海水中碘的特性是,尽管其浓度比氟和硼更低,但其平均停留时间为1.1×106年,反倒比氟以及硼为大(参看表3.10)。由这些事实可以设想,碘即使不到到Cl-和SO-24那样程度,从海水中沉淀出来也是比较难的。并且按三宅(1963)等的意见,因为降水中的碘在紫外线的作用下,几乎全部由海水中蒸发掉(参看表3.12),所以海水中的碘越发难以沉积。这与沉积岩中碘的浓缩率率(参看表3.13)为5-30即相当低的事实相一致。但众所周知,碘在海藻中能很好地浓缩,在硅藻中,其浓缩系数竟达400-4000之多(参看表3.13),因此可以设想碘易受生物活动的影响。
表3.12 每年供给大气閣的碘量(三宅,1963)
供源 | I2量(克/年) |
火山活动 |
1.2*109 |
有机物分解 |
1.0*108 |
煤、石油的燃烧 |
5*109 |
海水飞沫 |
5*109 |
海洋蒸发 |
5*109 |
表3.29中示出了海水中碘的主要测定值。像碘这样的微量成分,其浓度变化很大,因为远远超过与氯度大小相关的浓度变化,所以除极端的情况外,没有必要考虑氯度比。即使表3.29中所列的过去的测定值不大可靠,但仍能显示出海水中碘的浓度不仅在太平洋、印度洋和南极海有明显的不同,就是在各大洋内部也由于海区的不同而而有明显的差别。
海水中的碘以碘离子(I-)和碘酸根离子(IO-3)存在。按菅原等(1957,1962)的意见,表层海水中碘离子占总碘的20-40%,并且由于海区不同,而呈现特征性的分布。表层海水中的分布示于表3.30。碘碘的垂直分布表现更为复杂的变化,表3.31中示其一例。
引起上述碘分布的原因,虽然还没有很好研究,可是太平洋表层水含碘量比其它大洋少,这似乎是(特别别是在北太平洋),由于处于陆水供应不太多的内部位置,水长期停滞;以及与南极周围海区比较,温度高、日照也强,因此碘易蒸发等等原因造成的。此外,在西北太平洋,由赤道到高纬度总
碘增多,这似乎是与B/Cl比值是一致的(参看硼项),并表现出碘受海面面蒸发日照等的影响。
关于海水中I-和IO-3的氧化还原平衡,可按硫的的情况同样地计算平衡浓度。因为碘酸的解离常数KIO3在25°C下为:
KIO3=﹝IO-3﹞﹝H+﹞/﹝HIO3﹞=0.19
所以可以认为,在海水pH下几乎仅以IO-3离子存在。因而碘化物的总浓度与碘酸的总浓度之比可用下式给出:
log|I|/|IO3|=log﹝I-﹞/﹝IO-3﹞=-12.53-1.5log(O2)
因此,如有可测的溶解氧(>0.01毫升/升)存在,|I|/|IO3|就变为10-9.33-10-13.57,碘酸应占绝对的优势。然而,实际上如表3.31所示,作为整体﹝I-﹞/﹝IO-3﹞随随溶解氧的减少而增加,但﹝I-﹞/﹝IO-3﹞在0.1~10之间,可以说实际海水处于非平衡状态。这就意味着,其一可能是由于I-离子氧化反应的反应速度小,同时还可能IO-3离子的还原是由特种机制引起的,或者还有I离子连续供给问题。关于这一点,最近角皆(1969)等表明,在生物体内,硝酸还原时,碘酸也同时被还原,与生物对碘的浓缩系数很高这一点一起考虑,意义很深。