14-第十二章-海洋化学调查

海洋化学调查第十二章Chapter12.Researchofmarinechemistry1第十二章海洋化学调查2海水化学要素调查是为了查清海水化学要素在海洋中的时间分布和变化规律，为海洋资源开发、海洋环境保护、海洋水文预报和有关科学研究提供依据和基本资料。第十二章海洋化学调查3海洋化学调查进展第一节水样采集调查项目、方法和仪器大气与海水中化学物质的测定第二节第三节第四节第五节物理化学第十二章海洋化学调查4概述第一节5一、海水营养盐分析•五项营养盐：硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、磷酸盐、硅酸盐•溶解态、颗粒态的氮、磷二、CO2系统参数分析方法的研究•溶解无机碳、溶解有机碳、颗粒态有机碳•PCO2第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展总氮、总磷6三、海洋有机化学研究•溶解有机物、颗粒有机物•有代表性意义、指示特征、与人类活动相关性较大的有机物质的分布及迁移转化规律等的研究：氨基酸、脂肪酸、碳水化合物、萜类、类固醇、核苷等；多氯联苯类、有机磷类、含氟氯烃类、石油烃类等；第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展7四、海水痕量有机物分析•固相萃取、固相微萃取和膜萃取(包括半透膜被动采样)等技术大体积海水前处理装置和集束式改性纤维快速富集大体积海水装置。•多方法联用进行分析检测：GC、LC、GC-MS、LC-MS、GC-PFPD、GC-ECD方法等第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展8五、海洋元素地球化学调查分析•盐度、溶解氧；•磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐等营养盐类；•铝、铁、锰、硼、碘、砷、镉、汞、铅等微量元素；•钍、钌、锶、铯等放射性元素；第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展9六、“海洋界面化学”调查与研究•海洋各界面上化学物质的通量和化学反应，以及能量、动量的输送和机理等；•主要海洋界面包括：陆海界面、沿岸海界面、海底界面、空海界面、海洋表面混合层与主密度跃层之间的界面等；第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展10七、海洋污染调查与研究（一）污染物来源•陆源污染•船舶污染•海上事故导致石油泄漏•海洋倾废•海岸工程建设第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展11七、海洋污染调查与研究（二）海洋污染调查分类•基础调查•专题调查•应急调查•监测调查第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展12七、海洋污染调查与研究（二）海洋污染调查分类中国东海发生史上最严重凝析油泄漏！2018年1月6号，来自伊朗的货轮“桑吉号”在中国东海海域与香港货船“长峰水晶号”意外碰撞后，发生起火燃烧事故伊朗“桑吉号”货轮沉没，泄漏油造成东海生态毁灭性打击！第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展13七、海洋污染调查与研究（二）海洋污染调查分类中国东海发生史上最严重凝析油泄漏！2018年1月6号，来自伊朗的货轮“桑吉号”在中国东海海域与香港货船“长峰水晶号”意外碰撞后，发生起火燃烧事故伊朗“桑吉号”货轮沉没，泄漏油造成东海生态毁灭性打击！第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展14本次溢油可能涉及两种油：量大的货品是轻质油，污染性小。量小的燃油是重质油，污染性大。凝析油是一种超轻质油，无色，通常是生产天然气的副产物。轻质油的特点都是点稠度低、扩散快、挥发性高、急性毒性强，但持续污染能力较弱，很容易被大自然风化，行业界称非持久性油（Non-PersistentOil）。一般轻质油泄漏出来后，火灾爆炸的风险较大，而对于环境污染的风险较小。