维多利亚·伯恩
铁就在我们身边. 这对创造宜居地球的生物过程至关重要, 它充满了我们身体里每一个运送氧气的红细胞.
在陆地上和在水中一样重要, 铁是一种重要的海洋营养物，对浮游植物这种微小的生物来说, 通过光合作用，是海洋生态系统的基础，并提供海洋和大气之间的关键联系.
一个国际科学家团队进行了一项新研究, 其中两名来自bet8体育娱乐入口, 强调矿物形式的铁在调节这种必需微量营养素如何在整个海洋中循环中的重要性，并提供了一个更准确地描述其在全球范围内分布的新模型.
“这项研究促进了我们对控制海洋浮游植物铁供应的过程的理解, 以及海洋中溶解铁的含量如何随时间和空间变化,彼得·塞德威克说, ODU海洋系的教授 & 地球科学和美国的首席研究员.S. 研究工作的组成部分. “重要的是, 我们的研究也提高了我们理解未来环境变化的能力, 比如气候变暖, 可能影响海洋生态系统.”
的 研究该研究于8月初发表在著名的科学杂志《bet8体育娱乐入口》上.K. 合作者Alessandro Tagliabue和Sedwick合著, ODU研究专家Bettina Sohst和其他10名代表美国的研究人员.S., U.K.、澳大利亚和法国. 这项研究是由美国国家科学基金会(NSF)和美国农业部资助的.K.的自然环境研究委员会，售价约为1美元.400万年. 据Sedwick称，ODU收到了28.1万美元.
这项研究的主要重点是在颗粒水平上了解铁在海洋中的行为——它是如何进入海洋的, 随着时间的推移，是什么控制着它在海洋水柱中的行为, Sedwick说. 当时的目标是使用海洋系统的数值模型来模拟区域和全球尺度上的铁分布.
海洋中铁的主要来源包括河水, 融化的冰川, 冰山和海冰, 还有热液活动——深海火山活跃地区的温泉喷出铁, Sedwick说.
在开阔海洋的偏远地区，铁的一个重要来源是风带来的灰尘. “这在北大西洋尤其重要，因为北非是地球上土壤尘埃的主要来源,塞德威克说.
尽管有这些不同的分布来源，是地球上最丰富的元素之一, 在广阔的海洋中，铁是稀缺的, Sedwick说, 是什么限制了浮游植物的生长.
“在有氧气存在的表层海水中，铁是非常不溶的. 所以即使有输入，它也不会停留很长时间. 它从溶解形式变成颗粒形式，可以很快被移到更深的海水中."
浮游植物-单细胞, 生活在海洋表层的光合微生物构成了海洋食物网的基础，并为各种海洋生物所食用. 在气候变化方面，它们也是一种煤矿里的金丝雀. “它们在维持大气、深海和沉积物之间的二氧化碳平衡方面发挥了重要作用, 因为它们利用太阳能将溶解的二氧化碳固定在有机物质中, 哪一种会不断地被输送到深海,当生物体死亡或被吃掉时, 以一种碳封存的形式, Sedwick说.
据了解，在冰河时期，由于干旱，进入海洋的铁含量更高, 有时候气候, Sedwick说. 这有助于降低大气中的二氧化碳含量, 自然温室效应减少，气候更冷. “随着气候变暖, 目前还不确定向海洋输入的铁会如何变化. 其他的事情也在发生变化, 海洋环流, 氧含量——所有这些都在同步变化,塞德威克说. “重要的是要了解海洋中铁输入和行为的变化如何影响海洋生态系统和大气中的二氧化碳. 这些变化可能会加剧气候变暖, 或者他们可能采取行动减轻气候变暖的影响."
2019年，在北大西洋一个被充分研究的地区进行了实地调查，该地区被称为百慕大大西洋时间序列研究(BATS)地区, 位于百慕大东南47英里的马尾藻海. 3月份的抽样时间大约为5天, 五月, 8月和11月捕捉上层海洋中溶解铁的季节性变化.
“BATS是一个很好的研究地点，因为它很好地理解了物理混合和生物生产的季节性演替, 早春的哪个高峰,塞德威克说. 铁的输入在夏季是最大的, 大约六月到八月, 由于从北非吹过大西洋的风带来了土壤尘埃.
“所以，铁元素有很强的季节性信号，”他说. 他们用它来追踪上层海洋中不同化学形式的铁，看看它们之间是如何相互变化的. 塞德威克说，这是对他们使用的概念模型和数值模型的一次重要测试.
样品由“Mr. 迷你,更小的, 在海洋学中广泛用于测量水的物理和物理特性的ctd玫瑰花形采样系统的专门版本. 用缆绳从船上拉下来, 这些设备记录温度等信息, 盐度和压力的实时数据. 打开的瓶子附在旋转木马的框架被关闭在精确的深度, 采集样本进行进一步分析，并提供在该时刻和位置的整个水柱的快照.
“Mr. “迷你”是专门为收集铁样品而设计的, 它无处不在，对污染构成了挑战. “船上到处都是铁，”塞德威克说. “它在灰尘里，在你的头发里，在船上生锈的东西里. 甚至在传统的采样设备上也是如此.”
塞德威克的装置是由粉末涂层铝制成的. 样本在5升的塑料瓶中从12个深度收集, 然后在一辆由改装的20英尺集装箱制成的车载“清洁实验室货车”上进行处理. 随后，Sedwick的实验室经理Sohst在ODU完成了化学分析.
溶解的铁不仅以微生物产生的化合物结合的有机形式存在, 也可以是胶体, 这是一种微小的纳米颗粒，基本上就像溶解在溶液中一样. 重要的是, 研究人员发现，胶体溶解的铁可以聚集在一起形成矿物颗粒, 独立于有机结合的溶解铁, 通过一个研究人员称之为“胶体分流”的过程.”
塞德威克说，他们研究的一个启示是，胶体分流形成的铁颗粒在最终从海洋表面下沉到更深的水域时携带了一些碳, 增加与浮游植物生产直接相关的碳的固存.
“此外, 通过胶体分流并入颗粒的有机碳可能在深海和海底沉积物中得到更好的保护，免遭降解, 相对于其他下沉有机质,塞德威克说.
塞德威克和索斯特正在准备为期65天的南极考察之旅, 他们将在11月开始. 这次探险, 由塞德威克及其同事菲比·林(加州大学圣克鲁斯分校)和罗伯特·谢雷尔(罗格斯大学)领导，, 是美国的一部分.S. GEOTRACES程序, 旨在提高对海洋环境中微量元素及其同位素的生物地球化学循环和大规模分布的认识. 塞德威克说，这次探险将包括23个由美国国家科学基金会资助的项目的一部分，这些项目将解决一系列科学问题.