海洋微课堂(54)| 表观耗氧量AOU

如果某水团中溶解氧的初始浓度已知,那么该水团最后与大气交换后所消耗的溶解氧数量是可以计算出来的。假设某水团在沉降至深海前其在海面与大气达到气体交换平衡,水体中的溶解氧将达到饱和,水体下沉后,由于有机物的分解等作用,溶解氧含量发生变化,二者之差称为表观耗氧量(AOU):

其中DOS是在压力为1atm,相对湿度为100%,指定温度和盐度下氧的溶解度,DO为实测的水体溶解氧浓度。AOU通常表示的单位为μmol/kg(以O2计)。“表观”二字说明AOU不是氧利用程度的精确表示,离开表层的水往往携带过饱和量的溶解氧。由于海水中氧的溶解度与温度的关系是非线性的,因此,不同温度的水体混合将产生比中间温度预计的溶解氧浓度来得稍高的溶解氧含量。但是,上述几种情况所导致的变化与氧的实际利用比较起来还是小的,AOU接近于真实的氧利用。

采用AOU较直接采用溶解氧含量更易于区分物理过程与生物过程对溶解氧分布的影响,且可结合海洋有机物的元素组成来计算水体运动过程中所消耗的有机物数量。根据有机物氧化分解的方程式,每降解1 mol的生源有机物需要氧化106 mol的有机碳和16 mol的有机氮,这分别需要106 mol和32 mo的O2:

在有机物的降解过程中,磷是不需要被氧化的,因此它对氧的消耗没有贡献。综合上述关系可知,每降解1 mol的有机物需要消耗138 mol的O2。实测数据显示,北太平洋4 000 m水体的AOU平均为190 μmol/kg,由此可计算出此AOU所氧化的有机碳数量为:

也就是说,此过程将导致海水中无机碳含量增加146μmol/kg。

参考书目:《化学海洋学》,陈敏编著

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