Войти
Чистое производство DOC в океане и потоки экспорта Чистое производство DOC (NDP) в верхние 74 метра (a) и чистый экспорт DOC (NDX) ниже 74 метров (b). В установившемся состоянии общая сумма NDX равна сумме NDP и составляет 2,31 ± 0,60 ПгС в год. Растворенный органический углерод (DOC ) - это доля органических углерод , операционно определяемый как углерод, который может проходить через фильтр с размером пор обычно от 0,22 до 0,7 микрометров. Фракция, остающаяся на фильтре, называется органический углерод в виде твердых частиц (POC).
Растворенное органическое вещество (DOM) - это тесно связанный термин, который часто используется взаимозаменяемо с DOC. В то время как DOC относится конкретно к массе углерода в растворенном органическом материале, DOM относится к общей массе растворенного органического вещества. Таким образом, DOM также включает массу других элементов, присутствующих в органическом материале, таких как азот, кислород и водород. DOC - это компонент DOM, и его обычно примерно в два раза больше, чем DOC. Многие утверждения, которые можно сделать о DOC, в равной степени применимы и к DOM, и наоборот.
DOC в изобилии присутствует в морских и пресноводных системах и является одним из крупнейших периодически повторяющихся резервуаров органического вещества на Земле, составляя те же количество углерода как в атмосфере и до 20% всего органического углерода. В общем, соединения органического углерода являются результатом процессов разложения мертвого органического вещества, включая растения и животных. DOC может происходить как внутри, так и снаружи любого водоема. DOC, происходящий из водоема, известен как автохтонный DOC и обычно происходит от водных растений или водорослей, в то время как DOC, происходящий из водоема, известен как аллохтонный DOC и обычно возникает из почв или наземных растений. Когда вода поступает с участков суши с высокой долей органических почв, эти компоненты могут стекать в реки и озера в виде DOC.
Морской пул DOC важен для функционирования морских экосистем, потому что они находятся на границе между химическим и биологическим мирами. DOC питает морские пищевые сети и является основным компонентом круговорота углерода на Земле.
.
Размер и классификация морских частиц . По материалам Simon et al., 2002. 
Цветовые различия в DOC, собранном в прибрежных водах. Отфильтрованные (0,2 мкм) прибрежные морские воды, собранные в различных местах по всему Соединенному Королевству. Различия в цвете обусловлены диапазоном поступления углерода из почвы в прибрежные воды: темно-коричневый (слева) указывает на высокий вклад углерода из почвы, а почти прозрачная вода (справа) указывает на низкий вклад углерода из почвы.. DOC является основным питательным веществом, поддерживающим рост микроорганизмов, и играет важную роль в глобальном углеродном цикле через микробный цикл. У некоторых организмов (стадий), которые не питаются в традиционном понимании, растворенное вещество может быть единственным внешним источником пищи. Более того, DOC является индикатором органических нагрузок в ручьях, а также поддерживает наземную переработку (например, в почве, лесах и заболоченных территориях) органического вещества. Растворенный органический углерод имеет высокую долю биоразлагаемого растворенного органического углерода (BDOC) в потоках первого порядка по сравнению с потоками более высокого порядка. В отсутствие обширных водно-болотных угодий, болот или болот концентрации DOC в базовом потоке в ненарушенных водоразделах обычно колеблются от примерно 1 до 20 мг / л углерода. Концентрации углерода значительно различаются в разных экосистемах. Например, Эверглейдс может находиться около верхней границы диапазона, а середина океанов может находиться около дна. Иногда высокие концентрации органического углерода указывают на антропогенное влияние, но большая часть DOC возникает естественным образом.
Фракция BDOC состоит из органических молекул, которые гетеротрофные бактерии Можно использовать как источник энергии и углерода. Некоторая подгруппа DOC представляет собой предшественников побочных продуктов дезинфекции питьевой воды. BDOC может способствовать нежелательному биологическому возобновлению роста в водораспределительных системах.
Растворенная фракция общего органического углерода (TOC) является рабочей классификацией. Многие исследователи используют термин «растворенные» для соединений, которые проходят через фильтр 0,45 мкм, но фильтры 0,22 мкм также используются для удаления более высоких концентраций коллоидов.
