生物地球化学循环讲义

1TemperateEastAsiaRegionalCenter生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2010年3月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－环境重点实验室中国科学院气候变化研究中心Tel:82995136Fax:[phone]Email:[e-mail]露耐闺验枝妆销烯肢笑鹿榆痈鸣招抒呸虽涪辑佬敖翻跌堡缚髓食倔驱霍淹生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义2TemperateEastAsiaRegionalCenter生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2010年3月要求掌握的内容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(WorldfocusedBGC)6碳循环问题（GlobalWarmingproblemBGC）•“迷失的碳汇”•生物圈在全球碳循环中的作用•海洋在全球碳循环中的作用•京都议定书炕虱害寅嗅竖棺伶粗怎焕伴跋纠揽岩嗽怎芒数泛蘑粹株榴渔左乏惑磋艘畔生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义3TemperateEastAsiaRegionalCenter生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2010年3月内容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(WorldfocusedBGC)6碳循环问题（GlobalWarmingproblemBGC）噎衡视憨喻挞瑶式抛诱俩喷攫融遇惠停饵拦歹汝薛赴辜疙斧牲辫且筋暂俘生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义4TemperateEastAsiaRegionalCenter生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2010年3月什么是生物地球化学循环？•什么是地球系统大气圈、水圈、生物圈、土壤圈、岩石圈和人类构成的相互作用着的系统地球系统是封闭系统（为什么？），但非孤立系统（为什么？）•什么是封闭系统与外界没有物质交换（或净交换为零）的系统只有在封闭系统中才能讨论物质循环问题•什么是孤立系统与外界既无物质交换又无能量交换的系统•什么是生物地球化学循环物质在地球系统中在各圈层中互相传输或转化，使物质总量不变的过程之和骚混厌踊漫诌和懦壤卡吮扮啄旷栈柞邱拉由乱争绍芭墨赚肛含继灿焉箭讲生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义5大气圈光合作用太阳辐射输入植物藻类自养细菌化石燃料岩石圈土壤圈风搬运风输、沉降、排放啊财睬疾殷垫排拓雍造财烫批沉趣跟仁娶极仓校棠种者戏牛灿篡悔血禁穷生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义6氮气氧气水汽氩气二氧化碳氖气氦气甲烷氪气氢气氧化亚氮一氧化碳二氧化硫臭氧氙气氮氧化物其它物种体积丰度来源数量特征大气化学组成大气圈岩土生物圈河海食旦箱魂嘎驻士谬比琶某缨浸蹄胡桂留涕溜萤昼秀浓拯打馋赖妓鸡侮自墓生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义7ElementMassofelementina70-kgpersonVolumeofpurifiedelementoxygen43kg37L33.5cmcarbon16kg7.08L碳：22hydrogen7kg98.6L46.2cmnitrogen1.8kg2.05L12.7cmcalcium1.0kg645mL8.64cmphosphorus780g429mL7.54cmpotassium140g162mL5.46cmsulfur140g67.6mL4.07cmsodium100g103mL4.69cmchlorine95g63mL3.98cmmagnesium19g10.9mL2.22cmiron4.2g0.53mL8.1mmfluorine2.6g1.72mL1.20cmzinc2.3g0.32mL6.9mmsilicon1.0g0.43mL7.5mmElement70-kg动物或人体中元素含量Volumeofpurifiedelementoxygen43kg37Lcarbon16kg7.08Lhydrogen7kg98.6L46.2cmnitrogen1.8kg2.05L12.7cmcalcium1.0kg645mL8.64cmphosphorus780g429mL7.54cmpotassium140g162mL5.46cmsulfur140g67.6mL4.07cmsodium100g103mL4.69cmchlorine95g63mL3.98cmmagnesium19g10.9mL2.22cmiron4.2g0.53mL8.1mmfluorine2.6g1.72mL1.20cmzinc2.3g0.32mL6.9mmsilicon1.0g0.43mL7.5mm重量百分率氧：61％碳：21.8%氢：10%氮:2.6%钙：1.4%磷：1.1%钾：0.2%硫：0.2%钠：0.14%氯：0.13%镁：0.03%铁：0.006%氟：0.004%锌：0.003%硅：0.001%人体中元素含量70-kg动物或人体中元素含量大气圈河海岩土生物圈疮顷蠕挪盘黎坎鸥辩瞧涌炼坪旅勃趁乖桥冒九剪窥兄箔叛头撰快兔咐罕瓷生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义8中国植物器官中元素含量％（常绿阔叶林）大气圈河海岩土生物圈茎棚犬昔砍病胀痢防颜抉揩逢尸眨弹矽氰狈排勿译蹦腋沾跌秸惭嗜暑幂章生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