关于西北太平洋西部海区和东京湾、伊势湾和英虞湾等内湾以及靠近本州沿岸海区表面海水中的钒,有菅原等(1956)的研究结果。据此,西北太平洋的西部海区表层水的钒含量为1,5微克/升。另一方面,日本东北地方和关东地方的太平洋沿岸与内湾等地12个试样的含量平均值为2.0微克/升,并可看出外洋水的钒浓度,具有比沿岸水的浓度值低的趋势。此外菅原、岡部(1966)测定了印度洋东北部海区约60个地点的表层水的钒;并与南大洋表面海水钒浓度值,作了对比研究。结果印度洋含钒平均值为2.1微克/升。该值比北太平洋西部海区稍高。而与南冰洋表层海水含量大致相同。这样就逐渐阐明了外洋表层水中钒浓度值分布的高低顺序,但其在垂直方向上的分布与海洋学的诸条件的关系几乎尚不了解。作为考察之例,可举出如下的结果。
在这方面有岡部、森永(1969)关于由菲律宾东部海区通过台湾东部,经过冲绳本岛和奄美大岛的西部海区,并由九州的南部穿过太平洋到三陆外海的黑潮及其邻接海区钒的垂直分布及其变化的研究结果。
表3.35 黑潮及其邻接海区钒的平均含量
位置 | 试样数 | V | |||
(微克/升) | (微克原子/升/‰*10-3) | ||||
黑潮海区
|
34°-39°N 30°-31°N 29°-30°N 29°-30°N 25°-36°N 27°N 12°-23°N |
143°-148°E 129°-130°E 130°-132°E 127°-130°E 126°-127°E 126° 119°-130°E |
55 100 37 15 31 26 55 |
1.84±0.17 1.99±0.28 1.82±0.19 1.66±0.09 1.73±0.12 1.18±0.15 1.40±0.16 |
1.87±0.14 2.01±0.27 1.85±0.19 1.71±0.08 1.78±0.13 1.21±0.15 1.43±0.14 |
东海 |
26°-28°N 37°16'N |
122°-125°E 135°03'E |
27 15 |
1.98±0.22 1.92±0.19 |
2.03±0.22 1.99±0.20 |
日本海 |
41°18'N 41°02'N |
136°39'E 132°12'E |
22 22 |
1.77±0.16 1.72±0.17 |
1.86±0.17 1.79±0.17 |
在菲律宾诸岛东部海区和冲绳岛西部的黑潮潮主流,V/Cl比值分别为1.43×10-3和1.21×10-3,而奄美大岛西部海区、九州南部和三陆外海以及随黑潮北上,其比值变高,显示比值为1.71-1.87×10-3。推测这种现象可能是由于由邻近黑潮海区向黑潮流出V/Cl比值高的海水与之混合,以及由生物代谢所致。支持这种推测的事实是,东海该该比值为2.03×10-3这样的高值。虽然说明东海钒含量高的资料还不充分,可是,该海区应属于大陆架,此外还必须考虑由大陆流入的水和沿岸流等所造成的影响。其次就生物代谢的作用作若干考察。就与海洋性生物的含钒量有关的结果来看,浮游动植物和海洋性生物中的钒含量,相对于干重分别为10-25ppm和53-98ppm。以海水中的钒含量计算浓缩系数,则为290-2100和2300-4000.具有这样浓缩系数的浮游动植物的代谢对含钒量的影响,是应予考虑的第一个问题,但另一方面还必须考虑这些海洋性生物的分解速度。这是留待解决的问题。
其次,考察关于寒流区钒的分布与变化。鄂霍次克海是由千岛群岛把它与西北太平洋区分开的边缘海之一,通过该岛的各水道以及宗谷海峽使鄂霍茨克海与外海进行海水交换。由于鄂霍茨克海从秋到冬受强的季风影响,所以对流发达,并形成-1.5°C左右的表层水,一旦结冰盐度就增加,对流层的厚度亦增大,这就构成中层冷水的起源,并以水深50-70米为中心。岡部、石川(1968)测定了从鄂霍次克海萨哈林到堪察加半岛钒的垂直分布。冬季结冰时,该海区表层水的钒浓度值在1.0微克/升以下,但随水深的增加钒含量变高,而在中层冷水附近,则为1.6微克/升。进而在300米层附近为2.0微克/升。再深,其值更低,为1.5微克/升。中层冷水团的钒比水团上层及水团下层的浓度都大,这种现象是有意义的,但其机制尚不明了。
