (c ụ t h ể l à quá trình quang h ợ p). Chính vì v ậ y, n ồ ng đ ộ v à ch ế đ ộ c ủ a các nguyên t ố d inh d ưỡ ng trong bi ể n luôn luôn có liên quan ch ặ t ch ẽ v ớ i các quá trình sinh hoá h ọ c x ả y ra trong môi tr ườ ng n ướ c bi ể n. 5.1 CÁC H Ợ P CH Ấ T DINH D ƯỠ NG PH Ố TPHO VÔ C Ơ 5 .1.1 D ạ ng t ồ n t ạ i các h ợ p ch ấ t Ph ố tpho trong n ướ c bi ể n T rong n ướ c bi ể n, Ph ố tpho không t ồ n t ạ i ở d ạ ng nguyên t ử đ ộ c l ậ p mà có m ặ t trong thành ph ầ n c ủ a nhi ề u h ợ p ch ấ t h ữ u c ơ ( k ể c ả c h ấ t s ố ng) và vô c ơ , d ướ i d ạ ng l ơ l ử ng hay hoà tan. N ế u không k ể đ ế n Ph ố tpho trong t ế b ào c ủ a các c ơ t h ể s ố ng thì trong n ướ c bi ể n Ph ố tpho có 4 d ạ ng t ồ n t ạ i là Ph ố tpho h ữ u c ơ l ơ l ử ng (Phcll), Ph ố tpho h ữ u c ơ h oà tan (Phcht), Ph ố tpho vô c ơ l ơ l ử ng (Pvcll) và Ph ố tpho vô c ơ h oà tan (Pvcht). T ổ ng l ượ ng Ph ố tpho trong bi ể n đ ượ c bi ể u di ễ n nh ư s au: ∑ P = Phcll + Phcht + Pvcll + Pvcht 100
Ph ố tpho h ữ u c ơ t ồ n t ạ i ở d ạ ng l ơ l ử ng trong n ướ c bi ể n có trong thành ph ầ n các ch ấ t h ữ u c ơ l à xác ch ế t đ ộ ng th ự c v ậ t, m ả nh v ụ n hay c ặ n bã c ủ a quá trình hô h ấ p, bài ti ế t c ủ a sinh v ậ t... D ướ i tác d ụ ng c ủ a các quá trình sinh hoá v ớ i s ự t ham gia c ủ a vi khu ẩ n ho ặ c men, Ph ố tpho h ữ u c ơ d ạ ng l ơ l ử ng có th ể c huy ể n thành d ạ ng hoà tan. Th ự c ch ấ t, đ ây là m ộ t t rong các giai đ o ạ n c ủ a quá trình phân hu ỷ c h ấ t h ữ u c ơ l ơ l ử ng đ ể c huy ể n thành d ạ ng ch ấ t h ữ u c ơ h oà tan trong đ ó có Ph ố tpho. Phôtpho h ữ u c ơ h oà tan trong n ướ c bi ể n có m ặ t trong các h ợ p ch ấ t cao phân t ử p h ứ c t ạ p d ướ i d ạ ng g ố c axít Phôtphoric và các este c ủ a nó, trong ph ứ c ch ấ t protêin hydrat cacbon... Có th ể m ộ t ph ầ n Phôtpho h ữ u c ơ h oà tan t ồ n t ạ i d ướ i d ạ ng keo. Phôtpho vô c ơ d ạ ng l ơ l ử ng trong n ướ c bi ể n có ngu ồ n g ố c t ừ c ác nham th ạ ch phun trào ho ặ c tr ầ m tích. Trong d ạ ng t ồ n t ạ i này, ư u th ế n h ấ t thu ộ c v ề c ác Apatít, Phôtphorit và ph ầ n l ớ n chúng t ồ n t ạ i d ướ i d ạ ng mu ố i Canxi. Các ch ấ t l ơ l ử ng này do sông đ ư a ra bi ể n, m ộ t ph ầ n b ị k ế t t ủ a ho ặ c l ắ ng chìm xu ố ng đ áy, m ộ t ph ầ n s ẽ c huy ể n sang d ạ ng hoà tan nh ờ t ác d ụ ng c ủ a n ướ c. Phôtpho vô c ơ h oà tan trong n ướ c bi ể n t ồ n t ạ i ở d ạ ng axít Ph ố tphoric và các d ẫ n xu ấ t phân ly c ủ a nó. Đ ây là d ạ ng t ồ n t ạ i có ý ngh ĩ a nh ấ t c ủ a các h ợ p ch ấ t Ph ố tpho trong bi ể n b ở i vì th ự c v ậ t đ ã s ử d ụ ng ch ủ y ế u Ph ố tpho d ạ ng này đ ể t ổ ng h ợ p ch ấ t h ữ u c ơ . Ph ố tpho v ớ i ý ngh ĩ a là m ộ t h ợ p ph ầ n dinh d ưỡ ng trong bi ể n c ũ ng hoàn toàn do d ạ ng t ồ n t ạ i này t ạ o nên, m ặ c dù có ý ki ế n cho r ằ ng th ự c v ậ t c ũ ng có th ể đ ồ ng hoá đ ượ c Ph ố tpho có trong m ộ t s ố c h ấ t h ữ u c ơ đ ơ n gi ả n. T ừ đ ây và trong các ph ầ n ti ế p theo, chúng ta ch ỉ d ành s ự x em xét đ ố i v ớ i Ph ố tpho vô c ơ ở d ạ ng hoà tan. Nh ư đ ã bi ế t, axít Phôtphoric là m ộ t axít y ế u b ậ c 3, trong n ướ c bi ể n nó phân li nh ư s au: H 3 PO 4 ⇔ H + + H 2 PO 4 - H 2 PO 4 - ⇔ H + + H PO 4 - 2 H PO 4 - 2 ⇔ H + + P O 4 - 3 N h ư v ậ y, h ệ P hôtphoric trong bi ể n th ườ ng xuyên t ồ n t ạ i v ớ i 4 ti ể u 101
ph ầ n (4 d ạ ng) là H 3 PO 4 , H 2 PO 4 - , HPO 4 - 2 , PO 4 - 3 . C ả 4 d ạ ng này đ ượ c g ọ i chung là các Ph ố t phát, chúng t ồ n t ạ i trong m ố i cân b ằ ng đ ộ ng và có th ể c huy ể n hoá cho nhau tu ỳ t ừ ng đ i ề u ki ệ n c ụ t h ể . Do không th ể t ách riêng t ừ ng ti ể u ph ầ n nên xác đ ị nh n ồ ng đ ộ P h ố t phát trong n ướ c bi ể n th ự c ch ấ t là xác đ ị nh t ổ ng n ồ ng đ ộ c ủ a c ả 4 t i ể u ph ầ n này và th ườ ng bi ể u di ễ n qua kh ố i l ượ ng c ủ a nguyên t ố P h ố tpho ho ặ c ion PO 4 - 3 c ó trong các d ạ ng đ ó. Theo đ ị nh lu ậ t tác d ụ ng kh ố i l ượ ng, các cân b ằ ng k ể t rên đ ượ c bi ể u di ễ n đ ị nh l ượ ng nh ư s au: [H + ][H 2 PO 4 - ]/[H 3 PO 4 ] = K1 [ H + ][HPO 4 - 2 ]/[H 2 PO 4 - ] = K 2 [ H + ][PO 4 - 3 ]/[HPO 4 - 2 ] = K3 T rong đ ó K 1 , K 2 , K 3 l à các h ằ ng s ố c ân b ằ ng, có các giá tr ị t ươ ng ứ ng t ạ i 22 o C là 7,51.10 - 3 , 6,23.10 - 8 v à 4,80.10 - 1 3 . Các tính toán ch ỉ r a r ằ ng v ớ i các h ằ ng s ố c ân b ằ ng nh ư đ ã cho và pH c ủ a n ướ c bi ể n n ằ m trong kho ả ng 8,0-8,3 thì ion HPO 4 - 2 c ó kh ố i l ượ ng l ớ n nh ấ t, t ạ i pH=8,0 nó chi ế m 86,2% t ổ ng n ồ ng đ ộ i on-gam c ủ a các d ạ ng Ph ố t phát và t ạ i pH=8,3 nó chi ế m 92,6%. C ũ ng v ớ i các giá tr ị p H đ ó, ion H 2 PO 4 - c hi ế m 13,8% và 7,4%, các d ạ ng H 3 PO 4 v à PO 4 - 3 c h ỉ c hi ế m kho ả ng 0,01%. 5 .1.2 Vai trò c ủ a các h ợ p ch ấ t dinh d ưỡ ng Ph ố tpho vô c ơ h oà tan trong n ướ c bi ể n P h ố tpho là m ộ t nguyên t ố d inh d ưỡ ng quan tr ọ ng, có trong thành ph ầ n c ủ a ATP (Adennozin Triphotphat) và TPN-H (Triphotpho peridin nucleotit), đ ó là các h ợ p ch ấ t h ữ u c ơ t ích tr ữ đ ượ c nhi ề u n ă ng l ượ ng dinh d ưỡ ng. Các ch ấ t này ch ỉ đ ượ c hình thành trong c ơ t h ể k hi sinh v ậ t s ử d ụ ng Ph ố tpho. C ũ ng nh ư m ộ t s ố c h ấ t vô c ơ k hác, Ph ố tpho trong bi ể n có s ự v ậ n chuy ể n tu ầ n hoàn t ừ m ôi tr ườ ng vào sinh v ậ t r ồ i l ạ i tr ở l ạ i môi tru ờ ng t ạ o nên chu trình Ph ố tpho. C ụ t h ể , khi Ph ố tpho vô c ơ ở d ạ ng các Ph ố t phát có trong môi tr ườ ng đ ượ c th ự c v ậ t s ử d ụ ng vào quang h ợ p, nó đ ã đ ượ c chuy ể n hoá thành Ph ố tpho liên k ế t trong t ế b ào th ự c v ậ t (n ằ m ch ủ y ế u ở c ấ u trúc ATP và TPN-H), ti ế p đ ó đ ượ c chuy ể n hoá thành Ph ố tpho liên k ế t trong t ế b ào các đ ộ ng v ậ t t ừ b ậ c th ấ p t ớ i b ậ c cao trong chu ỗ i 102