Практическое определение растворенного, обычно используемое в морской химии, - это все вещества, которые проходят через фильтр GF / F с номинальным размером пор примерно 0,7 мкм (фильтр из стекловолокна Whatman, Задержка частиц 0,6–0,8 мкм). Рекомендуемой процедурой является метод HTCO, который требует фильтрации через предварительно обожженные фильтры из стекловолокна, обычно по классификации GF / F.
Растворенный органический вещество можно классифицировать как лабильное или стойкое, в зависимости от его реакционной способности. Упорный DOC также называется огнеупорным DOC, и эти термины, кажется, используются как синонимы в контексте DOC. В зависимости от происхождения и состава DOC его поведение и цикличность различаются; лабильная фракция DOC быстро разлагается в результате процессов, опосредованных микробами или фотохимически, тогда как тугоплавкий DOC устойчив к разложению и может сохраняться в океане на протяжении тысячелетий. В прибрежных водах океана органическое вещество из опада наземных растений или почв оказывается более стойким и поэтому часто ведет себя консервативно. Кроме того, тугоплавкий DOC образуется в океане в результате бактериальной трансформации лабильного DOC, что меняет его состав.
Из-за непрерывного производства и разложения в естественных системах пул DOC содержит спектр реакционноспособных соединений, каждое из которых с их собственными реакционной способностью, которые были разделены на фракцию от лабильного к непокорных, в зависимости от времени оборота, как показано в следующей таблице...
| спектром DOC пула от лабильного к непокорному | |||
|---|---|---|---|
| DOC фракции | аббревиатура | время оборота | количество |
| лабильное | DOCL | часы в дни | < 200 Tg C |
| полу-лабильные | DOCSL | от недель до месяцев | ∼600 Tg C |
| полу-непоколебимый | DOCSR | десятилетия | ∼1400 Tg C |
| устойчивый | DOCR | тысячи лет | ∼63000 Tg C |
| высокостойкий | десятки тысяч лет | ||
Этот широкий диапазон в время оборота или разложения было связано с химическим составом, структурой размер молекулы, но разложение также зависит от условий окружающей среды (например, питательных веществ), разнообразия прокариот, окислительно-восстановительного состояния, доступности железа, ассоциаций минеральных частиц, температуры, воздействия солнечного света, биологического производства устойчивых соединений и эффекта грунтования. или разбавление отдельных молекул. Например, лигнин может разлагаться в аэробных почвах, но он относительно устойчив в бескислородных морских отложениях. Этот пример показывает, что биодоступность зависит от свойств экосистемы. Соответственно, даже обычно древние и стойкие соединения, такие как нефть, алициклические молекулы, богатые карбоксилом, могут разлагаться в соответствующих условиях окружающей среды.
Источники и поглотители растворенного органического углерода в почвенной системе Источники DOC подземных вод 
Происхождение и биодоступность DOC в подземных водах. DOM: растворенное органическое вещество DOC пресной воды источники и поглотители 
DOC и POC - DIC и PIC Внутренние воды в основном получают углерод из наземных экосистем. Этот углерод (1,9 Пг C y-1) переносится в океаны (0,9 Pg C y-1), закапывается в отложениях (0,2 Pg C y-1) или выделяется в виде CO2 (0,8 Pg C y-1). Более поздние оценки отличаются: в 2013 г. Raymond et al. заявленные выбросы CO2 из внутренних вод могут достигать 2,1 Пг C y-1.. P = фотосинтез R = дыхание Растворенное органическое вещество (РОВ) является одним из наиболее активных и подвижных углеродных резервуаров и имеет важное значение роль в глобальном круговороте углерода. Кроме того, растворенный органический углерод (DOC) влияет на отрицательные электрические заряды почвы процесс денитрификации, кислотно-основные реакции в почвенном растворе, удерживание и перемещение питательных веществ (катионов ), и иммобилизация тяжелых металлов и ксенобиотиков. Почвенный РОВ может быть получен из различных источников (входов), таких как атмосферный углерод, растворенный в осадках, подстилке и растительных остатках, навозе, корневых выделениях и разложении почвенного органического вещества (ПОВ). В почве доступность РОВ зависит от его взаимодействия с минеральными компонентами (например, глинами, оксидами Fe и Al), которые модулируются процессами адсорбции и десорбции. Это также зависит от фракций ПОВ (например, стабилизированных органических молекул и микробной биомассы) в результате процессов минерализации и иммобилизации. Кроме того, интенсивность этих взаимодействий изменяется в зависимости от присущих почве свойств, землепользования и управления растениеводством.