在骏河湾里头有富士川和狩野川等河水汇于湾中。岡部、森永(1968)曾报道该河口海区钒的动态。因大量源于富士火山地带的涌泉水(钒含量37~85微克/升)纳入于富士川和狩野川之中,所以靠近其河口处的河水中钒含量为11-17微克/升。流入的河水与海水扩散混合,在距河口约为2千米的洋面,其氯度约为19‰,钒含量约为2微克/升,这显示了外洋水的组成情况。即钒被海水稀释,随氯度增加而钒减少。这个事实与测定河水与海水混合试样里钒和氯度的实验结果是一致的,由此上述事实可用河水与海水混合稀释来解释。
各大洋海水中钼含量的变化都比钒小。嘗原和岡部测定了西北太平洋、日本列岛周围海区、南太平洋、东南亚各海区,直到印度洋和南冰洋钼的表层分布及垂直分布,测得其值变化于8.5-12.2范围内,平均值为10.9微克/升。这些测定值都是没经过滤直接分析海水中的钼而得到的,也没有考虑海水中的浮游悬浊物。为弄清两者的影响关系,由相模湾及其南方海区的三个地点,近而由东中国海与太平洋四个地点,从100升以上的大量海水中滤出浮游悬浮物,进行钼的定量分析。海水中浮游悬浮物量随海域不同而有显著的変化,而过滤的海水与没有过滤滤的海水,其含钼量之差为0.1-0.3微克/升,与定量误差(土2%)大致相等。这些结果能说明,除了海洋性动植物、浮游生物之外,由陆地上的河水、风和波浪等搬运来的粘土矿物以及由硅酸盐风化残留物而来的浮游悬浮物的分解,即使能往海水中放出钼,其比例也是小的。因此,关于引起钼含量发生变化的主要因素,除此以外还应该考虑海洋学的环境。作为其中一例,如在钒项所叙述的,其在鄂霍茨克海中的分布属之。
就从库页岛直到堪察加半岛沿51°N线的四个地点钼的垂直分布来看,除冬季不结冰的一个地点外,在其它三个地点的50-100米层上能发现11-15微克/升的高值。外洋中的垂直变化很少,其含量为10微克/升左右。与此相反,鄂霍茨克海中层冷水的下层钼含量变化极大。这种现象虽一般认为与寒冷期结冰密切相关,但至今尚未搞清。
河口海区钼的分布与钒的分布情况完全相反。随河水与海水的混合比(1/Cl)变小,从河水铺的含量0.7微克/升,向外海大致成直线增加到约12微克/升。把河水与海水以各种比例混合,所得到试样的实验结果,反映出流入骏河湾内部的富士川和狩野川河口海区钼含量的变化趋势,与钒的情况完全相同,如果除去这种特殊的海洋环境,外洋水中的钼含量约为10微克/升,比其它微量金属(钒、铜、锌)高一位数量级。这个事实被想像为,钼与其它微量金属在海水中的存在状态与行为有特异之处。这里关于这一点作若干考察。地壳中元素的丰度值,钒是0.15,铜0.004,锌0.008,钼是0.0013,此外在陆地水中钒是1.0微克/升,铜是1.4微克/升,锌是0.5微克/升,是0.6微克/升,钼比其它元素的存在量小。其次,考虑这些金属元素在海水的pH条件下于海水中生成胶体粒子的可能性,以及认为吸附在其它悬浮物上共沉淀而由海水逃逸,此时完全可以想像,胶体粒子的生成和共沉作用各有难易之分,海水中残存的量亦各有不同。如就这种捕集共沉率的研究成果来看,则在接近海水的pH值条件下,钒和钨的共沉率为95-100%,与此相反,钼的共沉率仅为10%。由此可以认为,成年累月地由陆地搬运到海洋的元素中,钒相对钼来说,它选择地沉于海底,而钼则相反,在海水中积累下来。这个事实也反映在海底沉积物中钒比起钼来相对地被浓缩。
深海沉积物中钒为10-330ppm,平均为186ppm,而钼则显示出较小的值,为2-32ppm,平均8ppm。