Regional Center Temperate East Asia
生物地球化学循环讲义
Introduction to Biogeochemical Cycles 延晓冬 Yan Xiaodong
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生物地球化学循环讲义
Introduction to Biogeochemical Cycles 延晓冬 Yan Xiaodong
中国科学院大气物理研究所
东亚-气候环境重点实验室
2007年4月
4
太阳辐射输入
植物
自养细菌
藻类
化石燃料
表3 不同区域大气沉降重金属年输入量
区域
Hg
Cd
上兰（远郊区）
3.17
4.30
小井峪（近郊区）
4.10
5.71
金胜（工矿区）
6.06
8.65
新城（北城区）
3.57
5.34
亲贤（南城区）
5.39
7.56
晋祠（风景区）
3.54
5.16
平均
4.48
5.79
g/(hm2⋅a) Pb
279.53 326.20 432.20 335.70 393.60 315.90 347.19
岩石圈
土壤圈
光合作用
大气圈
风 输 沉 降 排 放
风搬运
5
物种
体积丰度
来源
数量特征
大
氮气 氧气
气
水汽 氩气
化
二氧化碳 氖气
学
氦气 甲烷
组
氪气 氢气
成
氧化亚氮
一氧化碳
二氧化硫
臭氧
氙气
氮氧化物
其它
6
地壳中的元素丰度
元素
Oxygen Silicon Aluminum
Iron Calcium Sodium Potassium Magnesium All others
生物地球化学循环与全球变化 延晓冬
中国科学院大气物理研究所 东亚区域气候－环境重点实验室
全球变化东亚区域研究中心 Tel: 82995136 Fax: 82995133
Email: yxd@
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生物地球化学循环讲义
Introduction to Biogeochemical Cycles 延晓冬 Yan Xiaodong
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中国科学院大气物理研究所
东亚-气候环境重点实验室
2007年4月
16
为什么研究生物地球化学循环？
• 许多物质及对于生命的存在和持续具有决定性的作用 • 决定生命能否存在 • 决定生命存在的最大数量 • 不同物质的生物地球化学循环的特征差别巨大
元 均值 标准 元 均值 标准 元素 均值 标准 元素 均值 标准
素
差
素
差
差
差
As
11.2 7.86 K 1.86 0.46 Ni
3
26.9 14.3 Ge 6
1.70 0.30
Cd
0.09 0.07 A 0.13 0.09 Pb
7
9
g2
8
26.0 12.3 Sn 7
2.60 1.54
Co
12.7 6.40 B 1.95 0.73 Se
0.17 62.7 15.3 85.2 35.5 0.09 0.06 0.05 0.15 14
0.2
0.16 52.6 11.4 33.5 25.6 0 0.01 0.02 0.01 0.67 0.29 0
3.54 88.4 43 42 29.8 0.08 0.06 0.06 0.23 3.13
0.15
东亚-气候环境重点实验室
2007年4月
2
内容
1 什么是生物地球化学循环（What）
2 研究生物地球化学循环的重要性（Why) 3 生物地球化学循环的驱动力（Who） 4 生物地球化学循环的主要研究方法和特点(hoW) 5 常见的生物地球化学循环 (World focused BGC) 6 碳循环问题（Global Warming problem BGC）
中国科学院大气物理研究所
东亚-气候环境重点实验室
2007年4月
1
要求掌握的内容
1 什么是生物地球化学循环（What） 2 研究生物地球化学循环的重要性（Why) 3 生物地球化学循环的驱动力（Who） 4 生物地球化学循环的主要研究方法和特点(hoW) 5 常见的生物地球化学循环 (World focused BGC) 6 碳循环问题（Global Warming problem BGC）
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中国科学院大气物理研究所
东亚-气候环境重点实验室
2007年4月
3
什么是生物地球化学循环？
• 什么是地球系统
含
potassium 140 g
sulfur
140 g
量
sodium
100 g
chlorine 95 g
162 mL 67.6 mL 103 mL 63 mL
5钾.4：60.c2%m 4硫.0：70.c2%m 4钠.6：90.c14m% 3氯.9：80.c13m%
magnesium 19 g
10.9 mL
0.01
2.41 85.8 28 49.7 40.7 0.07 0.11 0.42 0.23 1015
0.04
0.11 78 12.4 18.1 27.4 0.01 0.1 0.16 0.1 4.9
0
0.09 18.9 5.25 44 22.8 0.11 0.14 0.56 0.83 2.97
0 13
e
1
0.29 0.25 Sb
0
5
1.21
0.67 6
Cr
61.0 31.0 M 0.78 0.43 V7g Nhomakorabea3
82.4 32.6 Bi 8
0.37
0.21 1
Cu
22.6 11.4 C 1.54 1.63 Zn
1
a
3
74.2 32.7 Mo 8
2.0 2.54
F
478 197. B 469 134. Li
0
0.24 45.9 7.23 43.3 29.5 0.06 0.44 0.45 0.64 2.51
0.01
0.06 29.4 5.63 30.6 24.3 0.02 0.41 0.21 0.5 0.73
0
0.06 67.4 9.71 38 29.9 0 0.01 0.02 0.01 0.56
2.62 70.9 14.4 31.6 33.6 0.01 0 0.02 0.01 0.41
湿地松 5.40 0.18 22.5 2.31 10.4 42.7 77.4 87.4 413 95.2 4851 27.7 37.8 1230 61.3 土壤层
马尾松 7.36 0.20 21.7 0.56 9.90 53.1 81.8 33.0 242 98.0 5571 36.9 44.3 1256 52.4
N P K Ca Mg Fe Na Zn Mn Cr Ti Cu Pb Ba Sr
湿地松 7.66 0.29 2.01 2.83 0.76 0.41 17.3 17.7 246 2.11 2.03 5.24 1.03 12.9 3.53 乔木层
马尾松 10.1 0.43 2.49 3.78 0.79 0.19 22.3 22.6 645 2.06 2.82 7.04 1.73 24.9 11.7
6.81 72.1 37.5 49 26.8 0.01 0.03 0.03 0.02 11.3
2.14 76 34.5 24.8 33.7 0.08 .0.38 0.32 0.42 10.1 0.12 0.01
1.05 44.7 15.7 32.7 35.2 0.07 0.4 0.24 1.17 3.25
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缓解和控制的机制和方法探索
• 与生物地球化学 循环有关的主要 人类活动影响： • 温室效应 • 酸雨 • 农药富集 • 水生生态系统 富营养化
• 与能量的单向流动不同，生物地球化学循环使物质通 过生物圈过程重复使用
• 人类已经显著地改变了地球的生物地球化学循环 • 改变了通量 • 产生出新的物质转移路径 • 可能使某些储库储量改变量巨大可导致循环链断裂
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北京河湖中元素含量（％）
湖河名
P
Na K Ca Mg Mn Al Zn Fe Si Pb Cu
后海 前海 北海 昆玉河 八一湖 玉渊潭 动物园 北护城河 亮马河 朝阳公园 柳荫公园 红领巾公园 陶然亭 圆明园
0.1 46.4 7.02 33.7 30.8 0.02 0.07 0.1 0.46 1.9
重量百分率
体