《海水中碳酸根的原位測定方法研究》是依託廈門大學，由馬劍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：海水中碳酸根的原位測定方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馬劍
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海水中碳酸根濃度是計算碳酸鈣飽和度、描述海洋鈣化生物的礦化速率、方解石/文石的溶解速率和海水碳酸鹽體系的重要參數。現有的碳酸根數據大多由間接法、即通過測定CO2系統的其他參數推導獲得，因此其他參數測定中存在的問題和誤差將進一步放大。而碳酸根的直接測定法的自動化程度低、無法現場原位套用。本項目將針對該領域的薄弱環節，研究二價鉛離子和不同濃度碳酸根快速反應時的實時紫外吸收光譜，建立海水中碳酸根測定的原位自動分析方法，現場獲取高解析度的水柱垂直剖面碳酸根濃度數據，為海洋碳循環和海洋酸化研究提供技術支持。研究內容包括：從紫外光譜圖上提取碳酸根與鉛反應的瞬時信息，用於計算碳酸根濃度；研究試劑、溫度、壓力等因素對反應的影響，提出最佳化值和校正方程；採用流動分析和多波長檢測等先進技術，設計快速回響、高精度的碳酸根原位剖面儀，現場監測全水柱碳酸根濃度的變化過程等。
結題摘要
海水中碳酸根濃度是計算碳酸鈣飽和度、描述海洋鈣化生物的礦化速率、方解石/文石的溶解速率和海水碳酸鹽體系的重要參數。現有的碳酸根數據大多由間接法、即通過測定CO2系統的其他參數推導獲得，因此其他參數測定中存在的問題和誤差將進一步放大。而碳酸根的直接測定法的自動化程度低、無法線上分析。本項目針對該領域的薄弱環節，研究二價鉛離子和不同濃度碳酸根快速反應時的實時紫外吸收光譜，建立海水中碳酸根測定的自動分析方法和儀器，現場獲取高解析度的碳酸根濃度數據。實驗室測試表明，該儀器測定人工海水樣品的精密度為1.1%（n=13）。在珊瑚飼養缸的現場觀測實驗中，儀器測定結果與總鹼度和溶解無機碳計算值的偏差為-2.4±15.7 μmol/kg （n=14）。該儀器在南中國海用於近兩周的海水錶層走航測定及兩個剖面離散樣品的現場分析，在實驗前期測定結果偏差分別為-0.5±5.0 μmol/kg（n=31，走航樣品）和2.1±5.7 μmol/kg（n=22，垂直剖面樣品），實驗後期偏差有增大趨勢。航次後針對此現象的可能原因進行了分析，發現通過最佳化測定程式和儀器現場校正可以提高數據質量。使用改進後的碳酸根自動分析儀在墨西哥灣、美國東岸等海域進行走航觀測，走航期間儀器運行狀態良好，獲得了大量碳酸根的濃度數據，為海洋酸化等的研究提供重要的數據支撐。此外，在本項目的支持下，海水中其他參數自動測定方法也取得較大進展，如pH、磷酸鹽、銨氮、硝氮、亞硝氮、六價鉻等。這些參數自動測定方法的建立對於海洋碳循環、海洋酸化等的研究具有重要意義，同時這一系統的成功套用，為碳酸根的現場測定打下基礎。在本項目的資助下，申請人已正式發表高水平第一或者通訊作者SCI論文8篇，其中包括JCR 1區論文1篇，2區論文5篇，3區論文2篇。以上論文本基金均有標註。此外，申請人設計組裝了6台可套用於現場分析的自動化儀器，授權專利4項，做到創新與實用並重。
