《沉積物-海水界面氧與pH兩維分布的雙螢光感測技術研究》是依託中國海洋大學，由於新生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：沉積物-海水界面氧與pH兩維分布的雙螢光感測技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：於新生
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
沉積物的表層成岩作用和物質輸送在生物地球化學循環起著重要作用，底棲生物擾動和生理活動加速了孔隙水與上覆水之間的物質交換和能量流動、改變了沉積物-海水界面營養鹽、金屬元素及有機物的傳輸通量和轉化過程。然而，目前人類對底棲生物擾動在表層沉積物礦化調節作用及對整個生物地球化學循環貢獻的認識還處於猜測和定性的階段，缺乏令人信服的定量化解釋。本項目針對平面螢光感測技術在沉積物-海水界面的兩維動態變化原位觀測中的若干關鍵問題，開展高靈敏度感測機理的基礎研究、成像方法與感測器結構的技術研究、兩維溶解氧與pH 實時觀測與性能測試的套用研究，皆在研製出沉積物-海水界面雙重組分同時檢測的高解析度平面螢光化學感測系統原型，為進一步認識海洋生物擾動對沉積環境的影響及生物地球化學循環的貢獻提供新視角和資料；為我國海洋生物地球化學研究、環境問題決策提供新的參數和依據。
結題摘要
傳統海底原位觀測感測器無法同時實現水平和垂直方向的微觀異質性變化實時觀測，制約了對海底界面及沉積物對沉降顆粒的氧化還原作用、海底細菌及微生物對有機質的氧化途徑及早期成礦影響、以及沉積物中污染物的分解與變化機制等一系列關鍵科學問題的深入了解。為解釋這些錯綜複雜的相互作用科學問題，其核心途徑之一是獲取多要素、多時空解析度的連續觀測資料，特別是高時空解析度的化學指標動態變化過程。 本項目圍繞著現場獲取亞毫米級兩維空間生物地球化學資料所面臨的挑戰性難題，以溶解氧、pH值檢測為切入點，重點開展了沉積物-海水界面微觀尺度的定量原位觀測與分析方面的研究，為獲取沉積物-水界面複雜梯度動態提供準確數據資料建立了新技術新方法，通過4年取得了如下的進展：（1）建立了基於比率法的高時空解析度溶解氧、pH值兩維實時測量光化學感測系統原型，實現了空間解析度可達微米級、時間解析度為20秒的兩維測量體系；（2）以新材料和新方法為理論依據，探索了金屬配合物選擇、摻雜納米顆粒修飾、納米纖維制模等改性處理方法，為高靈敏度、快回響時間的平面感測膜的構建提供了理論依據和技術方法；（3）探索了多組分直接同步測量的新方法，實現了複雜海水中溶解氧、pH值雙參數同時測量感測膜與定量分析方法，為水下兩維空間多參數同步實時觀測提供了新思路；（4），建立了平面光極化學感測器校準平台與分析系統，並套用於沉積物-水界面氧交換及傳輸機制的觀測與分析研究，為新型平面光極感測器的構建提供了理論與技術依據。 海洋科學研究的特點在於任何新的科學理論提出及及科學問題的認識都依賴於先進觀測技術，以獲取精確、高解析度、大空間尺度和長時序的資料。本項目完成的雙參數、兩維現場觀測新方法，為實現高時空分辨原位觀測提供了理論依據和技術方法，對實現海洋邊界層生物地球化學研究的源頭創新，為沿海環境問題與管理提供依據都具有重要意義。
