人工海水中游離二氧化碳濃度測試新方法

更新時間：2024-11-14 點擊次數(shù)：1615

研究背景

海水中溶解二氧化碳的濃度影響海底生物成因礦物的形成，控制海洋生物的發(fā)育和演化，是海洋環(huán)境和地質(zhì)調(diào)查中最重要的指標(biāo)之一。底層海水中游離二氧化碳的濃度對于海底礦產(chǎn)勘探、海洋環(huán)境監(jiān)測、海底沉積物中碳循環(huán)乃至全球碳循環(huán)的研究都具有重要的學(xué)術(shù)價值。采用滴定法測定該指標(biāo)，其范圍在 4 mg/L 至 400 mg/L 之間。但部分海域底部海水游離二氧化碳濃度低于此范圍，因此滴定可能不合適。一種測定海水中游離二氧化碳的方法被提出，名稱為DBS/Henry's Law。DBS/亨利定律間接測定海水中游離二氧化碳的含量，而不是直接用試劑滴定。它簡單、快速、準(zhǔn)確，基于質(zhì)量守恒定律/亨利定律和CO₂溶解機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)主要為海水中痕量游離二氧化碳濃度的測定提供了新的科學(xué)視角。

方法介紹

海水中二氧化碳的溶解過程復(fù)雜，不僅涉及氣體溶解的物理變化，還包括一系列化學(xué)反應(yīng)。溶解的二氧化碳在海水中以CO₂、H₂CO₃、HCO₃^? 和 CO₃^2? 四種形式存在，它們的濃度總和即為總二氧化碳（TCO₂）。利用差平衡系統(tǒng)(D.B.S)和亨利定律(Henry’s Law)來間接測定海水中游離二氧化碳的濃度。通過測定封閉平衡系統(tǒng)中的二氧化碳亨利定律常數(shù)和原始系統(tǒng)中總二氧化碳的初始值，計算液相中的游離二氧化碳濃度。

實驗設(shè)計

實驗包括氣源、真空系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)和分析單元。使用恒溫振蕩器和校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)溶液制備器等設(shè)備，確保實驗條件的一致性。實驗設(shè)計過程：1、氣源 → 2、原液桶 → 3、真空系統(tǒng)-真空泵 → 4、真空系統(tǒng)-防水錐形瓶 → 5、平衡系統(tǒng)-校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)溶液制備器 → 6-1、平衡系統(tǒng)-恒溫振蕩器 → 6-2、平衡系統(tǒng)-恒溫振蕩器控制器 → 7、分析單元—二氧化碳分析儀（Picarro G2131-i）8、振蕩器。