海水中溶解甲烷和氧化亚氮的分析方法及研究进展

《海水中溶解甲烷和氧化亚氮的分析方法及研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、http://www.paper.edu.cn*海水中溶解甲烷和氧化亚氮的分析方法及研究进展11，2张桂玲，张经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：CH4和N2O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CH4和N2O的重要自然源，因此对海水中溶解CH4和N2O气体的分析监测工作是非常有意义的。海水中溶解C

2、H4和N2O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CH4和N2O是大气中仅次于CO2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CO2一样，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CH4和N2O在大气中的浓度比CO2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[1]CO2的3.7倍和180倍。因此总体上说来，CH4和N2O对

3、温室效应的贡献可分别达12%和6%。其次，CH4和N2O在大气中的存留时间很长（CH4为10年，N2O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N2O为例，它是平流层中NO自由基的重要来源，而NO是导致臭[2]氧层损耗的一个重要因素。而CH4参与了控制对流层中O3和OH浓度的光化学反应，同时它[3]对平流层中H2O的形成也是十分重要的。大气中CH4和N2O的浓度从若干年前开始显著增[4][5]加，目前也正以每年1%

4、和0.2%~0.3%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CH4和N2O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CH4和N2O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CH4和N2O的各种来源的排放量及其动态变化。在全球大气CH4和N2O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CH4和12N2O的重要自然源，

5、每年由海洋向大气中输送的CH4和N2O可达到（11-18）×10g和12[6][7]（1.9-10.7）×10g，分别占大气CH4和N2O来源的2~4%和20%。目前海水中溶解CH4和N2O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CH4和N2O气体的分析测定工作也变得越来越重要。海水中溶解CH4和N2O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[8-10][1

6、1，12]子俘获检测器(ECD)检测。色谱柱主要用装填有PorapakQ或MS5A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-1-http://www.paper.edu.cn[13][14][15]也有研究者采用MS13X、Chromosorb102或PorapakN做固定相。由于海水中溶解CH4和N2O气体的浓度较低，因此毛细管柱在海水中溶解CH4和N2O的分离中应用较少，主要是[16]利用大口径毛细管柱如PORAPLOTQ和GS-Q等。在测定过程中，

7、常用N2或He做载气，但[10，在测定N2O时，使用CH4/Ar（5/95或10/90）做载气可以避免CO2的干扰并提高检测灵敏度14，18]。一般说来，海水中溶解CH4和N2O的不同分析方法的差异主要体现在样品的前处理方法上。根据原理不同，分析海水中溶解CH4和N2O气体时常用的前处理方法可以分为三大类：顶空平衡法、气体抽提法和真空脱气法。国际上利用这些方法对海洋中溶解CH4和N2O的研究已有30多年的历史，而目前我国在该领域的研究还处于起步阶段，因此本文将根据样品前处理方式的不同对海洋中溶解CH4

8、和N2O的分析方法及其研究进展进行概述，希望能对国内同行今后开展这方面的研究有所帮助。1．顶空平衡法该方法是通过分析在一个密闭体系中与待测液体样品达到热力学平衡的气相中的组分[17]而实现液体样品中挥发性组分含量的间接测定的。根据具体操作方法不同，利用顶空平衡法测定海水中溶解CH4和N2O气体的方法又可以分为静态顶空法，多次顶空平衡法和动态顶空法。1.1静态顶空法最简单的静态顶空方法是将一盛有VLmL待测水样，顶部留有VGmL气体空间的密封容器，在恒温下