所以凝析油的泄漏起火，对于桑吉号的船员来讲是噩梦，但是对于周边环境来讲，远比其他油品泄漏带来的污染要小。第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展交通部表示，环境专家和各路媒体担心的此次原油泄露会导致东海的海洋生物大量死亡的情况很大概率不会发生，因为这次泄露的原油不是传统意义上的重质油，而是凝析油。这种油粘稠度小，基本不会附着在海洋生物的身上，另外凝析油挥发性高，入水后会快速挥发，泄露5小时后的海面残存油量低于1%。15溢油事故对周边环境的影响并不完全取决于溢出油的吨量，还要同时考虑以下因素：油种（油的特性）、泄漏方式（一次性泄漏还是持续性泄漏）、海况（风向、洋流、天气）、季节与温度、应急处置方式等等。这次桑吉号出事地点在东海，临近江浙沪沿海，有很多自然生态的敏感区域以及社会经济敏感区域，常见的包括渔场、旅游区、工业区、港口码头、航道泊区等。然而因为是凝析油，如果挥发和燃烧后剩余极少，不会有太强的污染力。第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展162018-01-16：1月6日，巴拿马籍油船“桑吉”轮与香港籍散货船“长峰水晶”轮在长江口以东发生碰撞。燃烧8天后，“桑吉”号于14日沉没，大量油污在其周边海面燃烧，海洋生态环境受到一定影响。国家海洋局正进一步加强空、海立体监视监测，扩大监测范围，针对沉船溢油开展监视监测，有效做好事发海域生态环境状况影响评估。从大气环境的角度看，海洋局环境检测人员得出的结论是“桑吉”轮泄漏的油污挥发较快，暂时对海洋环境影响较小，后续要根据海上连续监测分析后做出评估。第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展17七、海洋污染调查与研究（三）调查内容•水质、底质、生物体和海洋大气中污染物的浓度、分布、存在形式及迁移转化规律、污染物的来源，以及对海洋环境尤其是生态系统的影响等。•联合国政府间海洋学委员会规定的全球海洋污染测定的主要污染物：第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展18八、物理海洋化学调查研究•是对海水化学成分的分布变化与海洋物理现象（如海水运动、水声学及光学等等）之间关系的研究。•海洋物理化学是海洋化学的理论核心，它应用物理化学的理论、观点和方法，来研究海洋中的化学问题和地球化学过程，包括海水、悬浮粒子和沉积物、微表层海水和沉积物间隙水等海洋体系的组成、物理化学性质和结构、海洋及其环境（大气、洋底、河口等）所组成的体系中发生的一切物理化学过程。第十二章海洋化学调查第一节海洋化学调查进展第十二章海洋化学调查19水样采集第二节20一、水样采集/采样环境要求•应根据观测项目的需要，选用合适的采水器械，并清洗干净。•为避免船对水体扰动，到站时待船停稳后采样。•采水位置应避开船上排污口。或调查船在到达预定站位后，必须停止排污，防止水样及水下仪器被污染。第十二章海洋化学调查第二节水样采集21二、采样标准层次第十二章海洋化学调查第二节水样采集水深范围(m)标准观测水层底层与相邻标准水层的距离(m)10以内表层，5，底层210-25表层5，10，15，20，底层225-50表层，5，10，15，20，25，30，底层450-100表层，5，10，15，20，25，30，50，75，底层5100-200表层，5，10，15，20，25，30，50，75，100，125，150，底层10200表层，10，20，30，50，75，100，125，150，200，250，300，400，500，600，700，800，1000，1200，1500，2000，2500，3000(水深大于3000m每1000m加一层)，底层22表层：海表以下，１米以内的水层。底层：厚度随水深增加而增加二、采样标准层次第十二章海洋化学调查第二节水样采集23三、采样的顺序采样顺序依次为：溶解氧（平行双样）、pH、总碱度与氯度、五项营养盐、总磷与总氮第十二章海洋化学调查第二节水样采集24三、采样的顺序（一）溶解氧碘量法修正法碘量法膜电极法第十二章海洋化学调查第二节水样采集清洁水可直接采用碘量法测定25三、采样的顺序（一）溶解氧碘量法修正法碘量法膜电极法第十二章海洋化学调查第二节水样采集26三、采样的顺序（二）pH第十二章海洋化学调查第二节水样采集27三、采样的顺序（三）总碱度、氯度•海水的碱度：在20℃时，1升海水中弱酸阴离子全部被释放时所需要氢离子的毫摩尔数。