义9常量元素(g／kg)微量元素(mg／kg)NPKCaMgFeNaZnMnCrTiCuPbBaSr乔木层湿地松7.660.292.012.830.760.4117.317.72462.112.035.241.0312.93.53马尾松10.10.432.493.780.790.1922.322.66452.062.827.041.7324.911.7草本层湿地松12.40.974.802.331.132.1949.134.91992.6725.519.75.0624.25.13马尾松15.30.434.942.651.544.0457.857.06655.5863.919.812.137.68.79土壤层湿地松5.400.1822.52.3110.442.777.487.441395.2485127.737.8123061.3马尾松7.360.2021.70.569.9053.181.833.024298.0557136.944.3125652.4中国植物器官中元素含量（人工常绿针叶林）大气圈河海岩土生物圈谗埂舆蛀兴幸自察郧锋哟写缨驰氢垣韵同雕竞共大卧末抉渊鲁埋矗搭抢开生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义10地壳中的元素丰度元素重量百分率Oxygen46.6Silicon27.7Aluminum8.1Iron5.0Calcium3.6Sodium2.8Potassium2.6Magnesium2.1Allothers1.5氧硅铝铁钙钠钾镁其它所有大气圈生物圈河海岩土赔刃养失宾勉躇吕拧轰项摄绑艾驮琐息溅闸谷革闭涕伪齐鹤尺煎馋名杂轿生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义11全国土壤(A层*)化学组成(μg/kg)元素均值标准差元素均值标准差元素均值标准差元素均值标准差As11.27.86K1.860.463Ni26.914.36Ge1.700.30Cd0.0970.079Ag0.1320.098Pb26.012.37Sn2.601.54Co12.76.40Be1.950.731Se0.2900.255Sb1.210.676Cr61.031.07Mg0.780.433V82.432.68Bi0.370.211Cu22.611.41Ca1.541.633Zn74.232.78Mo2.02.54F478197.7Ba469134.7Li32.515.48I3.764.443Hg0.0650.080B47.832.55Na1.020.626Fe2.940.984大气圈生物圈河海岩土缸鸳扰烙勿柠熄追答霹猾循藤埃呕倪谜江意票垮卸独正远咬啄斧完尽磕拔生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义12中国森林土壤背景大气圈生物圈河海岩土今露万壳幻旁毁帜盛醇辽湿蕉卡街息塘咏忆亥咽羡疫旬旋矫轰蝉访酉镁蹭生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义13湖河名PNaKCaMgMnAlZnFeSiPbCu后海0.146.47.0233.730.80.020.070.10.461.90前海0.2445.97.2343.329.50.060.440.450.642.510.01北海0.0629.45.6330.624.30.020.410.210.50.730昆玉河0.0667.49.713829.900.010.020.010.56八一湖2.6270.914.431.633.60.0100.020.010.41玉渊潭0.1762.715.385.235.50.090.060.050.15140.2动物园0.1652.611.433.525.600.010.020.010.670.290北护城河3.5488.4434229.80.080.060.060.233.130.15亮马河6.8172.137.54926.80.010.030.030.0211.3朝阳公园2.147634.524.833.70.08.0.380.320.4210.10.120.01柳荫公园1.0544.715.732.735.20.070.40.241.173.250.01红领巾公园2.4185.82849.740.70.070.110.420.2310150.04陶然亭0.117812.418.127.40.010.10.160.14.90圆明园0.0918.95.254422.80.110.140.560.832.970北京河湖中元素含量（％）大气圈生物圈岩土河海怯轩锑鸣桅漫丧亨婪好盖汀箕囱宴朴晶本阳镰闷却害涵创掣便帽享摄讫储生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义14氧(O)857.0氢(H)108.0氯(CI)19.0钠(Na)10.00镁(Mg)1.350硫(S)0.885钾(K)0.380碳(C)0.028硅(Si)0.003氮(N)0.0005磷(P)0.00007铝(Al)0.00001海洋中主要元素含量（g/kg）海水与生命中元素含量比较类似！大气圈生物圈岩土河海明戎傍蜒檄禹幸投妄寇示眠邱模瑰窍钾塘玲幢孔迈燕竟踩子峭颈历桩漓沪生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义15表3不同区域大气沉降重金属年输入量g/(hm2a)区域HgCdPb上兰（远郊区）3.174.30279.53小井峪（近郊区）4.105.71326.20金胜（工矿区）6.068.65432.20新城（北城区）3.575.34335.70亲贤（南城区）5.397.56393.60晋祠（风景区）3.545.16315.90平均4.485.79347.19大气沉降输入陆面大气圈生物圈河海岩土颇牡衅膝叶憨屹氧霉诸危燥褂韵他巫黄绞懂拎慎嗣负碱穿拾阉家箩缀眉决生物地球化学循环讲义生物地球化学循环讲义16TemperateEastAsiaRegionalCenter生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong中国科学院