海水中碘的特性是,盡管其濃度比氟和硼更低,但其平均停留時間為1.1×106年,反倒比氟以及硼為大(參看表3.10)。由這些事實可以設(shè)想,碘即使不到到Cl-和SO-24那樣程度,從海水中沉淀出來也是比較難的。并且按三宅(1963)等的意見,因為降水中的碘在紫外線的作用下,幾乎全部由海水中蒸發(fā)掉(參看表3.12),所以海水中的碘越發(fā)難以沉積。這與沉積巖中碘的濃縮率率(參看表3.13)為5-30即相當(dāng)?shù)偷氖聦嵪嘁恢?。但眾所周知,碘在海藻中能很好地濃縮,在硅藻中,其濃縮系數(shù)竟達400-4000之多(參看表3.13),因此可以設(shè)想碘易受生物活動的影響。
表3.12 每年供給大氣閣的碘量(三宅,1963)
供源 | I2量(克/年) |
火山活動 |
1.2*109 |
有機物分解 |
1.0*108 |
煤、石油的燃燒 |
5*109 |
海水飛沫 |
5*109 |
海洋蒸發(fā) |
5*109 |
表3.29中示出了海水中碘的主要測定值。像碘這樣的微量成分,其濃度變化很大,因為遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過與氯度大小相關(guān)的濃度變化,所以除極端的情況外,沒有必要考慮氯度比。即使表3.29中所列的過去的測定值不大可靠,但仍能顯示出海水中碘的濃度不僅在太平洋、印度洋和南極海有明顯的不同,就是在各大洋內(nèi)部也由于海區(qū)的不同而而有明顯的差別。
海水中的碘以碘離子(I-)和碘酸根離子(IO-3)存在。按菅原等(1957,1962)的意見,表層海水中碘離子占總碘的20-40%,并且由于海區(qū)不同,而呈現(xiàn)特征性的分布。表層海水中的分布示于表3.30。碘碘的垂直分布表現(xiàn)更為復(fù)雜的變化,表3.31中示其一例。
引起上述碘分布的原因,雖然還沒有很好研究,可是太平洋表層水含碘量比其它大洋少,這似乎是(特別別是在北太平洋),由于處于陸水供應(yīng)不太多的內(nèi)部位置,水長期停滯;以及與南極周圍海區(qū)比較,溫度高、日照也強,因此碘易蒸發(fā)等等原因造成的。此外,在西北太平洋,由赤道到高緯度總
碘增多,這似乎是與B/Cl比值是一致的(參看硼項),并表現(xiàn)出碘受海面面蒸發(fā)日照等的影響。
關(guān)于海水中I-和IO-3的氧化還原平衡,可按硫的的情況同樣地計算平衡濃度。因為碘酸的解離常數(shù)KIO3在25°C下為:
KIO3=﹝IO-3﹞﹝H+﹞/﹝HIO3﹞=0.19
所以可以認(rèn)為,在海水pH下幾乎僅以IO-3離子存在。因而碘化物的總濃度與碘酸的總濃度之比可用下式給出:
log|I|/|IO3|=log﹝I-﹞/﹝IO-3﹞=-12.53-1.5log(O2)
因此,如有可測的溶解氧(>0.01毫升/升)存在,|I|/|IO3|就變?yōu)?0-9.33-10-13.57,碘酸應(yīng)占絕對的優(yōu)勢。然而,實際上如表3.31所示,作為整體﹝I-﹞/﹝IO-3﹞隨隨溶解氧的減少而增加,但﹝I-﹞/﹝IO-3﹞在0.1~10之間,可以說實際海水處于非平衡狀態(tài)。這就意味著,其一可能是由于I-離子氧化反應(yīng)的反應(yīng)速度小,同時還可能IO-3離子的還原是由特種機制引起的,或者還有I離子連續(xù)供給問題。關(guān)于這一點,最近角皆(1969)等表明,在生物體內(nèi),硝酸還原時,碘酸也同時被還原,與生物對碘的濃縮系數(shù)很高這一點一起考慮,意義很深。