講座13 海洋化學(xué)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)進(jìn)展

海洋化學(xué)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)進(jìn)展《海洋化學(xué)進(jìn)展》講座13陳敏廈門(mén)大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院海洋學(xué)過(guò)程時(shí)空尺度的復(fù)雜性海洋觀測(cè)系統(tǒng)水下機(jī)器人水下遙控機(jī)器人（ROV，RemoteOperatedVehicle）水下自主式機(jī)器人（AUV，AutonomousUnderwaterVehicle）載人深潛器（DSV，Deep-seaSubmersibleVehicle）載人深潛器—美國(guó)Alvin號(hào)載人深潛器—美國(guó)Alvin號(hào)潛深比較潛水對(duì)象最大深度記錄（m）帶水下呼吸器的潛水者<76，最大313核潛艇242-300穿鎧裝潛水服的潛水者600深海潛水球923Alvin深潛器4500載人潛艇6526深海潛水器9848載人深潛器Alvin潛深曾達(dá)4800米隸屬美國(guó)WoodsHole海洋研究所是世界上第一次發(fā)現(xiàn)海底火山的潛器（1977年）載人球體直徑2.0米乘員三人，單駕駛員，兩個(gè)科學(xué)家電池費(fèi)用消耗：$40/天作業(yè)系統(tǒng)-機(jī)械手、各類作業(yè)工具最大速度2.0節(jié)水下工作時(shí)間8小時(shí)（4小時(shí)作業(yè)）已下潛4000多次，每年200多天在海上，運(yùn)送12000多人次母船Atlantis，常與AUV-ABS、ROV-JASON2配套使用Alvin：飛越海洋阿爾文號(hào)啟航：1964年5月搜尋核彈：1966年1月-4月法美中大洋海底研究（FAMOUS）工程：1974年，為海底擴(kuò)張理論提供了決定性的證據(jù)RMS“泰坦尼克”號(hào)搜尋：1985-1986年Alvin：深入海底熱液1977年，加拉帕加斯群島附近大西洋發(fā)現(xiàn)熱液孔。此后在大西洋和太平洋發(fā)現(xiàn)24處熱液涌出點(diǎn)。Alvin：深入海底熱液發(fā)現(xiàn)并記錄了約300種新型動(dòng)物物種Alvin：深入海底熱液Alvin：深入海底熱液Alvin：深入海底熱液世界上載人深潛器清單美國(guó)6000米“SeaCliff”（1968）法國(guó)6000米“鸚鵡螺號(hào)”（1985）俄羅斯6000米“和平一號(hào)”、“和平二號(hào)”（1987）日本6500米“深海6500”（1989）中國(guó)7000米“蛟龍?zhí)枴保?010）中國(guó)“蛟龍?zhí)枴?000米載人潛水器現(xiàn)場(chǎng)化學(xué)測(cè)量技術(shù)：重要參數(shù)化學(xué)傳感器：低檢測(cè)限高精度良好的選擇性快的響應(yīng)時(shí)間寬的測(cè)試范圍低能耗牢固隨溫度、壓力等變化小，穩(wěn)定性好避免生物附著現(xiàn)場(chǎng)化學(xué)測(cè)量技術(shù)電化學(xué)技術(shù)：使用最為廣泛

電導(dǎo)率（鹽度）、電位（pH）、電流滴定（ClarkO2電極）、極譜（金屬）光學(xué)方法：紫外-可見(jiàn)光（營(yíng)養(yǎng)鹽/HS-/I-/Br-）、光極

（pH/O2）、紅外（有機(jī)組分）、拉曼光譜

（CH4/CO2/SO42-）化學(xué)探頭的主要依托技術(shù)基于電化學(xué)技術(shù)的單要素化學(xué)探頭對(duì)象檢測(cè)限響應(yīng)時(shí)間適應(yīng)環(huán)境壽命評(píng)論pO2，Clark型0.1M0.1s大洋表層、深層、沿岸幾個(gè)月->1a水?dāng)_動(dòng)影響??；H2S干擾N2O/O2

