蔡鈺燦（國家海洋局南海調查技術中心，廣東 廣州 510300）

中國海洋化學的發(fā)展現(xiàn)狀及可持續(xù)發(fā)展研究

蔡鈺燦（國家海洋局南海調查技術中心，廣東 廣州 510300）

海洋中有豐富的生物資源、礦產資源和水資源，對海洋進行研究有利于更好的發(fā)揮我國資源大國的優(yōu)勢，有利于更好的治理海水污染。筆者結合自己對海洋化學的了解談談我國海洋化學科學的發(fā)展和其可持續(xù)發(fā)展。

海洋化學；海洋化學發(fā)展；分析方法

我國是海洋大國，管轄的海洋面積達到300萬平方公里。海水是一個由多種元素組成的體系，據(jù)目前相關數(shù)據(jù)顯示，海水中含有82種元素，而且其性質區(qū)別大。對海洋進行研究是我國發(fā)展的必然選擇。

1 海洋化學發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀50年代，海洋化學全面調查工作展開，我國海洋研究所聯(lián)合黃海水產研究所等相關單位對海水營養(yǎng)鹽進行研究分析，1958年～1960年，我國科委海洋組分別對黃海、南海、東海和渤海等海洋領域進行了海水鹽度、氯度、磷酸鹽和硅酸鹽等重要元素的含量和分布特點和海水酸堿性測量的普查工作，此工作使國家政府對我國管轄海洋的狀況有了初步較為詳細的了解。20世紀80年代，我國的海洋研究不僅僅只限于對海洋的描述性工作，而且開展了對海洋所含元素的形態(tài)、遷移活動和物質平衡進行深入研究，我國實現(xiàn)了從定性研究向定量研究的轉變，國家海洋化學研究逐漸成熟。

之后，我國的海洋化學研究工作一直在進行。2004年，《中國近海生物地球化學》專著出版，這是我國的第一部海洋生物地球化學專著，此書第一次對我國近海的主要生源要素硅、氮、碳和磷等的生物地球化學過程研究進行全面系統(tǒng)的闡述，此書的出版也標志著我國海洋生物地球化學學科的建立。近幾年，海洋化學趨向于開發(fā)海洋資源和治理海洋污染兩個部分。

2 海洋化學研究中使用的分析方法

2.1 營養(yǎng)鹽

海水中的營養(yǎng)鹽是指氨、氮、磷等維持海洋浮游植物生長繁殖必須的成分。對營養(yǎng)鹽的分析方法根據(jù)物質的性質而定，當研究對象的是硝酸鹽時，一般情況是加入人工海鹽，使用沒有鹽誤差的錫-鎘換原法。目前基于常規(guī)測定海水中溶解態(tài)總磷的最優(yōu)方案是連續(xù)流動分析系統(tǒng)。在對總氮與總磷進行分析時，先用過硫酸鉀法氧化，再采用自動分析，這種分析方法不僅能分析總氮和總磷的含量，而且可以測定海水樣品中的磷酸鹽和硝酸鹽。我國的第一臺營養(yǎng)鹽連續(xù)監(jiān)測分析儀運用于檢測氨和氮的含量測試。測定氨和氮還有兩種新引進的技術是流動注射-氣體擴散法和靛酚藍光度法。

2.2 二氧化碳系統(tǒng)參數(shù)分析方法

碳循環(huán)是指碳元素在海洋中的循環(huán)狀態(tài)我國對海水中二氧化碳系統(tǒng)參數(shù)的分析開始于工業(yè)革命以后生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化。TOC分析儀即有機氮分析儀，以碳的含量表示海水中有機物質總量的綜合指標。它使我國海洋科學家測定溶解無機碳、溶解有機碳和顆粒態(tài)有機碳等二氧化碳系統(tǒng)參數(shù)變得更加簡單方便易操作。

最近十年，我國對碳系統(tǒng)參數(shù)測定的研究發(fā)展速度快。比如，酸化海水樣品，使海水中的溶解無機碳轉化為二氧化碳，，再用Li-Cor6262非色散紅外檢測器測定CO2體系，對于Pco2的測定比較重視研究的方法是自制平衡器-GC法、膜分離技術與流動注射分析相結合的Pco2流通式光度法和特制水氣平衡器紅外分析系統(tǒng)等多種測定Pco2的方法。

2.3 化學示蹤與同位素分析

海洋物理過程對海洋中的生物和化學過程產生重要影響。同位素示蹤法是利用海水總濃度和海水變化相似性較大的化學物質作為示蹤物質對研究對象進行標記的微量分析方法，示蹤物質大部分為具有適當半衰期的放射性物質和部分人造化合物。我國在示蹤物質選擇方面經常使用的的化學示蹤物質是氯氟烴和14C，這兩種物質用于深海循環(huán)類型和速率的測定效果較好。在海水中測量氯氟烴濃度普遍使用的分析方法是的吹掃-捕集GC/ECD法，GC/ECD儀器具有很高的靈敏度，其可以準確的測定海水中0.005pmol/L的氯氟烴。14C可以用來對海洋的搬運作用進行測定。

2.4 海水痕量有機物分析

海水中有機物的含量一般比較低，而且來源和組成較為復雜。到目前為止，即使是發(fā)達國家對海水中的溶解有機物的認識還尚未成熟，海水中還有一半以上的有機物其成分還尚未確定依然還用DOC表征有機物的量，觀察測量其濃度梯度的變化。痕量組分指在物質中被測組分的含量不高于百萬分之一的元素。痕量分析是指測定痕量元素在試樣中的總濃度，或者利用探針技術對痕量元素在試樣中的分布狀況進行測定。分析痕量一般涉及取樣、樣品預處理和測定三個環(huán)節(jié)。對海水中氨基酸、烴類等的測定一般用SPME-GC快速分析水中酚類化合物、苯系化合物的方法；對二甲基硫進行測定時可用吹掃-搜集法處理海水樣品、用GC-PFPD儀器檢測。

比如，在對上層海水的溶解甲烷的研究方面就使用了此化學分析方法。甲烷是一種簡單的有機物，是含碳量最小、含氫量最大的烴，甲烷的溶解度比較小，一般在20℃、0.1千帕的條件下，100單位體積的水只能溶解3單位體積的甲烷。根據(jù)其性質特點，我們在研究伊始就用動態(tài)技術，經過抽取、氣相色普法環(huán)節(jié)對海水中溶存甲烷的濃度進行測定，其次，用真空脫氣法將海水溶解氣體脫出并且用MAT-271質譜儀測定組分；最后用MAT-252質譜儀對甲、乙、丙烷的碳同位素值進行測定。

3 結語

雖然，我國海洋化學研究取得了很大成就，但依然與世界發(fā)達國家存在一定差距，其中還存在監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度不強、監(jiān)測儀器昂貴、對中國邊緣海系碳循環(huán)研究比較薄弱等問題，我國海洋化學的科學家還應該繼續(xù)努力，發(fā)展海洋化學科學，充分發(fā)揮海洋化學在開發(fā)海洋資源、治理海洋污染等方面巨大作用。

[1]宋金明，中國海洋化學研發(fā)的主要進展及展望，中國科學院海洋研究所，山東青島.

[2]鄭彥、彭景嚇，中國海洋化學分析方法研究進展，廈門大學學報，2007年8月.