th ứ c ă n ở b i ể n. Khi các sinh v ậ t ch ế t đ i, Ph ố tpho đ ượ c chuy ể n hoá thành d ạ ng liên k ế t l ơ l ử ng, đ ể r ồ i nh ờ q uá trình phân hu ỷ v à khoáng hoá, Ph ố tpho vô c ơ ( các Ph ố t phát) đ ượ c tái ph ụ c h ồ i cho môi tr ườ ng. M ứ c đ ộ v à c ườ ng đ ộ s ử d ụ ng Ph ố tpho vô c ơ c ó trong môi tr ườ ng n ướ c bi ể n c ủ a các d ạ ng th ự c v ậ t là r ấ t khác nhau, ph ụ t hu ộ c vào nhi ề u đ i ề u ki ệ n sinh h ọ c, sinh thái h ọ c và môi tr ườ ng nh ư s inh v ậ t l ượ ng, tính ch ấ t thành ph ầ n loài, kích th ướ c cá th ể , nhi ệ t đ ộ m ôi tr ườ ng, c ườ ng đ ộ c hi ế u sáng... và do v ậ y có liên quan t ớ i r ấ t nhi ề u y ế u t ố h ả i d ươ ng. Tuy nhu c ầ u Ph ố tpho c ủ a các sinh v ậ t bi ể n nói chung không nhi ề u nh ư n hu c ầ u đ ố i v ớ i Nit ơ v à Silic (kém Nit ơ k ho ả ng 7 l ầ n, kém Si lic kho ả ng 32 l ầ n) nh ư ng Ph ố tpho l ạ i d ễ t r ở t hành y ế u t ố g i ớ i h ạ n quang h ợ p b ở i n ồ ng đ ộ c ác Ph ố t phát trong n ướ c bi ể n quá nh ỏ b é, th ậ m chí có lúc không tho ả m ãn nhu c ầ u c ủ a quang h ợ p. Khi quang h ợ p phát tri ể n m ạ nh, n ồ ng đ ộ c ác Ph ố t phát có th ể g i ả m đ ế n 0 s ẽ d ẫ n đ ế n hi ệ n t ượ ng quang h ợ p t ạ m ng ừ ng l ạ i. Cho đ ế n khi Ph ố t phát đ ượ c tái ph ụ c h ồ i (ho ặ c đ ượ c b ổ s ung t ừ m ộ t ngu ồ n nào đ ó), quang h ợ p l ạ i ti ế p t ụ c phát tri ể n ở m ộ t chu k ỳ m ớ i. Hútchins ơ n (1957) khi đ ề c ậ p đ ế n vai trò c ủ a Ph ố tpho trong bi ể n đ ã nói: “Trong s ố t ấ t c ả c ác nguyên t ố c ó m ặ t trong c ơ t h ể s ố ng thì Ph ố tpho ch ắ c ch ắ n có ý ngh ĩ a sinh thái h ơ n, b ở i vì t ỷ l ệ k h ố i l ượ ng c ủ a nó so các nguyên t ố k hác có trong c ơ t h ể t h ườ ng cao h ơ n r ấ t nhi ề u so v ớ i c ũ ng t ỷ l ệ ấ y trong các ngu ồ n mà t ừ đ ó các sinh v ậ t ch ọ n đ ượ c các n guyên t ố c ầ n thi ế t. Rõ ràng r ằ ng s ự t hi ế u h ụ t Ph ố tpho trong môi tr ườ ng đ ã h ạ n ch ế s ứ c s ả n xu ấ t s ơ n hi ề u h ơ n so v ớ i s ự t hi ế u h ụ t b ấ t k ỳ m ộ t ch ấ t nào, lo ạ i tr ừ n ướ c”. Nh ư v ậ y, gi ữ a Ph ố t phát và th ự c v ậ t phù du bi ể n có m ố i quan h ệ r ấ t ch ặ t ch ẽ . M ố i quan h ệ n ày là c ơ s ở c ho vi ệ c đ ánh giá kh ố i l ượ ng ch ấ t h ữ u c ơ đ ượ c thành t ạ o trong quá trình quang h ợ p (n ă ng su ấ t s ơ c ấ p - primary productivity), đ ó là m ộ t thông s ố q uan tr ọ ng trong vi ệ c đ ánh giá ti ề m n ă ng ngu ồ n l ợ i sinh v ậ t c ủ a vùng bi ể n. 5 .1.3 Các ngu ồ n tiêu th ụ v à b ổ s ung Ph ố tpho vô c ơ t rong bi ể n Q uang h ợ p c ủ a th ự c v ậ t, ch ủ y ế u là th ự c v ậ t n ổ i (Phytoplankton) là quá trình duy nh ấ t làm gi ả m n ồ ng đ ộ P hôt phát trong n ướ c bi ể n. Ph ươ ng trình ph ả n ứ ng quang h ợ p đ ượ c Sverdrup vi ế t ở d ạ ng sau: 103
1300 Kcal n ă ng l ượ ng ánh sáng + 106CO 2 + 9 0H 2 O + 16NO 3 + P O 4 + c ác nguyên t ố k hoáng = 13Kcal th ế n ă ng ch ứ a trong 3258 gam nguyên sinh ch ấ t (106C, 180H, 46O, 16N, 1P, 815 gam ch ấ t tro) + 154O 2 + 1 287 Kcal n ă ng l ượ ng nhi ệ t phát tán. M ộ t d ạ ng khác c ủ a ph ả n ứ ng quang h ợ p đ ượ c Nihoul, Beckers mô t ả n h ư s au: Ánh sáng 106CO2+122H2O+H3PO4+16HNO3 (CH2O)106(NH3)16(H3PO4)+138O2 Diệp lục Theo các ph ươ ng trình trên, đ ể t ạ o ra m ộ t l ượ ng ch ấ t h ữ u c ơ t rong đ ó có 106 phân t ử C acbon, th ự c v ậ t đ ã l ấ y ở m ôi tr ườ ng 16 phân t ử N it ơ v à 1 phân t ử P h ố tpho (quy v ề t ỷ l ệ t heo kh ố i l ượ ng s ẽ l à C:N:P=41:7,2:1 hay 100:17,5:2,4). M ộ t s ố t ác gi ả l ạ i đ ánh giá t ỷ l ệ s ử d ụ ng các nguyên t ố t rong quang h ợ p (tính theo kh ố i l ượ ng) vào kho ả ng C:N:P=100:(20- 23):(2-3). M ặ c dù có khác nhau ít nhi ề u, song các t ỷ l ệ n ày đ ề u cho th ấ y nhu c ầ u đ ị nh l ượ ng c ủ a th ự c v ậ t đ ố i v ớ i các nguyên t ố c ơ b ả n trong quá trình t ổ ng h ợ p ch ấ t h ữ u c ơ . Trong bi ể n, quang h ợ p ch ỉ x u ấ t hi ệ n ở l ớ p n ướ c trên cùng (kho ả ng 0-200m) n ơ i có ánh sáng lan truy ề n t ớ i nên ngu ồ n tiêu th ụ P h ố tpho c ủ a bi ể n c ũ ng hoàn toàn n ằ m ở l ớ p n ướ c này. T ố c đ ộ t iêu th ụ P h ố tpho đ ươ ng nhiên ph ụ t hu ộ c vào t ố c đ ộ q uá trình quang h ợ p và do đ ó ph ụ t hu ộ c vào nhi ề u đ i ề u ki ệ n sinh h ọ c, sinh thái và môi tr ườ ng. Trong bi ể n không có hi ệ n t ượ ng k ế t t ủ a Phôt phát b ằ ng con đ ườ ng hoá h ọ c vì n ồ ng đ ộ c ác mu ố i này còn r ấ t xa đ ộ b ão hoà. Dòng t ừ l ụ c đ ị a là m ộ t ngu ồ n b ổ s ung Ph ố tpho vô c ơ c ho bi ể n. Hàng n ă m, các dòng sông c ủ a hành tinh đ ã t ả i ra bi ể n kho ả ng 300 đ ế n 1000 t ấ n Ph ố tpho d ướ i d ạ ng các h ợ p ch ấ t vô c ơ v à h ữ u c ơ . Tuy nhiên, ngu ồ n này ch ỉ c ó ý ngh ĩ a tr ự c ti ế p ở c ác vùng bi ể n ven b ờ , c ử a sông và ph ụ t hu ộ c r ấ t nhi ề u vào các đ ặ c tr ư ng c ủ a dòng ch ả y t ừ l ụ c đ ị a ra bi ể n. Ngu ồ n chính t ạ o ra Ph ố tpho vô c ơ t rong n ướ c bi ể n là quá trình tái sinh. Ph ầ n l ớ n l ượ ng Ph ố tpho đ ã đ ượ c th ự c v ậ t đ ồ ng hoá, ti ế p theo là các đ ộ ng v ậ t ở c ác b ậ c dinh d ưỡ ng khác nhau đ ồ ng hoá s ẽ t r ở l ạ i môi tr ườ ng n ướ c bi ể n trong các ho ạ t đ ộ ng s ố ng và trong quá trình phân hu ỷ v à 104