陰極型0.1M1.5-12s大洋表層、沿岸1個(gè)星期H2S干擾；不同探頭、年齡、擾動(dòng)等導(dǎo)致變化NOx-生物探頭<1-5Ms-min大洋表層、沿岸<3個(gè)月溫度和反硝化菌影響線性；對(duì)NO2-、N2O響應(yīng)NO2-，ISE10M10-15s大洋表層水、沿岸水幾天Cl-、H2S干擾H2S1M<100ms沿岸水?dāng)_動(dòng)干擾小；O2、SO2強(qiáng)光干擾基于電化學(xué)技術(shù)的單要素化學(xué)探頭對(duì)象檢測(cè)限響應(yīng)時(shí)間適應(yīng)環(huán)境壽命評(píng)論CO2ISE<3M10s大洋表層水、沿岸水幾星期酸性氣體、H2S干擾；10-50°CpH玻璃ISE1-1415s大洋表層、深層、沿岸、熱液幾個(gè)月-年<3000m；0-120°C；±0.06pHYSZ陶瓷ISE3-9<5min熱液幾天<4000m；10-400°C；±0.03基于電化學(xué)技術(shù)的多要素化學(xué)探頭對(duì)象檢測(cè)限響應(yīng)時(shí)間適應(yīng)環(huán)境壽命評(píng)論O2，Stot，F(xiàn)e2+，Mn2+，S2O32-，S4O62-，I-，F(xiàn)eS，溶解有機(jī)態(tài)Fe(III)M1-10s大洋表層、深層、沿岸、熱液幾個(gè)月<3000m；1.5-100°C；現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)歸一化Cu(II)，Pb(II)，Cd(II)，Zn(II)nMs沿岸水幾個(gè)月樣品介質(zhì)不影響；未緩沖體系中O2有影響；<100m基于光極技術(shù)的化學(xué)探頭對(duì)象檢測(cè)限響應(yīng)時(shí)間適應(yīng)環(huán)境壽命評(píng)論O27Ms-min大洋表層、深層、沿岸、熱液年易使用、長(zhǎng)期穩(wěn)定pH4-9s-min大洋表層、大洋深層、沿岸、熱液年存在溫、鹽效應(yīng)pCO2250Pamin大洋表層、大洋深層、沿岸年H2S0-2.5Pas-min僅在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)基于紫外-可見(jiàn)光的化學(xué)探頭對(duì)象檢測(cè)限響應(yīng)時(shí)間適應(yīng)環(huán)境壽命評(píng)論NO3-、HS-（ISUS）0.2-1.5Ms大洋表層、大洋深層、沿岸月-年高空間分辨率、低溫導(dǎo)致NO3-偏差，<1000mNO3-，NO2-0.9M大洋表層、沿岸月高分辨率NO3-0.2Ms大洋表層、沿岸精度>0.21M，<5000m基于分光的化學(xué)探頭對(duì)象檢測(cè)限響應(yīng)時(shí)間適應(yīng)環(huán)境壽命評(píng)論NO3-，NO2-,PO43-,NH4+,SiO32-,TN,TPnMmin大洋表層、沿岸幾星期->幾個(gè)月反應(yīng)物降解與消耗決定放置時(shí)間Fe(II,III)0.1M15min大洋表層、深層、沿岸、熱液月反應(yīng)物需補(bǔ)充pCO20.1Pa45s大洋表層、沿岸幾個(gè)月不同深度需針對(duì)性修正，<100mpH1-1410s大洋表層、沿岸<1000m,精度±0.001Stot、O2、Si(OH)4、NO3-Ms-min熱液5-25°C，<3000m，高分辨率VOCsppb5-10min大洋表層、沿岸耗電多，檢測(cè)限高，3-20°C，<200m基于拉曼光譜的化學(xué)探頭對(duì)象檢測(cè)限響應(yīng)時(shí)間適應(yīng)環(huán)境壽命評(píng)論O2，N2,CO2,CH4dbars大