回顾比率

海水不仅仅是盐。海洋化学是粒子、离子和营养物质的复杂混合物。一个多世纪以来，科学家们相信某些离子比率在空间和时间上保持相对恒定。

但现在，经过10年的研究，一项跨国研究驳斥了这一假设。加州大学圣塔芭芭拉分校生态、进化和海洋生物学副系主任Debora iglesas – rodriguez教授和她的同事们发现，三种关键元素的海水比例在海洋中是不同的，这意味着科学家们将不得不重新检查他们的许多假设和模型。研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。

钙、镁和锶(Ca、Mg和Sr)是海洋化学中的重要元素，参与了许多生物和地质作用。例如，许多不同的动物和微生物利用钙来构建它们的骨架和外壳。这些元素通过河流和构造特征(如热液喷口)进入海洋。它们被珊瑚、浮游生物和海洋沉积物等生物吸收。

第一次接近现代海水的成分发生在130多年前。进行这项研究的科学家得出的结论是，尽管各地有细微的差异，公海水域中主要离子的比率几乎是恒定的。

从那时起，研究人员普遍接受了这个观点，而且它很有道理。基于这些元素在海洋中的缓慢更替——大约数百万年——科学家们长期认为这些离子的比率将在较长一段时间内保持相对稳定。

Iglesias-Rodriguez表示:”这篇论文的主要讯息是，我们必须重新审视这些比率。”“我们不能继续根据这些元素的居住时间来做出我们过去所做的假设。”

早在2010年，伊格莱西亚斯-罗德里格斯参加了一次在豪猪深海平原(Porcupine Abyssal Plain)的考察，该平原位于北大西洋海底，位于欧洲西部。她邀请了她以前的一个学生，这篇论文的第一作者马里奥勒布拉托(Mario Lebrato)，他当时正在攻读博士学位。

他们的研究分析了不同深度水的化学成分。勒布拉图发现，他们的样品中Ca、Mg和Sr的比例与他们的预期相差很大。这个发现很有趣，但是数据只来自一个地方。

在接下来的9年里，勒布拉图对这些元素的比例进行了一次全球调查。包括伊格莱斯亚斯-罗德里格斯(Iglesias-Rodriguez)在内的科学家们在79次航行中收集了1100多个水样，范围从海洋表面到6000米深。这些数据来自10个国家的14个生态系统。为了保持一致性，所有的样品都是由一个人在一个实验室里处理的。

该项目的结果推翻了该领域130年前关于海水化学性质的假设，揭示了这些离子的比例在整个海洋中变化很大。

长期以来，科学家们一直在利用这些比率来重建过去的海洋状况，比如温度。伊格莱斯亚斯-罗德里格斯解释说:“主要的含义是，我们一直在进行的古重建工作必须重新进行，因为环境条件对这些比例有很大的影响，而这些比例一直被忽视了。”

海洋学家不能再假设他们拥有的过去海洋化学数据代表了整个海洋。很明显，他们只能从这些信息推断出地区的情况。

这一启示对现代海洋科学也有影响。海水中Mg与Ca的比例对贝壳的组成有影响。例如，较高的镁含量会使贝壳更容易被溶解，这是一个持续存在的问题，因为不断增加的二氧化碳水平会逐渐使海洋酸化。伊格莱西亚斯-罗德里格斯说:“从生物学角度来说，在一定程度上确定这些比率是很重要的。”

伊格莱西亚斯-罗德里格斯的最新项目专注于将岩石溶解作为一种对抗海洋酸化的方法。她正在研究用橄榄石和碳酸盐岩等碎石来降低海水的酸度。这种干预可能会改变水中离子的平衡，这是值得考虑的。由于气候变化持续不减，这种干预可以帮助控制小区域的酸性，比如珊瑚礁。