khoáng hoá các tàn tích h ữ u c ơ . Harvey H.W. đ ã phân bi ệ t hai ki ể u tái sinh là tr ự c ti ế p và gián ti ế p. Tái sinh tr ự c ti ế p Ph ố tpho vô c ơ x ả y ra trong các quá trình hô h ấ p, bài ti ế t c ủ a sinh v ậ t bi ể n. Trong quá trình này, các s ả n ph ẩ m c ủ a ho ạ t đ ộ ng hô h ấ p, bài ti ế t (k ể c ả t h ứ c ă n th ừ a ch ư a tiêu hoá h ế t) trong đ ó có ch ứ a các Ph ố t phát đ ượ c sinh v ậ t th ả i tr ự c ti ế p vào môi tr ườ ng. Nh ư v ậ y m ộ t ph ầ n Ph ố tpho vô c ơ m ặ c dù đ ã đ ượ c các sinh v ậ t s ử d ụ ng nh ư ng đ ã nhanh chóng tr ở l ạ i môi tr ườ ng và l ạ i ti ế p t ụ c đ ượ c th ự c v ậ t s ử d ụ ng trong quang h ợ p. Quá trình tái sinh tr ự c ti ế p ch ỉ x ả y ra ở l ớ p n ướ c t ầ ng trên n ơ i có ho ạ t đ ộ ng s ố ng c ủ a sinh v ậ t bi ể n. Tái sinh gián ti ế p Ph ố tpho vô c ơ x ả y ra trong các giai đ o ạ n khác nhau c ủ a quá trình phân hu ỷ v à khoáng hoá tàn tích sinh v ậ t là xác ch ế t c ủ a đ ộ ng th ự c v ậ t, các m ả nh v ụ n h ữ u c ơ , c ặ n bã th ả i c ủ a ho ạ t đ ộ ng bài ti ế t, hô h ấ p... Quá trình này do các vi sinh v ậ t phân gi ả i ho ặ c các men th ự c hi ệ n, có th ể x ả y ra trong đ i ề u ki ệ n có Ôxy ho ặ c không có Ôxy. S ả n ph ẩ m cu ố i cùng c ủ a qúa trình phân hu ỷ v à khoáng hoá ch ấ t h ữ u c ơ l à các ch ấ t vô c ơ , trong đ ó có các Ph ố t phát đ ượ c tr ả l ạ i cho môi tr ườ ng. Quá trình tái sinh gián ti ế p Ph ố tpho x ả y ra ch ủ y ế u ở c ác l ớ p n ướ c sâu và đ áy (có th ể x ả y ra ở c ả c ác l ớ p tr ầ m tích), n ơ i có nhi ề u tàn tích sinh v ậ t l ắ ng chìm t ừ c ác l ớ p n ướ c bên trên xu ố ng. Gi ớ i h ạ n trên c ủ a vùng tái sinh gián ti ế p trong bi ể n chính là l ớ p nh ả y v ọ t m ậ t đ ộ . T ạ i đ ây m ậ t đ ộ n ướ c bi ể n bi ế n đ ổ i đ ộ t ng ộ t theo đ ộ s âu là nguyên nhân làm gi ả m t ố c đ ộ c hìm l ắ ng c ủ a v ậ t ch ấ t l ơ l ử ng và bi ế n l ớ p này thành "kho ch ứ a" các tàn tích sinh v ậ t. Nh ư v ậ y, đ ố i v ớ i bi ể n sâu và đ ạ i d ươ ng, Ph ố t phát đ ượ c gi ả i phóng trong quá trình tái sinh s ẽ r ơ i vào hai vùng v ớ i ranh gi ớ i là l ớ p nh ả y v ọ t: vùng bên trên có quá trình tái sinh tr ự c ti ế p x ả y ra v ớ i t ố c đ ộ n hanh và Ph ố tpho vô c ơ h oàn tr ả c ho môi tr ườ ng l ạ i có th ể đ ượ c th ự c v ậ t s ử d ụ ng ngay vào quang h ợ p; vùng bên d ướ i có quá trình tái sinh gián ti ế p x ả y ra v ớ i t ố c đ ộ c h ậ m h ơ n nh ư ng do s ả n ph ẩ m tái sinh không đ ượ c s ử d ụ ng ngay nên đ ã tr ở t hành vùng tích lu ỹ v à d ự t r ữ P h ố t phát cho bi ể n. Đ ố i v ớ i các vùng bi ể n nông và ven b ờ , m ọ i ki ể u tái sinh Ph ố t phát đ ề u có th ể n ằ m ngay trong t ầ ng quang h ợ p. M ặ c dù quá trình tái sinh gián ti ế p ở c ác 105
l ớ p n ướ c sâu và đ áy x ả y ra v ớ i t ố c đ ộ c h ậ m (ph ụ t hu ộ c vào b ả n ch ấ t hoá h ọ c c ủ a ch ấ t h ữ u c ơ v à các đ i ề u ki ệ n phân gi ả i) song đ ó l ạ i là ngu ồ n ch ủ y ế u t ạ o nên h ợ p ph ầ n dinh d ưỡ ng Ph ố tpho vô c ơ c ho bi ể n. Nh ờ c ác quá trình đ ộ ng l ự c, xáo tr ộ n th ẳ ng đ ứ ng và khu ế ch tán mà l ớ p quang h ợ p luôn luôn đ ượ c b ổ s ung Ph ố t phát t ừ c ác l ớ p n ướ c sâu và đ áy nên đ ã không b ị t r ở t hành vùng "c ằ n c ỗ i" dinh d ưỡ ng. Ví d ụ , theo tính toán c ủ a Đ oàn B ộ , trong mùa hè m ỗ i mét kh ố i n ướ c c ủ a l ớ p quang h ợ p ở v ùng bi ể n nam Trung b ộ s au 1 ngày đ êm đ ượ c n ướ c tr ồ i cung c ấ p thêm kho ả ng 1-2 mg Ph ố tpho đ ể c hi dùng cho quang h ợ p. Đ ây là m ộ t trong nh ữ ng đ i ề u ki ệ n thu ậ n l ợ i đ ể t ố c đ ộ t ổ ng h ợ p s ả n ph ẩ m s ơ c ấ p ở v ùng bi ể n này đ ạ t khá cao, kho ả ng 50-80 mgC/m 3 /ngày, bi ế n vùng bi ể n này thành vùng sinh thái trù phú. Tóm l ượ c các quá trình tác đ ộ ng đ ế n n ồ ng đ ộ P h ố t phát trong bi ể n đ ượ c th ể h i ệ n trên s ơ đ ồ c hu trình Ph ố tpho (hình 5.1). Phốtpho liên Quang hợp kết trong Chết thực vật Phốtpho trong tàn Tái sinh gián tiếp PO4-3 Động vật ăn thực vật tích sinh vật Phốtpho liên Trầm tích kết trong Chết động vật Tái sinh trực tiếp H ình 5.1: S ơ đ ồ c hu trình Ph ố tpho trong bi ể n (theo Đ oàn B ộ ) 5 .1.4 Phân b ố P h ố t phát trong bi ể n N ồ ng đ ộ c ác Phôt phát hoà tan trong n ướ c bi ể n th ườ ng dao đ ộ ng trong gi ớ i h ạ n t ươ ng đ ố i r ộ ng, t ừ 0 đ ế n 100 mgP/m 3 . T ạ i m ỗ i v ị t rí và m ỗ i th ờ i đ i ể m, n ồ ng đ ộ c ác Phôt phát ph ụ t hu ộ c vào t ươ ng quan gi ữ a quá trình tiêu th ụ v à s ả n sinh chúng. Phân b ố P h ố t phát theo m ặ t r ộ ng trong l ớ p n ướ c t ầ ng m ặ t (t ầ ng quang h ợ p) c ủ a đ ạ i d ươ ng th ế g i ớ i có quy lu ậ t chung là n ồ ng đ ộ P h ố t phát ở v ùng bi ể n nhi ệ t đ ớ i và c ậ n nhi ệ t đ ớ i th ấ p nh ấ t (th ườ ng nh ỏ h ơ n 0,2 μ g-At.P/l), ở v ùng xích đ ạ o cao h ơ n (kho ả ng 0,2 đ ế n trên 0,5 μ g-At.P/l) và đ ạ t c ự c đ ạ i ở c ác vùng bi ể n v ĩ đ ộ c ao (trên 106
