[发明专利]一种海气二氧化碳通量测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及海气测量领域，特别是一种海气二氧化碳通量测量装置及其测量方法。

背景技术

陆地或海洋与大气之间的能量和物质交换的定量研究是生物地球化学循环的重要内容，海气间的气体交换通量特别是CO₂交换通量的监测、估算对我们深刻理解碳的生物地球化学循环以及全球气候变迁有重大意义。

现有技术条件下，海气CO₂通量难以直接用仪器测定。目前，得到国际上认可的、广泛采用的计算海气CO₂通量方法是海气界面CO₂分压差法。该方法采用表层海水及海表大气中的CO₂分压值之差，结合海气界面气体交换速率对CO₂交换通量进行估算。具体可用式1表示。

(式1)

式1中F是CO₂在海-气界面的净通量，为CO₂在海水中的溶解度，是温度和盐度的函数；k是界面气体传输速率，是风速(u)和斯密特数(S_c)的函数。

目前CO₂分压测量一般采用水气平衡-非色散红外测量法，该法由于采用的仪器昂贵、操作复杂、功率消耗巨大等缺陷，目前主要用于船载走航测量中。

近年来，基于酸碱指示剂和光纤技术的CO2分压测量传感器已取得较大的进步。该技术高精度、快响应、低功耗、高信价比，既适合于船载走航测量，又适合于长期原位测量，将是CO₂分压测量技术的发展方向。

基于酸碱指示剂和光纤技术的CO₂分压测量传感器的基本原理是利用选择透过性膜将待测样品和指示剂缓冲溶液分开，待测样品中的CO₂渗透通过此膜，与膜另一侧的指示剂缓冲溶液达到新的平衡，通过测定指示剂酸态和碱态的吸光度，并由此计算出指示剂溶液的pH值，然后根据指示剂溶液和碳酸盐体系的电离、水解平衡关系得到pH和CO₂分压的关系，最终计算出样品的CO₂分压。具体可用式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)