Во время разложения органического материала большая часть углерода теряется в виде CO 2 в атмосфера за счет микробного окисления. Тип почвы и наклон ландшафта, выщелачивание и сток также являются важными процессами, связанными с потерями РОВ в почве. В хорошо дренированных почвах выщелоченный DOC может достигать уровня грунтовых вод и выделять питательные вещества и загрязнители, которые могут загрязнять грунтовые воды, тогда как сток переносит DOM и ксенобиотики в другие районы, реки и озера.
Осадки и поверхностные воды вымывают растворенный органический углерод (DOC) из растений и подстилки и просачиваются через толщу почвы в насыщенная зона. Концентрация, состав и биодоступность DOC изменяются во время транспортировки через почвенную колонку с помощью различных физико-химических и биологических процессов, включая сорбцию, десорбцию, биодеградацию и биосинтез. Гидрофобные молекулы предпочтительно распределяются на минералах почвы и имеют более длительное время удерживания в почве, чем гидрофильные молекулы. Гидрофобность и время удерживания коллоидов и растворенных молекул в почве регулируются их размером, полярностью, зарядом и биодоступностью. Биодоступный РОВ подвергается микробному разложению, что приводит к уменьшению размера и молекулярной массы. Новые молекулы синтезируются почвенными микробами, и некоторые из этих метаболитов попадают в резервуар DOC в грунтовых водах.
Водный углерод присутствует в различных формах. Во-первых, проводится разделение на органический и неорганический углерод. Органический углерод представляет собой смесь органических соединений, образующихся из детрита или первичных продуцентов. Его можно разделить на POC (органический углерод в виде частиц ; частицы>0,45 мкм) и DOC (растворенный органический углерод; частицы < 0.45 μm). DOC usually makes up 90% of the total amount of aquatic organic carbon. Its concentration ranges from 0.1 to>300 мг / л-1.
Аналогичным образом, неорганический углерод также состоит из твердых частиц (PIC) и растворенной фазы (DIC). PIC в основном состоит из карбонатов (например, CaCO3), DIC состоит из карбоната (CO32-), бикарбоната (HCO3 -), CO2 и пренебрежимо малая доля угольной кислоты (H2CO3). Неорганические углеродные соединения существуют в равновесии, которое зависит от pH воды. Концентрации DIC в пресной воде варьируются от примерно нуля в кислой воде до 60 мг C L-1 в областях с отложениями, богатыми карбонатами.
POC может разлагаться с образованием DOC; DOC может превращаться в POC в результате флокуляции. Неорганический и органический углерод связаны через водные организмы. CO2 используется в фотосинтезе (P), например, макрофитами, продуцируется дыханием (R) и обменивается с атмосферой. Органический углерод вырабатывается организмами. и освобождается во время и после их жизни; например, в реках 1–20% от общего количества DOC производится макрофитами. Углерод может поступать в систему из водосбора и переноситься в океаны реками и ручьями. Существует также обмен с углеродом в отложениях, например, захоронение органического углерода, которое важно для связывания углерода в водных средах обитания.
Водные системы очень важны для глобального связывания углерода; например, когда сравниваются различные европейские экосистемы, внутренние водные системы образуют второй по величине сток углерода (19–41 Тг C y-1); только леса поглощают больше углерода (125–223 Tg C y-1).
