[实用新型]一种基于电化学传感的海洋二氧化碳在线监测系统

说明书

本实用新型属于海洋观测技术领域，特别涉及一种基于电化学传感的海洋二氧化碳在线监测系统。包括舱体及设置于舱体内的pH和盐度流通池、电极流通池、流路系统及控制系统；pH和盐度流通池内插设有pH和盐度监测组件，用于监测海洋的pH值和盐度；电极流通池内插设有电极组件，通过电极组件监测海洋的碳酸根离子的浓度；流路系统用于向pH和盐度流通池和电极流通池内提供海水或校准溶液；控制系统用于控制流路系统。本实用新型样品需求量少，操作简单，且精度和稳定性都可满足监测指标。

技术领域

本实用新型属于海洋观测技术领域，特别涉及一种基于电化学传感的海洋二氧化碳在线监测系统。

背景技术

随着世界经济的发展、人口数量的剧增等因素，随之而来的能源消耗导致了二氧化碳温室气体的排放越来越高，因此大气和海洋之间的气体交换或者其他水体都有很高的研究意义。据调查约93％的二氧化碳的循环和固定是通过海洋完成，海洋不仅可以长期存碳，还能重新分配二氧化碳，是最高效的碳汇。由于海洋不断的吸收CO₂引起的海洋酸化问题，已成为海洋资源开发与管理面临的迫切问题。

海洋CO₂体系主要通过对4个参数(pH、总溶解无机碳(DIC)、总碱度(TA)及CO₂分压(pCO₂)进行分析得出相应的结论。其中，pCO₂的原位测量是目前获得海洋pCO₂循环及水汽通量信息的重要手段。测量方法从原理上可分为滴定法、电极法、混合敏感膜法、光纤化学、非色散红外光度法、激光法等。其中，目前应用较广泛的现场原位监测方法是非色散红外光谱法测量，该类二氧化碳仪器大多是国外设备，核心技术、知识产权严重依赖国外。因此研究一套快速现场监测二氧化碳仪器是具有重大科学意义的。

目前，国外已有多种海洋二氧化碳仪器，包括有美国Li-Cor公司生产的Li二氧化碳分析仪，仪器采用可互换光路双波长检测技术，可用于各种非水下环境测试，其缺点是能耗大，只能测量空气CO₂含量；加拿大Oceanus公司的CO₂-Pro型水下二氧化碳检测器内置红外CO₂探测器，可用于水下检测，支持实验室测量、走航测量和锚系潜标三种工作方式，具备自动压力、温度、湿度补偿，缺点是测量范围窄、功耗高，无法实现长期测量的目标；德国生产的Contros公司的HydroCTM/CO₂采用光学分析NDIR系统，外部采用防腐钛壳，具有抗生物污损功能，其稳定性好、测量范围广，但其价格昂贵，能耗高；随着光纤技术的成熟发展，美国Sunburst Sensors公司采用光纤化学研制出SAMI-CO₂传感器，该传感器可通过海水二氧化碳和pH指示剂的平衡反应，分析二氧化碳分压。仪器采用钨灯作为光源，微型光谱仪作为光学检测器，同时采用集成的数据记录器，可长期检测，但系统成本、耗能高，检测范围只有150-700μatm。

国内针对海洋二氧化碳研究，大多仍停留在理论研究和实验室试验阶段，尚未开发出成熟产品。我国研发人员曾将膜分离与流动注射相结合采用流通式光度测定二氧化碳，该方法搭建实验复杂、样品需求量大，操作繁琐，且精度和稳定性等指标都无法满足；随着我国对海洋强国战略需求，海洋CO₂检测已经成为海洋研究领域的重要内容。相比国外，我国二氧化碳浓度测量起步较晚，差距十分明显，因此研发出低功耗、高精度的二氧化碳传感器，对研究我国海洋生态环境具有重要意义。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型目的在于提供一种基于电化学传感的海洋二氧化碳在线监测系统，该系统通过测定海水中的pH、盐度、水温和碳酸根离子溶度，间接测定海洋二氧化碳分压量。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于电化学传感的海洋二氧化碳在线监测系统，包括舱体及设置于所述舱体内的pH和盐度流通池、电极流通池、流路系统及控制系统；