论文部分内容阅读
随着大气CO2含量的逐年上升,海洋这一巨大的碳库吸收了大量的CO2,导致海洋酸化。同时,湖泊的富营养化进程也在连年加剧,多项研究表明,湖泊酸碱度与藻类的繁殖息息相关。因此,对水体pH进行准确高效的在线测量在海洋观测与环境监测领域具有重要意义。本文利用电化学方法,在常温下仅用一步制备了 Ir/Ir(OH)x-pH电极。利用S U-70环境扫描电镜对电极进行表征分析发现,Ir丝表面覆盖有一层直径约为50-200nm的颗粒组成的薄膜。为模拟海水与淡水环境,分别利用3.5%NaCl配制的pH标准溶液与商业pH标准溶液对电极进行性能标定。结果显示,两种环境下电极均具有良好的能斯特响应,斜率k为59.52-56.14mV/pH,相关系数R2大于0.99,且响应时间短,表现稳定,有4个月以上的使用寿命,在淡水中具有pH 2-12的响应范围。本文对pH传感器在海水与淡水中的应用进行了重点研究。将电极集成于自制电化学传感器后,首先将其应用于美国Newport Harbor海域。为检测传感器的准确性,将其与Sea-Bird 911 plus CTD绑定,一同入水。经过一系列的数据处理过程后,得到该海域的pH值变化曲线。与CTD数据比较后发现,二者pH值相差不到0.06,并且在下放与上拉过程中,自制传感器具有更高的数据匹配度和测量准确性。随后将传感器在太湖水域进行pH探测,包括当日6:00-22:00的连续探测及每隔2h进行一次的剖面探测。结果表明,表层湖水pH值呈现白天高晚上低的趋势,昼夜变化幅度△pH=1-1.5;剖面pH变化幅度△pH=0.1-4,且不同时间段差异较大。分析其原因及影响因素,可能与湖水中生物活动、富营养化严重、湖水分层现象等有关。综上所述,Ir/Ir(OH)x-pH传感器能够适用于海水与淡水环境,可以为海洋酸化与湖泊富营养化研究提供有效的数据支撑,具有广阔的应用前景。