Упрощенный вид основных источников (черный текст; подчеркнуты аллохтонные источники) и стоки (желтый текст) бассейна океанического растворенного органического углерода (DOC). Основные источники Наиболее часто упоминаемые источники DOC: атмосферные (например, дождь и пыль), наземные (например, реки), первичные продуценты (например, микроводоросли, цианобактерии, макрофиты), подземные воды, процессы пищевой цепи (например, выпас зоопланктона ) и бентосные потоки (обмен DOC через поверхность раздела донных отложений и воды, но также из гидротермальных вентиляционные отверстия ).. Основные поглотители Четыре основных процесса удаления DOC из водяного столба: фотодеградация (особенно УФ-излучение - хотя иногда фотодеградация «преобразует» DOC вместо его удаления, в результате чего образуются сложные молекулы с более высокой молекулярной массой), микробного (в основном прокариотами ), агрегации (в основном, когда речная и морская вода смешивается) и термического разложения (например, в гидротермальных системах). В морских системах DOC происходит из автохтонных или аллохтонных источников. Автохтонные DOC создаются внутри системы, прим. в основном планктонными организмами, а в прибрежных водах дополнительно бентосными микроводорослями, бентосными потоками и макрофитами, тогда как аллохтонный ДОУ в основном имеет наземное происхождение и дополняется грунтовыми водами и атмосферными поступлениями. Помимо полученных из почвы гуминовых веществ, наземный DOC также включает материал , выщелоченный из растений, экспортированных во время дождей, выбросов растительных материалов в атмосферу и осаждения в водной среде (например, летучий органический углерод и пыльца), а также тысячи синтетических искусственных органических химикатов, которые можно измерить в океане в следовых концентрациях.
Фитопланктон производит DOC посредством внеклеточный выброс обычно составляет от 5 до 30% их общей первичной продукции, хотя это количество варьируется от вида к виду. Тем не менее, это высвобождение внеклеточного DOC усиливается при ярком освещении и низком уровне питательных веществ и, следовательно, должно увеличиваться относительно от эвтрофных к олиготрофным областям, вероятно, как механизм рассеивания клеточной энергии. Фитопланктон также может продуцировать DOC за счет автолиза во время физиологических стрессовых ситуаций, например, при ограничении питательных веществ. Другие исследования продемонстрировали производство DOC в связи с питанием мезо- и макрозоопланктона фитопланктоном и бактериями.
Опосредованное зоопланктоном высвобождение DOC происходит в результате небрежного кормления, выделения и дефекация, которые могут быть важными источниками энергии для микробов. Такое производство DOC является самым большим в периоды высокой концентрации в пище и преобладания крупных видов зоопланктона.
Бактерии часто рассматриваются как основные потребители DOC, но они также могут производить DOC. во время деления клеток и вирусного лизиса. Биохимические компоненты бактерий в основном такие же, как и у других организмов, но некоторые соединения клеточной стенки уникальны и используются для отслеживания DOC бактериального происхождения (например, пептидогликан ). Эти соединения широко распространены в океане, что позволяет предположить, что производство DOC бактериями может иметь важное значение в морских системах. Вирусы - самая многочисленная форма жизни в океанах, заражающая все формы жизни, включая водоросли, бактерии и зоопланктон. После инфицирования вирус либо переходит в состояние покоя (лизогенный ), либо в продуктивное (литическое ) состояние. Литический цикл вызывает разрушение клеток и высвобождение DOC.
Упрощенная микробная пищевая сеть в освещенном солнцем океане Левая сторона: классическое описание потока углерода от фотосинтезирующих водорослей к травоядным и высшим трофическим. Правая сторона: микробная петля, в которой бактерии используют растворенный органический углерод для получения биомассы, которая затем снова входит в классический поток углерода через протистов. 
Потоки растворенного органического углерода (DOC) на поверхности, мезопелагический и внутренний океан На панели (A) океанические запасы DOC показаны черными кружками с красным шрифтом, а единицы - Pg-C. Потоки DOC показаны черно-белым шрифтом, а единицы измерения - Tg-C год – 1 или Pg-C год – 1. Буквы в стрелках и соответствующие значения потока соответствуют описаниям, отображаемым в (B), где перечислены источники и поглотители океанического DOC. Морские макрофиты (т. Е. макроводоросли и водоросли ) очень продуктивны и распространяются на больших территориях в прибрежных водах, но их производству DOC не уделялось особого внимания. Макрофиты выделяют DOC во время роста с консервативной оценкой (без учета высвобождения из разлагающихся тканей), предполагая, что макроводоросли выделяют 1-39% своей валовой первичной продукции, в то время как морские травы выделяют менее 5% как DOC от их валовой первичной продукции. Было показано, что выпущенный DOC богат углеводами, причем их количество зависит от температуры и доступности света. Было высказано предположение, что в глобальном масштабе сообщества макрофитов продуцируют ~ 160 Тг С / год DOC, что составляет примерно половину годового глобального поступления DOC в реки (250 Тг С / год).
