【摘 要】
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海水溶解无机碳(Dissolved Inorganic Carbon, DIC)是表征海水碳酸盐体系的四大参数之一,也是海洋碳循环和海洋酸化研究的基础数据。目前,海水DIC数据的获取主要依靠科考船采集
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海水溶解无机碳(Dissolved Inorganic Carbon, DIC)是表征海水碳酸盐体系的四大参数之一,也是海洋碳循环和海洋酸化研究的基础数据。目前,海水DIC数据的获取主要依靠科考船采集离散的样品进行分析,由此得到的数据时空分辨率低,无法满足当前海洋科学研究的需求。采用原位仪器进行长时间系列观测是获取高时间分辨率海水DIC数据的最佳手段。目前仍鲜有DIC原位测定仪的报道。本论文研制了原位DIC测定仪(In Situ Analyzer of Dissolved Inorganic Carbon,ISA-DIC),并在实验室、室外水池和海上对其进行性能测试。主要研究内容和结果如下:
(1)以分光光度法测定pH的原理为基础,采用八通阀切换流路的方式酸化海水,并以透气性能良好的Teflon AF2400管制作二氧化碳平衡器,利用自制的以LED(Light Emitting Diode,LED)为光源的分光系统测定Teflon AF2400管内指示剂溶液的pH,研制了ISA-DIC。所研制测定仪的重量为6.5 kg,功耗约4.1W。仪器测定单个样品消耗指示剂溶液约80μL、盐酸100μL,耗时6min。露天水池中10天的测试结果表明测定仪的精密度为±4.2μmol/kg,其测定结果与红外吸收法(标准方法)的测定结果之间的符合程度即准确度为1.7士7.8μmol/kg,未观察到显著的信号漂移。在三亚海域的原位海试实验中,ISA-DIC完全正常工作,获得了31天的原位观测数据,但准确度仅为23.7±27.7μmol/kg。
(2)针对仪器存在的不足,对ISA-DIC的八通阀控制器及海水泵进行改进,并测试其性能。结果表明,ISA-DIC在实验室的精密度为士2.5μmol/kg。在7天的三亚海试中,ISA-DIC完全正常工作,准确度为8.9±15.5μmol/kg。这些结果说明,改进后的ISA-DIC的性能得到明显的改善,尤其是准确度和可靠性。总之,本论文成功研制了可用于实际海洋环境中海水DIC的长时间系列观测的原位DIC分析仪,其具有重量轻、功耗低和精密度高的特点,但准确度还需进一步提高。
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