Địa hóa học
Dấu vết kim loại trong đại dương

Kim loại dấu vết dễ dàng tạo thành phức chất với các ion chính trong đại dương, bao gồm hydroxide, cacbonat và chloride và sự thay đổi hóa học của chúng thay đổi tùy thuộc vào việc môi trường bị oxy hóa hay khử. Benjamin (2002) định nghĩa các phức kim loại có nhiều loại phối tử, trừ nước, là phức chất phối tử. Trong một số trường hợp, một phối tử chứa nhiều hơn một nguyên tử nhà tài trợ, tạo thành các phức chất rất mạnh, còn được gọi là chelate (phối tử là chelator). Một trong những chất thải sắt phổ biến nhất là EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), có thể thay thế sáu phân tử nước và tạo liên kết mạnh với các kim loại có cộng hai điện tích. Với sự phức tạp mạnh hơn, hoạt động thấp hơn của ion kim loại tự do được quan sát. Một hậu quả của khả năng phản ứng thấp hơn của các kim loại phức so với cùng nồng độ của kim loại tự do là sự thải sắt có xu hướng ổn định kim loại trong dung dịch nước thay vì trong chất rắn.
Nồng độ của các kim loại vi lượng cadmium, đồng, molybdenum, mangan, rhenium, uranium và vanadi trong trầm tích ghi lại lịch sử oxy hóa khử của các đại dương. Trong môi trường nước, cadmium (II) có thể ở dạng CdCl+(aq) trong nước oxic hoặc CdS (s) trong môi trường khử. Do đó, nồng độ Cd cao hơn trong trầm tích biển có thể chỉ ra các điều kiện tiềm năng oxy hóa khử thấp trong quá khứ. Đối với đồng (II), một dạng phổ biến là CuCl+ (aq) trong môi trường oxic và CuS (s) và Cu2S trong môi trường giảm. Môi trường nước biển giảm dẫn đến hai trạng thái oxy hóa có thể là đồng, Cu (I) và Cu (II). Molypden có mặt ở trạng thái oxy hóa Mo (VI) dưới dạng MoO42-(aq) trong môi trường oxic. Mo (V) và Mo (IV) có mặt trong các môi trường giảm ở dạng MoO2+(aq) và MoS2(s). Rhenium có mặt ở trạng thái oxy hóa Re (VII) dưới dạng ReO4- trong điều kiện oxi, nhưng bị khử thành Re (IV) có thể tạo thành ReO2 hoặc ReS<phụ>2. Uranium ở trạng thái oxy hóa VI trong UO2(CO3)34- (aq) và được tìm thấy ở dạng rút gọn UO2(s). Vanadi ở một số dạng ở trạng thái oxy hóa V (V); HVO42- và H2 VO4-. Các dạng rút gọn của nó có thể bao gồm VO2+, VO(OH)3- và V(OH)3. Sự thống trị tương đối của các loài này phụ thuộc vào pH.
Các kim loại có dấu vết phân phối chất dinh dưỡng có liên quan chặt chẽ với các chu kỳ bên trong của chất hữu cơ hạt, đặc biệt là sự đồng hóa bởi sinh vật phù du. Nồng độ hòa tan thấp nhất của các kim loại này là ở bề mặt đại dương, nơi chúng bị đồng hóa bởi sinh vật phù du. Khi hòa tan và phân hủy xảy ra ở độ sâu lớn hơn, nồng độ của các kim loại vi lượng này tăng lên. Thời gian lưu trú của các kim loại này, chẳng hạn như kẽm, là vài nghìn đến một trăm nghìn năm. Cuối cùng, một ví dụ về kim loại vi lượng được nhặt rác là nhôm, có tương tác mạnh với các hạt cũng như thời gian cư trú ngắn trong đại dương. Thời gian cư trú của kim loại vi lượng nhặt rác là khoảng 100 đến 1000 năm. Nồng độ của các kim loại này cao nhất xung quanh trầm tích đáy, thủy nhiệt và sông. Đối với nhôm, bụi khí quyển cung cấp nguồn đầu vào bên ngoài lớn nhất vào đại dương.
Sắt và đồng cho thấy sự phân phối lai trong đại dương. Họ bị ảnh hưởng bởi tái chế và nhặt rác dữ dội. Sắt là một chất dinh dưỡng hạn chế trong các khu vực rộng lớn của đại dương, và được tìm thấy rất nhiều cùng với mangan gần lỗ thông thủy nhiệt. Ở đây, nhiều kết tủa sắt được tìm thấy, chủ yếu ở dạng sulfide sắt và các hợp chất oxyhydroxide sắt bị oxy hóa. Nồng độ của sắt gần lỗ thông thủy nhiệt có thể lên tới một triệu lần nồng độ được tìm thấy trong đại dương mở.
Sử dụng các kỹ thuật điện hóa, có thể chỉ ra rằng các kim loại vi lượng hoạt tính sinh học (kẽm, coban, cadmium, sắt và đồng) bị ràng buộc bởi các phối tử hữu cơ trong nước biển bề mặt. Những phức chất phối tử này phục vụ để giảm khả dụng sinh học của kim loại vi lượng trong đại dương. Ví dụ, đồng, có thể độc hại đối với thực vật phù du đại dương và vi khuẩn, có thể tạo thành phức hợp hữu cơ. Sự hình thành của các phức hợp này làm giảm nồng độ của các phức vô cơ sinh học đồng có thể gây độc cho sinh vật biển ở nồng độ cao. Không giống như đồng, độc tính kẽm trong thực vật phù du biển thấp và không có lợi thế nào trong việc tăng liên kết hữu cơ của Zn2+. Ở những vùng có chất diệp lục thấp, chất dinh dưỡng thấp, sắt là chất dinh dưỡng hạn chế, với các loài chiếm ưu thế là các phức hữu cơ mạnh của Fe (III).