1,5 μ g-At.P/l) - hình 5.2, 5.3. Đ ặ c đ i ể m này hoàn toàn t ươ ng ứ ng v ớ i đ ặ c đ i ể m phân b ố c ác đ i ề u ki ệ n c ủ a quang h ợ p nh ư n hi ệ t đ ộ , đ ộ m u ố i, c ườ ng đ ộ b ứ c x ạ ... C ụ t h ể , các vùng bi ể n nhi ệ t đ ớ i và c ậ n nhi ệ t đ ớ i có nhi ề u đ i ề u ki ệ n thu ậ n l ợ i cho s ự s ố ng, đ ặ c bi ệ t là n ă ng l ượ ng b ứ c x ạ d ồ i dào, đ ó chính là các vùng bi ể n có c ườ ng đ ộ q uang h ợ p m ạ nh nh ấ t nên Ph ố t phát b ị t iêu th ụ n hi ề u nh ấ t. Cùng v ớ i đ i ề u đ ó, m ứ c đ ộ ổ n đ ị nh cao theo ph ươ ng th ẳ ng đ ứ ng c ủ a các kh ố i n ướ c vùng bi ể n nhi ệ t đ ớ i đ ã c ả n tr ở x áo tr ộ n, d ẫ n đ ế n h ạ n ch ế s ự b ổ s ung Ph ố t phát t ừ l ớ p n ướ c t ầ ng sâu lên l ớ p quang h ợ p. H ình 5.2: Phân b ố P h ố t phát (μ g-At.P/l) t rong l ớ p m ặ t đ ạ i d ươ ng vào th ờ i gian mùa đ ông ở b ắ c bán c ầ u (theo Bor ơđ ôpxki) Hình 5.3: Phân b ố P h ố t phát (μ g-At.P/l) ở độ sâu 100m trong đ ạ i d ươ ng vào th ờ i gian mùa đ ông ở b ắ c bán c ầ u (theo Bor ơđ ôpxki) 107
P hân b ố P h ố t phát theo đ ộ s âu trong bi ể n và đ ạ i d ươ ng có đ ặ c đ i ể m chung là n ồ ng đ ộ P h ố t phát trong các l ớ p n ướ c t ầ ng trên, nh ấ t là l ớ p quang h ợ p nh ỏ h ơ n trong các l ớ p n ướ c sâu và đ áy. Xu th ế p hân b ố n ày g ặ p th ấ y trong t ấ t c ả c ác đ ạ i d ươ ng và đ a s ố c ác bi ể n và đ ượ c quy ế t đ ị nh b ở i t ươ ng quan v ị t rí và c ườ ng đ ộ c ác ngu ồ n s ả n sinh và tiêu th ụ P h ố tpho. Trong l ớ p n ướ c m ặ t, n ồ ng đ ộ P hôt phát có giá tr ị n h ỏ v à t ươ ng đ ố i đ ồ ng nh ấ t, trong l ớ p nh ả y v ọ t m ậ t đ ộ - t ă ng nhanh, trong l ớ p Ôxy c ự c ti ể u ( ở đ ộ s âu kho ả ng 500-1200m) - đ ạ t c ự c đ ạ i và sau đ ó l ạ i t ươ ng đ ố i đ ồ ng nh ấ t và gi ả m đ ôi chút ở c ác đ ộ s âu l ớ n (hình 5.4). Nh ư đ ã th ấ y trên hình 5.4, c ự c đ ạ i n ồ ng đ ộ P h ố t phát ở đ ộ s âu kho ả ng 500-1200m trong t ấ t c ả c ác đ ạ i d ươ ng th ể h i ệ n khá rõ. Giá tr ị c ự c đ ạ i n ồ ng đ ộ P h ố t phát và phân b ố đ ộ s âu có c ự c đ ạ i đ ượ c th ể h i ệ n trên các hình 5.5, 5.6. Nguyên nhân hình thành vùng c ự c đ ạ i n ồ ng đ ộ P h ố t phát c ũ ng chính là nguyên nhân hình thành vùng c ự c ti ể u Ôxy hoà tan. Có th ể t h ấ y rõ s ự t rùng h ợ p đ ộ s âu c ự c đ ạ i Ph ố t Phát v ớ i đ ộ s âu c ự c ti ể u Ôxy hoà tan khi so sánh t ươ ng ứ ng các hình 5.4, 5.6 v ớ i các hình 3.2, 3.3 ở c h ươ ng 3 (hình 3.2 là profil th ẳ ng đ ứ ng c ủ a Ôxy hoà tan trong các đ ạ i d ươ ng và hình 3.3 - phân b ố đ ộ s âu c ự c ti ể u Ôxy). 3 mgP/m3 0 1 2 2 1000 Hình 5.4 Phân bố Phốt phát theo độ sâu ở 1 Đại Tây Dương (1), Thái Bình 3 2000 Dương (2) và ấn Độ Dương (3) (Theo Sverdrup) 3000 mét H ình 5.5: Phân b ố g iá tr ị c ự c đ ạ i n ồ ng đ ộ P h ố t phát (μ g-At.P/l) trong các đ ạ i d ươ ng (theo Bor ơđ ôpxki) 108
H ình 5.6: Phân b ố đ ộ s âu (m) có c ự c đ ạ i n ồ ng đ ộ P h ố t phát trong các đ ạ i d ươ ng (theo Bor ơđ ôpxki) T heo th ờ i gian, n ồ ng đ ộ P h ố t phát có 2 chu k ỳ b i ế n đ ổ i: chu k ỳ m ùa và chu k ỳ n gày đ êm. C ả 2 b i ế n đ ổ i này đ ề u ph ụ t hu ộ c vào bi ế n đ ổ i c ủ a quang h ợ p và do v ậ y nó ch ỉ x ả y ra ở l ớ p n ướ c t ầ ng trên. Riêng đ ố i v ớ i vùng bi ể n ven b ờ , quy lu ậ t bi ế n đ ổ i mùa c ủ a Ph ố t phát còn có th ể b ị c hi ph ố i b ở i s ự b i ế n thiên c ủ a l ư u l ượ ng n ướ c t ừ l ụ c đ ị a đ ổ r a bi ể n. Chi ph ố i m ạ nh m ẽ đ ố i v ớ i bi ế n đ ổ i mùa c ủ a Ph ố t phát trong bi ể n chính là s ự b i ế n đ ổ i mùa c ủ a các đ i ề u ki ệ n quang h ợ p, trong đ ó bi ế n đ ổ i c ủ a n ă ng l ượ ng b ứ c x ạ m ặ t tr ờ i và nhi ệ t đ ộ m ôi tr ườ ng có ý ngh ĩ a nh ấ t. Các bi ế n đ ổ i này di ễ n ra ở c ác vùng bi ể n v ĩ đ ộ c ao rõ r ệ t h ơ n so v ớ i vùng bi ể n nhi ệ t đ ớ i nên bi ế n đ ổ i mùa c ủ a Ph ố t phát c ũ ng ch ủ y ế u x ả y ra ở v ùng bi ể n v ĩ đ ộ c ao. Trong chu k ỳ m ùa, n ồ ng đ ộ P hôt phát đ ạ t c ự c ti ể u vào mùa xuân-hè là th ờ i gian quang h ợ p phát tri ể n m ạ nh, c ự c đ ạ i vào mùa thu- đ ông là th ờ i gian tích lu ỹ P h ố t phát trong các quá trình phân hu ỷ c h ấ t h ữ u c ơ . Nh ư v ậ y bi ế n đ ổ i mùa c ủ a Ph ố t phát hoàn toàn ng ượ c pha v ớ i bi ế n đ ổ i mùa c ủ a Ôxy hoà tan. Ở c ác vùng bi ể n nhi ệ t đ ớ i, bi ế n đ ổ i mùa c ủ a Ph ố t phát th ể h i ệ n không rõ ràng do t ạ i đ ây quanh n ă m b ứ c x ạ d ồ i dào, nhi ệ t đ ộ " ấ m áp" và biên đ ộ n ă m c ủ a các đ i ề u ki ệ n này không l ớ n - đ ó là nh ữ ng đ i ề u ki ệ n sinh thái thu ậ n cho quang h ợ p. Tuy nhiên, do tính ch ấ t đ a thành ph ầ n loài c ủ a th ự c v ậ t n ổ i vùng bi ể n nhi ệ t đ ớ i v ớ i nhi ề u chu k ỳ p hát tri ể n khác nhau đ ã d ẫ n t ớ i có th ể x u ấ t hi ệ n nhi ề u c ự c ti ể u xen l ẫ n các c ự c đ ạ i 109