Торфяники речная вода, стекающая в прибрежные воды Юго-Восточная Азия является домом для одного из крупнейших в мире запасов тропических торфяников и составляет примерно 10% мирового объема растворенных органических веществ между сушей и морем. углеродный (DOC) флюс. Реки несут высокие концентрации окрашенного растворенного органического вещества (РОВ), которое здесь показано на границе с водой на шельфе океана. Морские отложения представляют собой основные места разложения и захоронения ОВ в океане, в которых обитают микробы. по плотности до 1000 раз выше, чем в толще воды. Концентрации РОУ в отложениях часто на порядок выше, чем в вышележащей водной толще. Эта разница концентраций приводит к продолжающемуся диффузионному потоку и позволяет предположить, что отложения являются основным источником РОУ, выделяя 350 Тг С / год, что сопоставимо с поступлением РОУ из рек. Эта оценка основана на рассчитанных диффузионных потоках и не включает события повторного взвешивания, которые также высвобождают DOC, и поэтому оценка может быть консервативной. Кроме того, некоторые исследования показали, что геотермальные системы и просачивание нефти вносят свой вклад с предварительно состаренным DOC в глубокие океанические бассейны, но последовательные глобальные оценки общего поступления в настоящее время отсутствуют. В глобальном масштабе подземные воды составляют неизвестную часть притока DOC пресной воды в океаны. DOC в подземных водах представляет собой смесь наземных, инфильтрованных морских и микробиологических материалов, полученных на месте. Этот поток DOC в прибрежные воды может быть важным, поскольку его концентрации в грунтовых водах обычно выше, чем в прибрежной морской воде, но надежные глобальные оценки также отсутствуют.
Основные процессы, которые удаляют DOC из водной толщи океана: (1) термическое разложение, например, в подводных гидротермальных системах ; (2) пузырьковая коагуляция и биотическая флокуляция на микрочастицы или сорбция на частицы; (3) абиотическая деградация посредством фотохимических реакций ; и (4) биотическая деградация гетеротрофными морскими прокариотами. Было высказано предположение, что комбинированные эффекты фотохимической и микробной деградации представляют собой основные поглотители DOC.
Удаление стойких DOC в океане Производство фитопланктона и динамика пищевых цепей в поверхностных водах высвобождают разнообразные смесь растворенных молекул с различной реакционной способностью. Бактерии и археи используют лабильные и полу-лабильные формы DOC в поверхностных и мезопелагических водах верхнего слоя океана, оставляя после себя обширный резервуар тугоплавкого DOC (RDOC), который сохраняется в океане на протяжении тысячелетий. Океан представляет собой неоднородную среду, в которой обитает большое разнообразие микробов и физико-химических процессов, способных удалить тугоплавкий DOC, когда эти молекулы сталкиваются с условиями окружающей среды и микробами, которые могут их разлагать. Физическое перемешивание переносит огнеупорный DOC по всему океану и тем самым увеличивает вероятность его удаления. Глубоководные океанические воды могут быть вовлечены в гидротермальную циркуляцию, а связанный с ними РОУ может быть удален путем термического разложения. Тонущие частицы из верхних слоев океана высвобождают лабильный DOC (LDOC), который запускает горячие точки микробной активности и способствует удалению тугоплавких молекул. Смешивание подземных вод с солнечными водами подвергает огнеупорный DOC воздействию более высоких температур и фотохимических процессов, которые могут минерализовать и преобразовывать тугоплавкие молекулы в простые соединения (например, пируват, формальдегид) для быстрого микробного использования. Таким образом, похоже, что время жизни тугоплавких молекул в океане регулируется скоростью глобальной опрокидывающейся циркуляции (GOC). Это соотношение указывает на замедление ГПЦ может привести к увеличению размера резервуара из огнеупорного DOC, предполагая, что скорость производства постоянной огнеупорного DOC (вставка панели).Термическое разложение из DOC было обнаружено при высокой температуре гидротермальные гребни-фланги, где концентрации РОУ на выходе ниже, чем в притоке. Хотя глобальное влияние этих процессов не исследовалось, текущие данные позволяют предположить, что это незначительный сток DOC. Абиотическая флокуляция DOC часто наблюдается во время быстрых (минут) сдвигов солености при смешивании пресной и морской воды. Флокуляция изменяет химический состав DOC, удаляя гуминовые соединения и уменьшая размер молекул, превращая DOC в органические хлопья в виде твердых частиц, которые могут осаждаться и / или потребляться травоядками и питателями-фильтрами, но это также стимулирует бактериальное разложение флокулированного DOC. Воздействие флокуляции на удаление DOC из прибрежных вод сильно различается: некоторые исследования показывают, что он может удалить до 30% пула DOC, в то время как другие находят гораздо более низкие значения (3–6%;). Такие различия можно объяснить сезонными и системными различиями в химическом составе DOC, pH, концентрации катионов металлов, микробной реактивности и ионной силе.
