底栖溶解二氧化碳观测的平面光极研制-海洋地质专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 底栖溶解二氧化碳观测的平面光极研制 摘 要 二氧化碳 CO2(Carbon Dioxide, CO2)是海洋中重要的溶解气体之一，它在海 洋生物地球化学循环、沉积的早期成岩作用和海洋生态系统环境演化作用中都扮 演着极其重要的角色。沉积物-海水界面的溶解二氧化碳变化量的观测对于底栖 生物的生物活动以及海底成矿作用具有重要影响，但是由于缺乏合适的探测手 段，人类对于沉积物-海水界面溶解二氧化碳的动态变化过程缺少精确的数据资 料，进而影响了通过海底-水界面二氧化碳的变化对全球变化进行充分的认识。 本文对目前国内外溶解二氧化碳的海洋原位传感技术进行了评述，针对目前 原位溶解二氧化碳两维空间变化监测方面使用主要方法所存在的不足，进行了平 面二氧化碳光极的探索研究，利用物理包埋的方法将荧光指示剂 HPTS（8-羟基 芘-1,3,6-三磺酸三钠盐）包埋在聚甲基丙烯酸羟乙酯-co-乙二醇二乙酸酯高分 子膜框架中，通过在碳酸氢钠缓冲溶液中浸泡、然后采用硅膜封装等工艺制备成 溶解二氧化碳平面传感膜。在实验室内对平面传感膜的性能进行了评估实验，实 验结果表明所制备平面光极与溶解二氧化碳含量具有良好的相关性，测量响应时 间约为 2-3 分钟，显示出良好的重复性和精度，在 0°C-30°C 温度变化范围内 具有良好的稳定性。利用所制备的传感膜，结合工业数字相机对构建了底栖溶解 二氧化碳原位观测实验系统，进行了沉积物中溢出二氧化碳气体的泄露模拟观测 试验，验证了平面光极在溶解二氧化碳动态变化过程监测应用的可行性。 关键词：溶解二氧化碳；平面光极；高分子包埋 The design of a planar optode for benthic dissolved CO2 measurement Abstract Transportation of between sediment-water inferface is an important research area about marine geology science. In this study a dissolved carbon dioxide sensor is made by using the fluorescent dye, HPTS （1-hydroxypyrene-3,6,8-trsulfonate, HPTS） incorporated into a polymer matrix,polyHEMA-co-EGDA. The HPTS-incorporated polymer membrane soaking in sodium bicarbonate buffer solution for 24 hours. It is shown that the response time is about 2-3mins , and it have preferably repeatability and precision. The planar optode have little sensitivity about change of temperature. In laboratory environment,a seep CO2 experiment is conducted. The results show that the disclosure of the buried CO2 can rapidly change the pH value of sediment-water interface,and it will reach the rebalance in few days. In this paper, the first part that summarizes current technology of situ sensors for dissolved CO2 measurement in the sea. It is aimed at defects of mainly survey that is situ two-dimensional measurement for dissolved CO2,this paper researchs a optode of dCO2.This method used physical entrapment to immobilize fluorescent pH indicator dye 8- hydroxy- 1,3,6- pyrenetrisulfonic acid trisodium salt (HPTS) within an ethyl cellulose mem