c ủ a n ồ ng đ ộ P h ố t phát trong n ă m. Đ ố i v ớ i các vùng bi ể n ven b ờ , vùng c ử a sông, v ũ ng, v ị nh... bi ế n đ ổ i mùa c ủ a Ph ố t phát ch ủ y ế u ph ụ t hu ộ c vào bi ế n đ ổ i c ủ a l ư u l ượ ng n ướ c t ừ l ụ c đ ị a đ ổ r a b ở i đ ó là m ộ t ngu ồ n quan tr ọ ng b ổ s ung Ph ố t phát cho vùng bi ể n ven b ờ . Đ i ề u này đ ượ c th ể h i ệ n rõ trên hình 5.7 v ớ i c ự c đ ạ i mùa hè c ủ a Ph ố t phát trong n ướ c bi ể n vùng ven b ờ t ây v ị nh B ắ c b ộ t rùng v ớ i mùa m ư a l ũ ( tháng 7-8) ở m i ề n B ắ c Vi ệ t Nam. mgP/m3 15 Tầng mặt Tầng đáy 10 5 I IV VIII XII Tháng H ình 5.7: Bi ế n trình n ă m giá tr ị t rung bình n ồ ng đ ộ P h ố t phát vùng bi ể n ven b ờ t ây v ị nh B ắ c B ộ ( theo Đoàn Bộ) mgP/m3 H ình 5.8: Tầng mặt 10 Bi ế n trình n ồ ng Tầng 5m đ ộ P h ố t phát ngày 8 Tầng đáy 27-7-1980 6 t ạ i tr ạ m B ạ ch H ổ , vùng bi ể n Đ ông 4 Nam b ộ ( theo Đoàn Bộ) 2 24 giờ 0 6 12 18 B i ế n đ ổ i Ph ố t phát trong m ộ t ngày đ êm hoàn toàn ph ụ t hu ộ c vào bi ế n đ ổ i c ủ a c ườ ng đ ộ q uang h ợ p và có đ ặ c đ i ể m chung là ban ngày n ồ ng đ ộ P h ố t phát gi ả m th ấ p do b ị t iêu th ụ , ban đ êm n ồ ng đ ộ P h ố t phát t ă ng cao do đ ượ c tích lu ỹ t rong quá trình tái sinh (hình 5.8). Quy lu ậ t này th ườ ng b ị p há hu ỷ d o các hi ệ n t ượ ng th ờ i ti ế t b ấ t th ườ ng ho ặ c ch ế đ ộ đ ộ ng l ự c c ủ a vùng bi ể n di ễ n bi ế n ph ứ c t ạ p. 110
5.2 CÁC H Ợ P CH Ấ T DINH D ƯỠ NG NIT Ơ V Ô C Ơ 5 .2.1 D ạ ng t ồ n t ạ i và ý ngh ĩ a C ác h ợ p ch ấ t c ủ a Nit ơ t rong bi ể n c ũ ng đ a d ạ ng nh ư c ủ a Ph ố tpho, nh ư ng các quá trình ả nh h ưở ng t ớ i n ồ ng đ ộ c ủ a chúng còn ph ứ c t ạ p h ơ n nhi ề u. Nit ơ t ồ n t ạ i trong n ướ c bi ể n ngoài d ạ ng phân t ử ( khí N 2 đ ã đ ượ c xét ở c h ươ ng 3) còn t ồ n t ạ i trong các h ợ p ch ấ t vô c ơ v à h ữ u c ơ k hác nhau (k ể c ả t rong các c ơ t h ể s ố ng), d ướ i d ạ ng l ơ l ử ng hay hoà tan. T ươ ng t ự c ác d ạ ng t ồ n t ạ i c ủ a Ph ố tpho, trong n ướ c bi ể n các h ợ p ch ấ t c ủ a Nit ơ c ũ ng có 4 d ạ ng t ồ n t ạ i: Nit ơ h ữ u c ơ l ơ l ử ng (Nhcll), Nit ơ h ữ u c ơ h oà tan (Nhcht), Nit ơ v ô c ơ l ơ l ử ng (Nvcll) và Nit ơ v ô c ơ h oà tan (Nvcht). Nit ơ h ữ u c ơ c ó trong thành ph ầ n protit c ủ a các mô sinh v ậ t và các s ả n ph ẩ m phân hu ỷ p rotit trong bi ể n. Các h ợ p ch ấ t h ữ u c ơ c h ứ a Nit ơ t ồ n t ạ i trong n ướ c bi ể n d ướ i d ạ ng l ơ l ử ng (tàn tích sinh v ậ t) ho ặ c các ph ầ n t ử h oà tan đ ượ c t ạ o ra trong các quá trình sinh h ọ c và phân hu ỷ s inh hoá các tàn tích h ữ u c ơ . Nit ơ v ô c ơ l ơ l ử ng có trong thành ph ầ n các keo khoáng có ngu ồ n g ố c t ừ n ham th ạ ch phun trào ho ặ c tr ầ m tích đ ượ c sông đ ư a ra bi ể n. Ph ầ n quan tr ọ ng và có ý ngh ĩ a nh ấ t c ủ a các h ợ p ch ấ t Nit ơ t rong bi ể n là h ợ p ph ầ n Nit ơ v ô c ơ h oà tan, t ồ n t ạ i ở d ạ ng ion Amoni (NH 4 + ), Nitrit (NO 2 - ) v à Nitrat (NO 3 - ). Đ ây là d ạ ng t ồ n t ạ i mà th ự c v ậ t có th ể đ ồ ng hoá đ ượ c Nit ơ t rong quá trình quang h ợ p đ ể t ổ ng h ợ p nên ch ấ t h ữ u c ơ . Vai trò c ủ a h ợ p ph ầ n này trong n ướ c bi ể n c ũ ng t ươ ng t ự c ác lo ạ i đ ạ m trong đ ấ t đ ố i v ớ i cây tr ồ ng. Ý ngh ĩ a dinh d ưỡ ng c ủ a Nit ơ t rong bi ể n hoàn toàn do d ạ ng này t ạ o nên. Gi ữ a các d ạ ng Nit ơ v ô c ơ v à h ữ u c ơ c ũ ng có s ự c huy ể n hoá l ẫ n nhau t ươ ng t ự P h ố tpho. S ự c huy ể n hoá đ ượ c th ự c hi ệ n trong hai quá trình trái ng ượ c: quang h ợ p và phân hu ỷ c h ấ t h ữ u c ơ . Nit ơ t rong các h ợ p ch ấ t Nit ơ v ô c ơ ( NH 4 + , NO 2 - , NO 3 - ) khi đ ượ c th ự c v ậ t đ ồ ng hoá trong quá trình quang h ợ p đ ã tham gia vào thành ph ầ n mô c ủ a th ự c v ậ t và tr ở t hành Nit ơ l iên k ế t trong t ế b ào th ự c v ậ t, ti ế p đ ó đ ượ c chuy ể n hoá thành Nit ơ l iên k ế t trong t ế b ào đ ộ ng v ậ t ở c ác b ậ c dinh d ưỡ ng khác nhau. Ng ượ c l ạ i, quá trình phân hu ỷ v à khoáng hoá các tàn tích h ữ u c ơ ở c ác 111
giai đ o ạ n khác nhau đ ã chuy ể n h ầ u h ế t Nit ơ l iên k ế t trong các ch ấ t h ữ u c ơ t hành các h ợ p ch ấ t Nit ơ v ô c ơ t r ả l ạ i cho môi tr ườ ng. T ừ đ ây chúng ta c ũ ng dành s ự x em xét đ ố i v ớ i riêng h ợ p ph ầ n Nit ơ v ô c ơ h oà tan. 5 .2.2 Các ngu ồ n tiêu th ụ v à b ổ s ung Nit ơ v ô c ơ t rong bi ể n N h ư đ ã th ấ y trong ph ươ ng trình ph ả n ứ ng quang h ợ p ( đ ã nêu ở m ụ c 5.1.3), t ỷ l ệ đ ồ ng hoá Nit ơ v ô c ơ ( và Ph ố tpho) đ ể t ổ ng h ợ p ch ấ t h ữ u c ơ c ủ a th ự c v ậ t là C:N:P=41:7,2:1. T ươ ng t ự n h ư đ ố i v ớ i Ph ố tpho, quang h ợ p c ủ a th ự c v ậ t bi ể n, ch ủ y ế u là th ự c v ậ t phù du là quá trình duy nh ấ t làm gi ả m n ồ ng đ ộ N it ơ v ô c ơ t rong bi ể n. Do v ậ y ngu ồ n tiêu th ụ c ác h ợ p ch ấ t dinh d ưỡ ng Nit ơ v ô c ơ c ũ ng ch ỉ x u ấ t hi ệ n ở c ác l ớ p n ướ c t ầ ng trên, n ơ i có ho ạ t đ ộ ng quang h ợ p. T ố c đ ộ t iêu th ụ N it ơ v ô c ơ đ ươ ng nhiên ph ụ t hu ộ c vào t ố c đ ộ q uá trình quang h ợ p và do đ ó ph ụ t hu ộ c vào nhi ề u đ i ề u ki ệ n sinh h ọ c, sinh thái và môi tr ườ ng. Khi g ặ p các đ i ề u ki ệ n thu ậ n l ợ i, th ự c v ậ t phù du phát tri ể n m ạ nh có th ể l àm tri ệ t tiêu n ồ ng đ ộ c ác h ợ p ch ấ t dinh d ưỡ ng Nit ơ v ô c ơ , khi đ ó th ự c v ậ t t ạ m ng ừ ng phát tri ể n. Cho đ ế n khi Nit ơ v ô c ơ đ ượ c tái ph ụ c h ồ i (ho ặ c đ ượ c b ổ s ung t ừ m ộ t ngu ồ n nào đ ó), th ự c v ậ t l ạ i ti ế p t ụ c phát tri ể n ở m ộ t chu