окрашенная фракция DOC (CDOM) поглощает свет в диапазоне синего и ультрафиолетового света и, следовательно, влияет на продуктивность планктона как отрицательно, поглощая свет, который в противном случае был бы доступен для фотосинтеза, так и положительно, защищая планктонные организмы от вредного ультрафиолетового света. Однако, поскольку воздействие ультрафиолетового излучения и способность к восстановлению чрезвычайно разнообразны, нет единого мнения о том, как изменения ультрафиолетового света могут повлиять на сообщества планктона в целом. Поглощение света CDOM инициирует комплекс фотохимических процессов, которые могут влиять на химический состав питательных веществ, следов металлов и DOC, а также способствовать разложению DOC.
Фотодеградация включает преобразование CDOM в молекулы меньшего размера и менее окрашенные (например, органические кислоты) или в неорганический углерод (CO, CO2) и питательные соли (NH + 4, HPO2-4). Следовательно, это обычно означает, что фотодеградация преобразует непокорные молекулы DOC в лабильные, которые могут быть быстро использованы прокариотами для производства биомассы и дыхания. Однако он также может увеличивать CDOM за счет преобразования таких соединений, как триглицериды, в более сложные ароматические соединения, которые в меньшей степени разлагаются микробами. Более того, УФ-излучение может производить, например, активные формы кислорода, вредные для микробов. Влияние фотохимических процессов на пул DOC зависит также от химического состава, при этом некоторые исследования показывают, что недавно произведенный автохтонный DOC становится менее биодоступным, в то время как аллохтонный DOC становится более биодоступным для прокариот после воздействия солнечного света, хотя другие обнаружили обратное. Фотохимические реакции особенно важны в прибрежных водах, которые получают высокие нагрузки наземного производного РОВ, при этом примерно 20–30% наземного РОУ быстро фотодеградируется и расходуется. Глобальные оценки также предполагают, что в морских системах фотодеградация DOC производит ~ 180 Тг C год – 1 неорганического углерода, при этом дополнительные 100 Тг C год – 1 DOC становятся более доступными для микробной деградации. Другая попытка оценки глобального океана также предполагает, что фотодеградация (210 Тг C год – 1) примерно такая же, как годовое глобальное поступление DOC в реках (250 Tg C год – 1;), в то время как другие предполагают, что прямое фотодеградация превышает DOC в реках. входные данные.
Изменение состава DOC с глубиной Более точные методы измерения, разработанные в конце 1990-х годов, позволили хорошо понять, как распределяется растворенный органический углерод в морской среде как по вертикали, так и по поверхности. Теперь понятно, что растворенный органический углерод в океане имеет диапазон от очень лабильного до очень непокорного (тугоплавкого). Лабильный растворенный органический углерод в основном вырабатывается морскими организмами и потребляется на поверхности океана и состоит из сахаров, белков и других соединений, которые легко используются морскими бактериями. Упорный растворенный органический углерод равномерно распределен по толщине воды и состоит из высокомолекулярных и структурно сложных соединений, которые сложно использовать морским организмам, таких как лигнин, пыльца или гуминовые кислоты. Таким образом, наблюдаемое вертикальное распределение состоит из высоких концентраций лабильного РОУ в верхнем слое воды и низких концентраций на глубине.
