水体碳含量分析

水体碳含量分析

随着全球气候变化的加剧，水体碳含量的测量和分析变得越来越重要。从海洋酸化到碳循环研究，准确测量水体中的碳含量对于理解气候变化和生态系统健康至关重要。本文将介绍水体碳含量测量的基本原理、方法及其在多个领域的应用。

水生系统的碳表征测量仪器

为什么要表征水体碳的特性?

对水体碳的特性进行表征，是揭示其在水体中的作用及其对水体影响的关键。碳测量能够为碳通量、碳循环、碳交换、生态系统生产力、人为碳排放和全球碳预算的研究提供非常有价值的视角。

大气CO2水平上升导致的危险后果之一便是海洋酸化，碳测量对于帮助研究人员更好的理解和评估这一状况及其对水生生物的影响尤其重要。这些最终将有利于减缓气候变化的战略制定、环境保护工作和可持续管理实践。

图 1.(空气/水)界面碳酸盐化学的一个典型例子便是海洋表面。海洋是温室气体CO₂最大的汇。大气CO₂与水结合形成碳酸 (H₂CO₃)，随后碳酸 (H₂CO₃)可分解生成碳酸氢根 (HCO₃–)离子和碳酸根(CO₃2–)离子。接下来，碳酸根离子能够与溶解的钙离子或镁离子反应，形成石灰石或者其它矿物质，将碳封存。

如何测量水体的碳含量?

由于在几乎所有的水生环境中，二氧化碳(CO2)都是有机碳降解的主要产物，所以其含量的波动被用作衡量净生态系统代谢的关键指标 (Hopkinson, 1985; Smith and Hollibaugh, 1993)。因此，定义CO2系统的参数至关重要；目前其中易于测量的有4个。这4个参数都能使用Apollo SciTech 公司的水体分析仪器进行测定。LI-COR公司已于2023年收购了Apollo SciTech。

• 总溶解性无机碳分析仪用于测量溶解性无机碳(DIC)，或者水中溶解的CO2和其它无机碳物质的浓度。
• 走航式二氧化碳分压系统用于测量水中的CO2分压(pCO2)，或者水中CO2气体的浓度。
• 分光光度法海水pH分析仪用测量水体的pH值，或者酸度(H+浓度)，或者碱度(OH-浓度)。
• 总碱度滴定仪用于测量总碱度，或水体中和酸的能力。

哪些领域需要测量水体无机碳含量？

水体无机碳含量的测量能够为诸多领域的研究者提供助力。为了更好的理解生物学过程、气候变化、生态学、海洋酸化等课题，下述科研领域或者关注方向中通常会进行水体无机碳含量的测量。

海洋学

海洋生物学

湖沼学

渔业管理

贝类生态与生产

湿地、河口或大洋碳循环研究

“水-大气”或“水-沉积物”的CO2交换

碳封存研究

参考文献

Hopkinson, C.S. (1985). Shallow-water benthic and pelagic metabolism: Marine Biology, 87(1), pp.19–32. doi:https://doi.org/10.1007/bf00397002.

Smith, S.V. and Hollibaugh, J.T. (1993). Coastal metabolism and the oceanic organic carbon balance. Reviews of Geophysics, [online] 31(1), pp.75–89. doi:https://doi.org/10.1029/92rg02584.

本文原文来自licor.cn