k ỳ m ớ i. M ặ c dù đ ã bi ế t khá rõ v ề l ượ ng Nit ơ đ ượ c th ự c v ậ t đ ồ ng hoá, song t ỷ l ệ đ ồ ng hoá Nit ơ ở c ác d ạ ng NH 4 + , NO 2 - , NO 3 - c òn ch ư a đ ượ c nghiên c ứ u nhi ề u. Theo m ộ t s ố t ác gi ả , d ạ ng Nitrat th ườ ng đ ượ c th ự c v ậ t bi ể n s ử d ụ ng nhi ề u h ơ n, ti ế p đ ó là d ạ ng Amoni và cu ố i cùng là Nitrit. Dòng n ướ c t ừ l ụ c đ ị a là m ộ t ngu ồ n t ừ b ên ngoài b ổ s ung Nit ơ v ô c ơ c ho bi ể n. V ớ i l ư u l ượ ng n ướ c 35,5 nghìn km 3 /n ă m và n ồ ng đ ộ t rung bình các h ợ p ch ấ t Nit ơ v ô c ơ t rong n ướ c sông kho ả ng 0,3 mgN/l, hàng n ă m dòng t ừ l ụ c đ ị a đ ã t ả i ra bi ể n trên 10 tri ệ u t ấ n Nit ơ v ô c ơ d ướ i d ạ ng các mu ố i Amoni và Nitrat. Tuy v ậ y, ngu ồ n này ch ỉ c ó ý ngh ĩ a đ ố i v ớ i các vùng bi ể n ven b ờ , c ử a sông, v ũ ng, v ị nh... và ph ụ t hu ộ c ch ặ t ch ẽ v ào các đ ặ c tr ư ng c ủ a dòng ch ả y t ừ l ụ c đ ị a đ ổ r a. N ướ c r ơ i khí quy ể n c ũ ng là m ộ t ngu ồ n t ừ b ên ngoài b ổ s ung Nit ơ v ô c ơ c ho bi ể n. N ồ ng đ ộ t rung bình các h ợ p ch ấ t Nit ơ v ô c ơ t rong n ướ c m ư a kho ả ng 0,1-0,2 mgN/l, khi có hi ệ n t ượ ng phóng đ i ệ n trong khí quy ể n có th ể c ao h ơ n. Hàng n ă m, l ượ ng n ướ c r ơ i t ừ k hí quy ể n (411 112
nghìn km 3 /n ă m) đ ã b ổ s ung cho l ớ p n ướ c m ặ t đ ạ i d ươ ng kho ả ng 40-80 tri ệ u t ấ n các h ợ p ch ấ t Nit ơ v ô c ơ . Do s ự p hân b ố k hông đ ề u theo th ờ i gian và không gian c ủ a l ượ ng n ướ c r ơ i khí quy ể n nên ngu ồ n này ch ỉ c ó ý ngh ĩ a ở m ộ t s ố k hu v ự c, trong m ộ t s ố g iai đ o ạ n ph ụ t hu ộ c vào các đ ặ c tr ư ng khí h ậ u c ủ a vùng bi ể n. Ngoài ra, quá trình chuy ể n Nit ơ t ự d o trong khí quy ể n (khí N 2 ) thành Nit ơ l iên k ế t d ướ i tác d ụ ng c ủ a vi khu ẩ n h ọ B acteriaceae ( các gi ố ng C lostridium v à A zotobacter ) và sau đ ó theo n ướ c m ư a đ i vào bi ể n c ũ ng có th ể l à m ộ t ngu ồ n b ổ s ung Nit ơ v ô c ơ c ho bi ể n. Tuy nhiên quá trình này còn ch ư a đ ượ c nghiên c ứ u nhi ề u. Ngu ồ n c ơ b ả n c ủ a các h ợ p ch ấ t Nit ơ v ô c ơ t rong bi ể n là quá trình tái sinh. Tái sinh tr ự c ti ế p Nit ơ v ô c ơ x ả y ra ở c ác l ớ p n ướ c t ầ ng trên trong các ho ạ t đ ộ ng hô h ấ p, bài ti ế t c ủ a sinh v ậ t. Các s ả n ph ẩ m hô h ấ p, bài ti ế t trong đ ó có c ả t h ứ c ă n ch ư a tiêu hoá h ế t bao g ồ m các h ợ p ch ấ t khác nhau nh ư A moniac, Ure, Trimetylamin, axit amin và Amôni, Nitrit, Nitrat đ ượ c th ả i tr ự c ti ế p ra môi tr ườ ng có th ể s ẽ đ ượ c th ự c v ậ t s ử d ụ ng ngay trong quang h ợ p. Tái sinh gián ti ế p Nit ơ v ô c ơ x ả y ra trong quá trình phân gi ả i ch ấ t h ữ u c ơ l à ph ầ n còn l ạ i c ủ a các s ả n ph ẩ m hô h ấ p, bài ti ế t cùng các xác ch ế t sinh v ậ t, các tàn tích, m ả nh v ụ n h ữ u c ơ c ó ngu ồ n g ố c khác nhau. S ả n ph ẩ m cu ố i cùng c ủ a quá trình phân gi ả i ch ấ t h ữ u c ơ l à các ch ấ t vô c ơ t rong đ ó có các h ợ p ch ấ t Nit ơ v ô c ơ đ ượ c tr ả l ạ i cho môi tr ườ ng. Tái sinh gián ti ế p di ễ n ra ch ủ y ế u ở c ác l ớ p n ướ c sâu và đ áy d ướ i tác đ ộ ng c ủ a các vi sinh v ậ t phân gi ả i ho ặ c các men. So v ớ i tái sinh gián ti ế p Ph ố tpho vô c ơ , tái sinh gián ti ế p Nit ơ x ả y ra ch ậ m h ơ n nhi ề u do Nit ơ t ham gia vào thành ph ầ n c ủ a ch ấ t h ữ u c ơ r ấ t b ề n v ữ ng, nh ư l à m ộ t trong nh ữ ng đ ơ n v ị c ấ u trúc c ơ b ả n c ủ a Protit. Khác v ớ i các h ợ p ch ấ t Ph ố tpho vô c ơ l à d ẫ n xu ấ t phân ly c ủ a axít y ế u H 3 PO 4 , các h ợ p ch ấ t Nit ơ v ô c ơ t ồ n t ạ i trong n ướ c bi ể n ở d ạ ng ion đ ộ c l ậ p nên chúng không n ằ m trong h ệ c ân b ằ ng ki ể u axít phân ly. Tuy nhiên trong nh ữ ng đ i ề u ki ệ n nh ấ t đ ị nh chúng v ẫ n có th ể c huy ể n hoá l ẫ n nhau b ằ ng các quá trình sinh hoá h ọ c. Nh ư đ ã bi ế t, Amoniac (NH 3 ) c ũ ng là m ộ t trong các s ả n ph ẩ m c ủ a quá trình tái sinh Nit ơ v ô c ơ . S ả n ph ẩ m này có th ể c huy ể n thành Amoni (NH 4 + ) theo c ơ c h ế s au: 113
NH 3 + H 2 O → N H 4 (OH) → N H 4 + + O H - T i ế p đ ó Amôni có th ể đ ượ c th ự c v ậ t đ ồ ng hoá trong quang h ợ p nh ư ng c ũ ng có th ể b ị ô xy hoá và chuy ể n thành Nitrit. Đ ế n l ượ t mình, Nitrit c ũ ng đ ượ c th ự c v ậ t đ ồ ng hoá và c ũ ng có th ể b ị ô xy hoá chuy ể n thành Nitrat. Quá trình chuy ể n Nit ơ t ừ N H 3 t hành NH 4 + , ti ế p đ ó thành NO 2 - v à NO 3 - t rong bi ể n đ ượ c th ự c hi ệ n có th ể c ó s ự t ham gia c ủ a vi khu ẩ n và g ọ i là quá trình nitrat hoá hay đ ạ m hoá (Nitrification). Giai đ o ạ n th ứ n h ấ t c ủ a quá trình đ ạ m hoá chuy ể n NH 4 + t hành NO 2 - đ ượ c th ự c hi ệ n d ướ i tác đ ộ ng c ủ a các vi khu ẩ n nitrat hóa (h ọ B acteriaceac, gi ố ng Nitrocomonas Win) theo c ơ c h ế s au: NH 4 + + 3 /2O 2 = N O 2 - + H 2 O + 2H + G iai đ o ạ n ti ế p theo c ủ a quá trình đ ạ m hoá đ ượ c th ự c hi ệ n d ướ i tác đ ộ ng c ủ a các vi khu ẩ n h ọ B acteriaccae gi ố ng Nitrobaeter Win: 2NO 2 - + O 2 = 2 NO 3 - C ả h ai ph ả n ứ ng đ ạ m hoá đ ề u to ả n hi ệ t và các vi khu ẩ n đ ã s ử d ụ ng n ă ng l ượ ng này đ ể t ồ n t ạ i và phát tri ể n. Các s ả n ph ẩ m NH 3 v à NH 4 + đ ượ c g ọ i là s ả n ph ẩ m ban đ ầ u c ủ a đ ạ m hoá, NO 2 - l à s ả n ph ẩ m trung gian nên kém b ề n v ữ ng và NO 3 - l à s ả n ph ẩ m sau cùng nên r ấ t ổ n đ ị nh. Trên th ự c t ế , đ ạ m hoá có th ể k hông x ả y ra tu ầ n t ự t heo các giai đ o ạ n nh ư đ ã nêu mà có th ể d i ễ n ra g ọ n h ơ n theo các c ơ c h ế s au: + 2O2 ⎯→ NO3- + H2O + H+ NH 3 N H 4 + + 2 O 2 ⎯ → N O 3 - + H 2 O + 2H + N goài ra, trong l ớ p n ướ c bi ể n sát m ặ t, d ướ i tác d ụ ng m ạ nh c ủ a tia c ự c tím có th ể x ả y ra quá trình ôxy hoá Amoni đ ể c huy ể n thành Nitrit, và c ũ ng không lo ạ i tr ừ k h ả n ă ng các ph ả n ứ ng ôxy hoá này x ả y ra d ướ i tác d ụ ng xúc tác c ủ a các men. Nh ư v ậ y, đ ạ m hoá ch ỉ c ó th ể x ả y ra trong các đ i ề u ki ệ n ư a khí (có Ôxy hoà tan). Ng ượ c l ạ i v ớ i quá trình đ ạ m hoá là quá trình kh ử N it ơ c ủ a NO 3 - , đ ượ c g ọ i là quá trình ngh ị ch đ ạ m hoá (Denitrification). Trong đ i ề u ki ệ n y ế m khí (thi ế u Ôxy) và có m ặ t các ch ấ t phi Nit ơ ( ví d ụ t inh b ộ t, xenlulo...), quá trình kh ử N it ơ c ủ a Nitrat thành Nit ơ t ự d o (khí N 2 ) x ả y ra d ướ i tác d ụ ng c ủ a nhóm vi khu ẩ n thu ộ c h ọ P seudomonadaceae di ễ n ra 114
nh ư s au: 5CH 2 O + 5H 2 O + 4NO 3 - + 4 H + ⎯ → 5 CO 2 + 2 N 2 + 1 2H 2 O 4NO 3 - + 5 C ⎯ → 2 CO 3 2 - + 2 N 2 + 3 CO 2 Ho ặ c: T óm l ượ c các quá trình và các ngu ồ n tác đ ộ ng đ ế n h ợ p ph ầ n dinh d ưỡ ng Nit ơ v ô c ơ t rong bi ể n đ ượ c mô t ả t rên s ơ đ ồ ( hình 5.9). bị ôxy hoá Nitơ trong khí quyển Mặt biển N2 Nitơ liên kết - NO3 trong thực vật Lụ c NO2- địa Nitơ trong Nitơ liên kết tàn tích trong động NH4+ sinh vật vật Đáy biển Nitơ trong trầm tích H ình 5.9: S ơ đ ồ c hu trình Nit ơ t rong bi ể n (theo Đ oàn B ộ ) 5 .2.3 Phân b ố c ác h ợ p ch ấ t Nit ơ v ô c ơ t rong bi ể n Đ ố i v ớ i Nitrat, quy lu ậ t phân b ố , bi ế n đ ộ ng cùng các nguyên nhân chi ph ố i đ ế n nó hoàn toàn t ươ ng t ự P h ố t phát. Riêng đ ố i v ớ i Nitrit và Amoni do ả nh h ưở ng quá trình đ ạ m hoá nên xu th ế p hân b ố v à bi ế n đ ộ ng b ị b i ế n d ạ ng ít nhi ề u. Trong n ướ c bi ể n, n ồ ng đ ộ N itrat có th ể b i ế n đ ổ i t ừ 0 đ ế n 400-500 mgN/m 3 . Phân b ố n ồ ng đ ộ N itrat trong l ớ p m ặ t đ ạ i d ươ ng có quy lu ậ t gi ả m d ầ n t ừ c ác vùng bi ể n v ĩ đ ộ c ao xu ố ng vùng bi ể n nhi ệ t đ ớ i và xích đ ạ o. Trong l ớ p n ướ c sát m ặ t ở v ùng bi ể n nhi ệ t đ ớ i r ấ t hay g ặ p hi ệ n t ượ ng không có Nitrat vì chúng b ị t h ự c v ậ t phù du h ấ p th ụ n hanh chóng, m ặ t khác, s ự ổ n đ ị nh c ủ a c ấ u trúc th ẳ ng đ ứ ng các kh ố i n ướ c đ ã c ả n tr ở s ự t rao đ ổ i dinh d ưỡ ng gi ữ a t ầ ng quang h ợ p v ớ i các t ầ ng sâu. Ở c ác vùng bi ể n v ĩ đ ộ c ao vào th ờ i gian xuân-hè khi th ự c v ậ t phát tri ể n m ạ nh c ũ ng có th ể g ặ p tr ườ ng h ợ p n ồ ng đ ộ N itrat b ằ ng 0. Hình 5.10 mô t ả p hân b ố 115
Nitrat trong l ớ p n ướ c b ề m ặ t đ ạ i d ươ ng. H ình 5.10: Phân b ố N itrat (μ g-At.N/l) t rong l ớ p m ặ t đ ạ i d ươ ng vào th ờ i gian mùa đ ông ở b ắ c bán c ầ u (theo Bor ơđ ôpxki) H ình 5.11: Phân b ố đ ộ s âu (m) có c ự c đ ạ i Nitrat trong đ ạ i d ươ ng (theo Bor ơđ ôpxki) T heo đ ộ s âu, phân b ố n ồ ng đ ộ N itrat c ũ ng t ươ ng t ự n h ư P h ố t phát v ớ i xu th ế t ă ng theo đ ộ s âu và đ ạ t c ự c đ ạ i trong l ớ p Ôxy c ự c ti ể u. Tuy nhiên, do quá trình tái sinh gián ti ế p Nit ơ ở c ác l ớ p n ướ c sâu và đ áy ch ậ m h ơ n so v ớ i tái sinh Ph ố tpho nên c ự c đ ạ i c ủ a Nitrat th ườ ng n ằ m sâu h ơ n c ủ a Ph ố t phát. Hình 5.11 d ướ i đ ây mô t ả p hân b ố đ ộ s âu c ự c đ ạ i 116
n ồ ng đ ộ N itrat. Theo th ờ i gian, Nitrat c ũ ng có 2 chu k ỳ b i ế n đ ổ i: chu k ỳ m ùa và chu k ỳ n gày đ êm. C ả h ai bi ế n đ ổ i này đ ề u ph ụ t hu ộ c vào bi ế n đ ổ i c ủ a quang h ợ p t ươ ng t ự n h ư đ ố i v ớ i Ph ố t phát. N ồ ng đ ộ t rung bình Nitrit trong l ớ p n ướ c m ặ t bi ể n khá nh ỏ , ch ỉ v ào kho ả ng 10 mgN/m 3 , ít khi đ ạ t t ớ i 20-30 mgN/m 3 . Nitrit là s ả n ph ẩ m trung gian c ủ a quá trình đ ạ m hoá nên không b ề n, mùa đ ông th ườ ng bi ế n m ấ t do b ị c huy ể n thành Nitrat, mùa xuân xu ấ t hi ệ n do b ắ t đ ầ u phân hu ỷ v à khoáng hoá ch ấ t h ữ u c ơ m ớ i, cu ố i hè- đầ u thu đ ạ t c ự c đ ạ i. Nitrit ch ỉ t ồ n t ạ i ở c ác l ớ p n ướ c t ầ ng trên, c ự c đ ạ i th ườ ng ở d ướ i l ớ p quang h ợ p, kho ả ng h ơ n 50m sâu. C ự c đ ạ i c ủ a Nitrit th ể h i ệ n rõ nh ấ t vào mùa thu khi c ườ ng đ ộ q uá trình khoáng hoá ch ấ t h ữ u c ơ l ớ n nh ấ t. Ở c ác đ ộ s âu l ớ n h ơ n n ồ ng đ ộ N itrit không đ áng k ể . N ồ ng đ ộ t rung bình Amôni trong l ớ p n ướ c m ặ t bi ể n vào kho ả ng 20- 25 mgN/m 3 . Theo đ ộ s âu do ả nh h ưở ng c ủ a quá trình đ ạ m hoá nên n ồ ng đ ộ A môni gi ả m. Amôni th ườ ng t ă ng cao trong mùa thu đ ông khi quá trình phân hu ỷ c h ấ t h ữ u c ơ x ả y ra m ạ nh m ẽ , gi ả m vào mùa xuân hè khi quang h ợ p phát tri ể n.Trên hình 5.12 mô t ả p hân b ố t heo đ ộ s âu c ủ a h ợ p ph ầ n dinh d ưỡ ng Nit ơ v ô c ơ ở v ùng bi ể n tây b ắ c Thái Bình D ươ ng. Th ấ y rõ xu th ế p hân b ố c ủ a Nitrat (s ả n ph ẩ m cu ố i cùng c ủ a quá trình đ ạ m hoá) hoàn toàn t ươ ng t ự P h ố t phat. Các ion Amôni và Nitrit do b ị c hi ph ố i b ở i quá trình đ ạ m hoá nên xu th ế p hân b ố b ị b i ế n d ạ ng 6 (NH4+, NO2-) 0 2 4 30 μg-N/l (NO3-) 0 10 20 0 NO2- Hình 5.12: 1000 Phân bố theo độ sâu của hợp phần dinh dưỡng Nitơ vô cơ ở NH4+ NO3- 2000 vùng biển tây bắc Thái Bình Dương (Khảo sát của tàu 3000 Vitiazơ) m 117