Процессы окружающей среды, контролирующие очевидную сопротивляемость океаническому DOC Точки представляют молекулы DOC, а стрелки представляют физико-химические и биологические процессы, которые влияют на концентрацию DOC и молекулярный состав. В поверхностном слое океана ДОУ, полученный в результате первичной продукции, быстро реминерализуется или трансформируется в результате микробной деградации (черная стрелка), фотохимической деградации (желтая стрелка) или обмена частицами (зеленая стрелка). Лабильные компоненты удаляются в толщу воды, и DOC становится разбавленным в результате таких процессов, как обмен частиц (коричневая стрелка), растворение осадка (серая стрелка) и микробная переработка (белая стрелка), которые продолжают изменять, добавлять и / или удалять молекулы из общего пула DOC. Таким образом, очевидная стойкость DOC в глубинах океана - это возникающее свойство, которое в значительной степени контролируется экологическим контекстом.Помимо вертикального распределения, также были смоделированы и взяты образцы горизонтального распределения. В поверхностном океане на глубине 30 метров более высокие концентрации растворенного органического углерода обнаруживаются в Южно-Тихоокеанском круговороте, Южно-Атлантическом круговороте и Индийском океане. На глубине 3000 метров самые высокие концентрации находятся в глубоководных водах Северной Атлантики, где растворенный органический углерод с поверхности океана с высокой концентрацией удаляется на глубину. В то время как в северной части Индийского океана наблюдается высокий РОУ из-за высокого потока пресной воды и отложений. Поскольку временные масштабы горизонтального движения по дну океана составляют тысячи лет, тугоплавкий растворенный органический углерод медленно расходуется на своем пути из Северной Атлантики и достигает минимума в северной части Тихого океана.
Растворенное органическое вещество представляет собой гетерогенный пул из тысяч, а возможно, и миллионов органических соединений. Эти соединения различаются не только по составу и концентрации (от пМ до мкМ), но также происходят из различных организмов (фитопланктон, зоопланктон и бактерии) и окружающей среды (наземная растительность и почвы, прибрежные экосистемы) и, возможно, были произведены недавно или тысячи лет назад. Более того, даже органические соединения, происходящие из одного источника и одного возраста, могли быть подвергнуты различным историям обработки до накопления в одном и том же пуле РОВ.
РОВ внутреннего океана представляет собой сильно модифицированную фракцию, которая остается после лет воздействия солнечного света, использования гетеротрофами, флокуляции и коагуляции, а также взаимодействия с частицами. Многие из этих процессов в пуле DOM зависят от соединения или класса. Например, конденсированные ароматические соединения обладают высокой светочувствительностью, тогда как белки, углеводы и их мономеры легко усваиваются бактериями. Микробы и другие потребители избирательны в отношении типа используемого РОВ и обычно предпочитают одни органические соединения другим. Следовательно, модель DOM становится менее реактивной, поскольку ее постоянно переделывают. Другими словами, пул DOM становится менее лабильным и более устойчивым с деградацией. По мере доработки органические соединения постоянно добавляются в общий пул DOM путем физического смешивания, обмена с частицами и / или производства органических молекул сообществом потребителей. Таким образом, изменения состава, которые происходят во время разложения, являются более сложными, чем простое удаление более лабильных компонентов и результирующее накопление оставшихся менее лабильных соединений.
Устойчивость к растворенному органическому веществу (т. Е. Его общая реакционная способность по отношению к разложению и разложению). / или использование), следовательно, является эмерджентным свойством. Восприятие сопротивляемости РОВ изменяется во время разложения органического вещества и в сочетании с любым другим процессом, который удаляет или добавляет органические соединения в рассматриваемый пул РОВ.
DOC также облегчает транспортировку металлов в водных системах. Metals form complexes with DOC, enhancing metal solubility while also reducing metal bioavailability.
 | Wikimedia Commons has media related to Dissolved organic carbon. |
