[發明專利]一種海氣二氧化碳通量測量裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201010196352.0
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN101852723A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 王桂芬;葉海彬;孫兆華;曹文熙;楊躍忠
• 申請（專利權）人: 中國科學院南海海洋研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N1/14;G01N1/24;G01L11/02;G02B6/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

技術領域

本發明涉及海氣測量領域，特別是一種海氣二氧化碳通量測量裝置及其測量方法。

背景技術

陸地或海洋與大氣之間的能量和物質交換的定量研究是生物地球化學循環的重要內容，海氣間的氣體交換通量特別是CO₂交換通量的監測、估算對我們深刻理解碳的生物地球化學循環以及全球氣候變遷有重大意義。

現有技術條件下，海氣CO₂通量難以直接用儀器測定。目前，得到國際上認可的、廣泛采用的計算海氣CO₂通量方法是海氣界面CO₂分壓差法。該方法采用表層海水及海表大氣中的CO₂分壓值之差，結合海氣界面氣體交換速率對CO₂交換通量進行估算。具體可用式1表示。

(式1)

式1中F是CO₂在海-氣界面的凈通量，為CO₂在海水中的溶解度，是溫度和鹽度的函數；k是界面氣體傳輸速率，是風速(u)和斯密特數(S_c)的函數。

目前CO₂分壓測量一般采用水氣平衡-非色散紅外測量法，該法由于采用的儀器昂貴、操作復雜、功率消耗巨大等缺陷，目前主要用于船載走航測量中。

近年來，基于酸堿指示劑和光纖技術的CO2分壓測量傳感器已取得較大的進步。該技術高精度、快響應、低功耗、高信價比，既適合于船載走航測量，又適合于長期原位測量，將是CO₂分壓測量技術的發展方向。

基于酸堿指示劑和光纖技術的CO₂分壓測量傳感器的基本原理是利用選擇透過性膜將待測樣品和指示劑緩沖溶液分開，待測樣品中的CO₂滲透通過此膜，與膜另一側的指示劑緩沖溶液達到新的平衡，通過測定指示劑酸態和堿態的吸光度，并由此計算出指示劑溶液的pH值，然后根據指示劑溶液和碳酸鹽體系的電離、水解平衡關系得到pH和CO₂分壓的關系，最終計算出樣品的CO₂分壓。具體可用式2、式3、式4和式5表示。

a(λ)=-ln(Sw(λ)-Dw(λ)SR(λ)-DR(λ))L]]>(式2)

AR=a(432)a(620)]]>(式3)