5.3 CÁC H Ợ P CH Ấ T DINH D ƯỠ NG SILIC VÔ C Ơ 5 .3.1 Ý ngh ĩ a và d ạ ng t ồ n t ạ i trong n ướ c bi ể n c ủ a các h ợ p ch ấ t dinh d ưỡ ng Silic vô c ơ S ilic là m ộ t trong các nguyên t ố d inh d ưỡ ng đ ượ c các sinh v ậ t đ ồ ng hoá đ ể t ạ o nên l ớ p v ỏ c ủ a mình. C ũ ng nh ư c ác h ợ p ch ấ t dinh d ưỡ ng vô c ơ P h ố tpho và Nit ơ , Silic tr ướ c h ế t đ ượ c các th ự c v ậ t đ ồ ng hoá trong quá trình quang h ợ p, ti ế p đ ó đ ượ c các đ ộ ng v ậ t ở c ác b ậ c dinh d ưỡ ng khác nhau đ ồ ng hoá. Nhu c ầ u Silic trong quang h ợ p c ủ a các loài th ự c v ậ t bi ể n là không nh ư n hau, có th ể c ó loài c ầ n nhi ề u, có loài c ầ n ít. Theo Sverdrup, t ỷ l ệ đ ồ ng hoá Silic so v ớ i các các nguyên t ố d inh d ưỡ ng khác trong quang h ợ p c ủ a các loài t ả o khuê (t ả o silic) là C:Si:N:P=42:28:7:1. Nhìn chung, nhu c ầ u c ủ a th ự c v ậ t quang h ợ p đ ố i v ớ i Silic l ớ n h ơ n nhu c ầ u đ ố i v ớ i Nit ơ v à Ph ố tpho. Tuy nhiên, do có ngu ồ n d ự t r ữ d ồ i dào trong v ỏ t rái đ ấ t nên Silic luôn có m ặ t trong n ướ c bi ể n v ớ i n ồ ng đ ộ k há l ớ n, bao gi ờ c ũ ng tho ả m ãn nhu c ầ u quang h ợ p c ủ a th ự c v ậ t. Do v ậ y, Silic không bao gi ờ l à gi ớ i h ạ n c ủ a quá trình quang h ợ p. Trong n ướ c bi ể n, Silic t ồ n t ạ i ở n hi ề u d ạ ng: dung d ị ch phân t ử ( c ủ a các ph ầ n t ử S ilicát và axit Silisic), huy ề n phù (c ủ a d ạ ng ôxyt Silic x SiO 2 .yH 2 O , các khoáng ch ấ t, các h ạ t sét) và liên k ế t trong t ế b ào sinh v ậ t ho ặ c trong các ch ấ t h ữ u c ơ . Trong s ố c ác d ạ ng t ồ n t ạ i này, d ạ ng dung d ị ch phân t ử c hi ế m ư u th ế v à c ũ ng đ ượ c nghiên c ứ u nhi ề u h ơ n do ý ngh ĩ a "dinh d ưỡ ng" c ủ a nó. Th ự c t ế , các sinh v ậ t quang h ợ p c ũ ng ch ỉ đ ồ ng hoá đ ượ c Silic ở d ạ ng này. Trong tr ạ ng thái dung d ị ch, Silic t ồ n t ạ i ở d ạ ng axit Metasilicic H 2 SiO 3 v à các d ẫ n xu ấ t phân ly c ủ a nó: H 2 SiO 3 = H SiO 3 - + H + H SiO 3 - = S iO 3 - 2 + H + H ằ ng s ố p hân ly c ủ a axít Silicic trong n ướ c bi ể n còn ch ư a đ ượ c nghiên c ứ u nhi ề u, nh ư ng ng ườ i ta cho r ằ ng trong h ệ S ilicat c ủ a bi ể n, kh ố i l ượ ng ti ể u ph ầ n H 2 SiO 3 l à l ớ n nh ấ t, ion HSiO 3 - c hi ế m không quá 10% và SiO 3 2 - k hông đ áng k ể . Do không th ể t ách r ờ i các ti ể u ph ầ n c ủ a h ệ S ilicat nên n ồ ng đ ộ S ilic vô c ơ t rong n ướ c bi ể n th ự c ch ấ t là t ổ ng 118
n ồ ng đ ộ c ủ a H 2 SiO 3 , HSiO 3 - v à SiO 3 - 2 . 5 .3.2 Các ngu ồ n c ủ a Silic vô c ơ t rong bi ể n T rong bi ể n, các ngu ồ n làm t ă ng và gi ả m n ồ ng đ ộ S ilic c ũ ng t ươ ng t ự n h ư đ ố i v ớ i Ph ố t Phát, đ ó là b ị t h ự c v ậ t h ấ p th ụ t rong quá trình quang h ợ p, đ ượ c tái sinh tr ự c ti ế p t ừ c ác ho ạ t đ ộ ng hô h ấ p, bài ti ế t c ủ a sinh v ậ t, đ ượ c tái sinh gián ti ế p t ừ q uá trình phân hu ỷ v à khoáng hoá tàn tích h ữ u c ơ ở c ác l ớ p n ướ c sâu và đ áy và đ ượ c b ổ s ung t ừ d òng l ụ c đ ị a. Quá trình tái sinh gián ti ế p Silíc x ả y ra th ườ ng nhanh h ơ n so v ớ i tái sinh Nit ơ v à Ph ố tpho vì sau khi đ ộ ng v ậ t ă n khuê t ả o ch ế t đ i, v ỏ S ilíc d ễ d àng b ị t ách kh ỏ i xác c ủ a chúng. Nh ư ng chuy ể n Silíc thành dung d ị ch phân t ử đ òi h ỏ i kho ả ng th ờ i gian nh ấ t đ ị nh. Ngoài các ngu ồ n nh ư đ ã nêu, trong bi ể n Silic còn có nh ữ ng ngu ồ n riêng c ủ a mình, đ ó là: hoà tan các khoáng ch ấ t l ơ l ử ng, các nham th ạ ch ở đ áy và b ờ b i ể n, b ờ đ ả o, hoà tan các b ộ x ươ ng và các l ớ p v ỏ s ilic c ủ a xác sinh v ậ t; Silic có th ể b ị h ấ p ph ụ b ở i các v ậ t l ơ l ử ng trong n ướ c bi ể n và do đ ó b ị l ắ ng đ ọ ng theo chúng xu ố ng các l ớ p n ướ c sâu và đ áy. Trong n ướ c bi ể n, m ặ c dù Silic t ồ n t ạ i v ớ i n ồ ng đ ộ k há l ớ n (t ừ v ài ch ụ c t ớ i vài nghìn mgSi/m 3 ) song giá tr ị n ày còn nh ỏ h ơ n nhi ề u so v ớ i đ ộ h oà tan c ủ a nó. Vì v ậ y n ướ c bi ể n không th ể b ão hoà các ion Silicat và do đ ó không th ể c ó k ế t t ủ a Silic b ằ ng con đ ườ ng hoá h ọ c. Tuy v ậ y l ượ ng Silíc đ ượ c tách kh ỏ i n ướ c bi ể n và đ i vào tr ầ m tích khá l ớ n. Đ i ề u này chính do các v ậ t th ể k hác nhau có mang Silic chìm l ắ ng xu ố ng đ áy bi ể n. Ví d ụ , bùn khuê t ả o chi ế m t ớ i 10% di ệ n tích đ ạ i d ươ ng th ế g i ớ i. 5 .3.3 Phân b ố S ilic vô c ơ t rong bi ể n N ồ ng đ ộ c ủ a Silic vô c ơ t rong n ướ c bi ể n dao đ ộ ng khá r ộ ng t ừ v ài ch ụ c t ớ i vài nghìn mgSi/m 3 , ở c ác vùng bi ể n ven b ờ , c ử a sông có th ể t ớ i vài ch ụ c nghìn mgSi/m 3 . Nét đ ặ c tr ư ng nh ấ t c ủ a Silic vô c ơ t rong n ướ c bi ể n là luôn luôn có m ặ t v ớ i n ồ ng đ ộ c ao k ể c ả l úc sinh v ậ t quang h ợ p phát tri ể n m ạ nh nh ấ t. Trong l ớ p n ướ c bi ể n b ề m ặ t, phân b ố S ilic vô c ơ c ó xu th ế g i ả m d ầ n t ừ c ác vùng bi ể n v ĩ đ ộ c ao t ớ i các vùng bi ể n nhi ệ t đ ớ i-xích đ ạ o (hình 5.13). Đ ặ c tr ư ng này hoàn toàn do c ườ ng đ ộ q uang h ợ p c ủ a th ự c 119