ут себя аналогично питательным веществам (см. рис. 4.15), по-видимому, потому, что они случайно захватываются в ходе биологических процессов. Ион Cd2+ имеет химическое сходство с Zn2+, поэтому круговорот кадмия по типу питательного вещества может привести к его случайному биологическому захвату совместно с цинком.

Наконец, следует осознавать, что даже металлы с ясной биологической ролью (например, цинк) могут быть токсичными при достаточно высоких концентрациях. Это служит напоминанием того, что все элементы потенциально токсичны, что делает невозможным применение таких терминов, как питательное вещество, в точном смысле слова.

4.5.3. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ

Элементы, частицы которых высоко реакционноспособны и характеризуются большими отношениями г//-(см. п. 3.7.1), обычно имеют вертикальные профили распределения с поверхностным максимумом и уменьшением концентраций с глубиной (рис. 4.16). Такие профили обусловлены тем, что привнос этих элементов приходится полностью на поверхностные воды, что приводит здесь к концентрационному максимуму. Плохо изученные процессы снижают эти концентрации путем удаления элементов в фазы твердого вещества. Процессы удаления, по-видимому, включают адсорбцию на поверхностях частиц, что известно под общим термином «извлечение»1*. Следовательно, океанические концентрации извлеченных элементов значительно ниже тех, которые ожидаются из простого расчета растворимости минералов.

Обогащенные железом и марганцем выпадения, осаждаемые из черных курильщиков, вызывают интенсивное удаление некоторых металлов из морской воды, делая стоком для этих элементов среды, расположенные вдоль срединных океанических хребтов.

Все извлекаемые формы представлены металлами, а их времена пребывания в морской воде оцениваются в несколько сотен лет, т. е. коротки по сравнению со сроком пребывания питательных и консервативных элементов (см. табл. 4.6). Столь высокие скорости выноса означают, что материал, приносимый

'> От англ. scavenging—уборка мусора, очистка, удаление. — Прим. ред.

реками, удаляется в основном в ходе процессов в дельтах, где концентрации твердой взвеси высоки (см. п. 4.2.1). Следовательно, основной привнос реакционноспособных частиц металлов в поверхностные воды центрального океана обеспечивается атмосферой. Этот атмосферный поток имеет природный компонент — выпадение переносимых ветром пылинок, которые в последующем в небольшой степени (обычно 5 %) растворяются в морской воде.

Примерами являются алюминий (А1) и железо (см. рис. 4.16). Вторым источником частиц служит человеческая деятельность: примером является свинец (РЬ), попадающий в атмосферу главным образом в результате эмиссии автомобильных выхлопов. Использование свинца, особенно как добавки к бензину, быстро возросло в течение 1950-х годов, пока забота о возможном влиянии на здоровье не привела к существенному падению его использования с 1970-х годов и далее.

Прямой истории концентраций растворенного в морской воде свинца не существует, однако имеются косвенные данные по кораллам. Скелеты кораллов построены из годовых слоев

СаСОз, которые образуют кольца роста, подобные кольцам у деревьев. Эти кольца можно посчитать и отобрать для анализа на свинец. Ион свинца РЬ2+ имеет практически такой же размер и заряд, как Са2+, и замещает его в сложенном из СаСОз скелете кораллов, объективно документируя историю концентраций свинца в поверхностных морских водах (рис. 4.17).

4.5.4. ОКЕАНИЧЕСКАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ

Предьщущее обсуждение поведения микроэлементов в морской воде было основано на допущении, что океаны имеют единый теплый, обедненный питательными веществами верхний смешанный слой и статическую глубоководную зону. На самом деле, в высоких широтах поверхностные океанические воды достаточно холодны и могут нарушить стратификацию по плотности и перемешать воду в океанах на глубину до 1000 м. Плотная поверхностная вода опускается и медленно перетекает в центральную часть океана в виде холодного обогащенного кислородом слоя, который замещает нижележащую воду. Замещенная вода принуждена медленно двигаться вверх, что создает океаническую циркуляцию (рис. 4.18 и 4.19).

Глубинное перемешивание на высоких широтах происходит только в двух местах: в Северной Атлантике и вокруг Антаркти20В ГЛАВА 4

ки. Глубинного перемешивания нет в северной части Тихого океана в основном потому, что физический порог, относящийся к Алеутской Дуге, предотвращает перемешивание воды между Ледовитым и Тихим океанами (см. рис. 4.19). Такая асимметрия глубинного перемешивания управляет глобальной океанической циркуляцией, в процессе которой поверхностные воды опускаются в Северной Атлантике, возвращаются на поверхность в Антарктике и затем вновь опускаются и попадают в Тихий и Индийский океаны (см. рис. 4.18). Глубинные течения имеют тенденцию сосредоточиваться на западной окраине океанических бассейнов, но делают возможной медленную диффузию воды и в пределах внутренней части океанов. Этот медленный