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隋佩珊,Aug. 4, 2022
近些年来，海洋中镉的地球化学行为引起了科学界的极大关注。镉浓度与营养元素（磷浓度）之间具有显著相关性，在海洋生物生产力中起着重要作用。镉（Cd）在海洋中表现出类似于磷酸盐和硝酸盐等类营养盐的空间分布特征，使得Cd具有示踪生物地球化学循环的潜力。在海洋体系中，Cd是和P、Zn密切相关的营养元素，表层海洋由于浮游植物对轻镉的生物吸收具有优先性使得表层水体的Cd浓度最亏损且Cd同位素偏重(+1‰ ~ +5‰)，Cd同位素被广泛应用于示踪海洋中营养物质循环和初级生产力研究。除生物作用外，近些年的研究发现，水体混合、Cd 的外源输入及出、有机结合Cd 等因素也会影响Cd在海水中的循环，导致某些海域Cd 含量与镉同位素组成关系存在异常。在南太平洋和北太平洋，重Cd同位素都局限于上层海洋(∼500 m)。在500-1500 m深度以下，除北大西洋深水(+0.4 ~ +0.5‰)以外，深海Cd同位素均呈现相对一致的同位素特征(+0.2‰ ~ +0.3‰)。南大洋具有最大的高营养低叶绿素(HNLC)地区，尽管有大量可供浮游植物生长的主要营养物质(硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐)，但生物量和初级生产力却相对较低。前人在此对Cd开展了大量研究，认为其可作为南大洋海洋生物生产力的新指标。此外，鸟粪石作为海陆物质运输的传送带，可以较好的衔接海洋和海岸陆地的物质循环。在一些地区，诸如南极罗斯海以及西沙群岛，大量的企鹅及海鸟活动在浅层海水捕食，作为传送带，将Cd等生物相关元素从海洋转移到陆地环境中。由于生物放大作用，Cd在企鹅和海鸟粪便中积累。因此，这些生物粪便中的Cd可以作为水体循环的重要指标。总的来讲，海-陆系统中Cd同位素或许可以做以下几点事情：生物链传递过程Cd同位素的分馏；海水上升流和水体混合作用；表层海洋生产力变化的重建；海洋-生物-气候演化历史的重建；制约海-陆系统的Cd收支；示踪沿海地区海洋源Cd污染等。
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