•海洋调查规范（2007版）总碱度的定义：中和单位体积海水中弱酸阴离子所需氢离子的量。•氯度：沉淀328.5233g海水中全部卤素所需原子量银的克数。由于海水中氯离子含量较多且易测定，故常用海水中氯含量来推求海水中总含盐量。第十二章海洋化学调查第二节水样采集28三、采样的顺序（三）总碱度、氯度第十二章海洋化学调查第二节水样采集29三、采样的顺序（四）五项营养盐第十二章海洋化学调查第二节水样采集30三、采样的顺序（五）总氮、总磷第十二章海洋化学调查第二节水样采集31四、样品预处理——固-液分离固-液分离以去除悬浮的颗粒物，包括：•无机物——岩石风化物•有机物——生物体及其碎屑物质（一）这种做法的必要性（二）分离方法•过滤•离心分离第十二章海洋化学调查第二节水样采集32五、样品保存现场立即测定最佳。若只能带回陆地测定，需要保证被测组分在贮存期间尽量不发生变化。（一）对常量组分的保存•常量组分：保守元素，微生物对其影响很小。•保存时以不漏气、防止水分蒸发为主。•硬质玻璃瓶最佳，高密度聚乙烯瓶次之。第十二章海洋化学调查第二节水样采集加入氯化汞冷冻样品加入氯仿33五、样品保存现场立即测定最佳。若只能带回陆地测定，需要保证被测组分在贮存期间尽量不发生变化。（二）对营养盐的保存•营养盐：高度不稳定，微生物对其影响很大。•保存时需采取措施：第十二章海洋化学调查第二节水样采集34五、样品保存现场立即测定最佳。若只能带回陆地测定，需要保证被测组分在贮存期间尽量不发生变化。（三）对痕量元素的保存•痕量元素：含量低，易沾污。第十二章海洋化学调查第二节水样采集•保存时需采取措施：酸化样品用低溶出性材质的高洁净度容器进行保存第十二章海洋化学调查35调查项目、方法和仪器第三节36一、常规调查项目•溶解氧•pH•总碱度•氯度•五项营养盐：硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、磷酸盐、硅酸盐第十二章海洋化学调查第三节调查项目、方法和仪器37二、特殊项目一些特殊需求的环境调查（如核电厂址可行性研究），需要调查更多的水化学项目：•BOD、COD•总有机碳TOC•砷、铜、铅、汞等•油类•氰化物•……第十二章海洋化学调查第三节调查项目、方法和仪器38三、先进仪器•加拿大Satlantic水下硝酸盐仪•加拿大RBR快速多参数水质剖面仪•LOBO（Land/OceanBiogeochemicalObservatory）水质传感器•国家海洋局一所CO2测试装置第十二章海洋化学调查第三节调查项目、方法和仪器第十二章海洋化学调查39大气与海水中化学物质的测定第四节40研究意义：研究大气成分（如温室效应、气溶胶粒子等）的现状及其变化趋势，预测它们对气候、环境和生态系统的可能影响，趋利避害，减缓不利影响的程度，对社会、经济、环境全面协调可持续发展提供预测预警服务，具有十分重要的现实意义和显著的社会效益。大气中化学物质测定项目：悬浮颗粒物、各种气体、营养元素、重金属、溶解性气体第十二章海洋化学调查第四节大气与海水中化学物质的测定41一、大气化学污染物质测定（一）悬浮颗粒物•悬浮颗粒物：悬浮在空气中粒径小于100μm的颗粒物质。•可吸入颗粒：粒径小于10μm的悬浮颗粒物。第十二章海洋化学调查第四节大气与海水中化学物质的测定天津近海夏季大气颗粒物元素特征及来源解析摘要：2006年夏季在天津近海海域走航采集总悬浮颗粒物(TSP)样品，用于研究近海海域大气颗粒物污染特征和来源。采集到的样品通过重量分析得到颗粒物浓度，同时进行元素分析。并结合气象要素分析，显示陆源污染物在陆风影响下传输到海上，解释了采样期间近海海域TSP浓度较高的现象。研究使用富集因子和化学质量受体平衡(CMB)模型对近海海域TSP进行解析。通过富集因子分析，估计近海海域TSP来源主要有人为源、地壳源和海盐粒子源。CMB结果显示燃煤飞灰所代表的人为源对TSP贡献最大(36.14%)，其次是地壳源类(33.26%)以及海盐粒子(1.58%)，其他未识别的源为30.58%。由此推断陆地污染源对近海海域大气颗粒物的贡献远远高于海盐粒子，因此对渤海周围陆地污染源的控制应得到足够重视。42一、大气化学污染物质测定（一）悬浮颗粒物•悬浮颗粒物：悬浮在空气中粒径小