Transport and reaction of iron and iron stable isotopes in glacial meltwaters on Svalbard near Kongsfjorden: From rivers to estuary to ocean

     尽管铁在地壳中的丰度很高(~5%),但在当代海洋的海水中仅有难溶的三价铁是热力学稳定的形态,因此,铁在海水中表现出了极低的含量。铁参与了海洋生物的许多重要生命活动,譬如:光合作用、呼吸作用和固氮作用等。海水中极低的含量和浮游植物的大量需求,导致了全球超过40%的表层海水存在着铁对初级生产力的限制。因此,大洋中铁的库存状况能够影响海洋初级生产力,进而影响全球碳循环,并最终影响到全球气候。冰川融水输送的铁对高纬度大洋初级生产力促进的重要性被逐步认识,但是由于对冰川融水中铁及其入海混合行为等直接研究的缺乏,对冰川融水中铁的生物地球化学特征的认识仍很不足,而且也无法对融水中铁的入海通量进行有效的估算。目前的冰川融水中铁的文献报道多为在格陵兰岛的观测,而且观测到的铁含量的变动范围非常大。
       河口海岸学国家重点实验室张瑞峰博士等于2012和2013年,对位于北极斯瓦尔巴“中国北极黄河站”附近的一条冰川融水径流(海湾河,Bayelva River)中的铁及其稳定同位素进行了观测。观测期间,海湾河中铁的含量变化很大,范围从15 nM至734 nM(图1)。在海湾河首次观测到了冰川融水中的铁在其冰川前流域大量移除的现象。铁的最高含量出现在冰川出口的采样点,随着远离冰川,铁在海湾河中距离入海口300 m处被大量移除,移除的比例近80%。海湾河铁同位素δ56Fe的值接近于地壳的平均水平,并未表现出随铁含量被移除而产生较大程度的分馏。结合对比其他生物地球化学参数,我们认为海湾河冰川融水中铁主要清除的途径是溶解态有机配体的移除以及无机絮凝和颗粒物的清除。
图1. 2012、2013年铁和铁同位素在海湾河的变化趋势
图2.斯瓦尔巴地区冰川融水中铁向近海输送的示意图
       相关成果在Earth and Planetary Science Letters上发表,全文见: