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海水中溶解甲烷和氧化亚氮的分析方法及研究进展
*
张桂玲
1
,张经
1
,
2
1
中国海洋大学化学化工学院(266003)
2
华东师范大学河口海岸国家重点实验室(200062)
E-mail: guilingzhang@ouc.edu.cn;
jzhang@sklec.ecnu.edu.cn
摘 要:CH
4
和N
2
O是大气中的重要温室气体,对全球变暖和大气化学有重要影响。海洋是大
气CH
4
和N
2
O的重要自然源,因此对海水中溶解CH
4
和N
2
O气体的分析监测工作是非常有意义的。
海水中溶解CH
4
和N
2
O的分析,常用气相色谱法,但其样品的前处理方法各不相同,本文对其
中常用的顶空平衡法、气体抽提法和真空脱气法及其研究进展进行了介绍和评述。
关键词:海水;甲烷;氧化亚氮;分析方法
CH
4
和N
2
O是大气中仅次于CO
2
的重要温室气体,它们对全球气候变化有重要影响。首先,
它们和CO
2
一样,可以通过吸收红外辐射能而产生温室效应,直接影响全球气候。尽管CH
4
和
N
2
O在大气中的浓度比CO
2
小得多,但从每一个分子的角度来看,其吸收辐射的能力分别是
CO
2
的 3.7 倍和 180 倍。因此总体上说来,CH
4
和N
2
O对温室效应的贡献可分别达 12%和 6%
[1]
。
其次,CH
4
和N
2
O在大气中的存留时间很长(CH
4
为 10 年,N
2
O为 150 年),而且作为大气
中的活性物质,它们能够引起许多大气化学反应的变化,以至影响大气中的其它化学成分,
间接引起全球气候变化。以N
2
O为例,它是平流层中NO自由基的重要来源,而NO是导致臭
氧层损耗的一个重要因素
[2]
。而 CH
4
参与了控制对流层中O
3
和OH浓度的光化学反应,同时它
对平流层中H
2
O的形成也是十分重要的
[3]
。大气中CH
4
和N
2
O的浓度从若干年前开始显著增
加,目前也正以每年 1%
[4]
和 0.2%~0.3%
[5]
的速度增加,由于它们在大气化学和全球变暖方
面的重要作用,因此引起了世界各国的普遍关注,并在这方面做了很多研究工作。但是目前
对大气CH
4
和N
2
O增加的原因还不完全清楚,一般认为是人类活动的结果,但也可能是由其
他原因造成的。因此为了更进一步了解大气CH
4
和N
2
O的增加原因,预测其未来变化趋势及
对气候的影响,需要定期、大量地研究大气CH
4
和N
2
O的各种来源的排放量及其动态变化。
在全球大气CH
4
和N
2
O的总来源中,海洋的贡献是不可忽视的,研究表明:海洋是大气CH
4
和
N
2
O的重要自然源,每年由海洋向大气中输送的CH
4
和N
2
O可达到(11-18)×10
12
g和
(1.9-10.7)× 10
12
g,分别占大气CH
4
和N
2
O来源的 2~4%
[6]
和 20%
[7]
。目前海水中溶解CH
4
和
N
2
O研究已成为国际“上层海洋与低层大气”(SOLAS)研究计划的重要内容,因此对海水
中溶解CH
4
和N
2
O气体的分析测定工作也变得越来越重要。
海水中溶解CH
4
和N
2
O的分析,常用气相色谱法,一般首先将水样进行适当处理以得到
溶解气体,然后将得到的气体注入色谱柱,经分离后分别用氢火焰离子化检测器(FID)和电
子俘获检测器(ECD)检测。色谱柱主要用装填有Porapak Q
[8-10]
或MS 5A
[11
,
12]
的不锈钢色谱柱,
*本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金(20020423001)资助
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