蔡鈺燦（國家海洋局南海調(diào)查技術(shù)中心，廣東 廣州 510300）

中國海洋化學(xué)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(diào)查技術(shù)中心，廣東 廣州 510300）

海洋中有豐富的生物資源、礦產(chǎn)資源和水資源，對海洋進(jìn)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(jié)合自己對海洋化學(xué)的了解談?wù)勎覈Ｑ蠡瘜W(xué)科學(xué)的發(fā)展和其可持續(xù)發(fā)展。

海洋化學(xué)；海洋化學(xué)發(fā)展；分析方法

我國是海洋大國，管轄的海洋面積達(dá)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(guān)數(shù)據(jù)顯示，海水中含有82種元素，而且其性質(zhì)區(qū)別大。對海洋進(jìn)行研究是我國發(fā)展的必然選擇。

1 海洋化學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代，海洋化學(xué)全面調(diào)查工作展開，我國海洋研究所聯(lián)合黃海水產(chǎn)研究所等相關(guān)單位對海水營養(yǎng)鹽進(jìn)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(lǐng)域進(jìn)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(diǎn)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(xì)的了解。20世紀(jì)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(zhì)平衡進(jìn)行深入研究，我國實(shí)現(xiàn)了從定性研究向定量研究的轉(zhuǎn)變，國家海洋化學(xué)研究逐漸成熟。

之后，我國的海洋化學(xué)研究工作一直在進(jìn)行。2004年，《中國近海生物地球化學(xué)》專著出版，這是我國的第一部海洋生物地球化學(xué)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(xué)過程研究進(jìn)行全面系統(tǒng)的闡述，此書的出版也標(biāo)志著我國海洋生物地球化學(xué)學(xué)科的建立。近幾年，海洋化學(xué)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(xué)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(zhì)的性質(zhì)而定，當(dāng)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(jìn)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(yùn)用于檢測氨和氮的含量測試。測定氨和氮還有兩種新引進(jìn)的技術(shù)是流動注射-氣體擴(kuò)散法和靛酚藍(lán)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(jī)氮分析儀，以碳的含量表示海水中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。它使我國海洋科學(xué)家測定溶解無機(jī)碳、溶解有機(jī)碳和顆粒態(tài)有機(jī)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(jī)碳轉(zhuǎn)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(shù)與流動注射分析相結(jié)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(xué)示蹤與同位素分析

海洋物理過程對海洋中的生物和化學(xué)過程產(chǎn)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(xué)物質(zhì)作為示蹤物質(zhì)對研究對象進(jìn)行標(biāo)記的微量分析方法，示蹤物質(zhì)大部分為具有適當(dāng)半衰期的放射性物質(zhì)和部分人造化合物。我國在示蹤物質(zhì)選擇方面經(jīng)常使用的的化學(xué)示蹤物質(zhì)是氯氟烴和14C，這兩種物質(zhì)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(zhǔn)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(yùn)作用進(jìn)行測定。

2.4 海水痕量有機(jī)物分析

海水中有機(jī)物的含量一般比較低，而且來源和組成較為復(fù)雜。到目前為止，即使是發(fā)達(dá)國家對海水中的溶解有機(jī)物的認(rèn)識還尚未成熟，海水中還有一半以上的有機(jī)物其成分還尚未確定依然還用DOC表征有機(jī)物的量，觀察測量其濃度梯度的變化。痕量組分指在物質(zhì)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(shù)對痕量元素在試樣中的分布狀況進(jìn)行測定。分析痕量一般涉及取樣、樣品預(yù)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(jìn)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(xué)分析方法。甲烷是一種簡單的有機(jī)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(zhì)特點(diǎn)，我們在研究伊始就用動態(tài)技術(shù)，經(jīng)過抽取、氣相色普法環(huán)節(jié)對海水中溶存甲烷的濃度進(jìn)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(zhì)譜儀測定組分；最后用MAT-252質(zhì)譜儀對甲、乙、丙烷的碳同位素值進(jìn)行測定。

3 結(jié)語

雖然，我國海洋化學(xué)研究取得了很大成就，但依然與世界發(fā)達(dá)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(qiáng)、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(xué)的科學(xué)家還應(yīng)該繼續(xù)努力，發(fā)展海洋化學(xué)科學(xué)，充分發(fā)揮海洋化學(xué)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(xué)研發(fā)的主要進(jìn)展及展望，中國科學(xué)院海洋研究所，山東青島.

[2]鄭彥、彭景嚇，中國海洋化學(xué)分析方法研究進(jìn)展，廈門大學(xué)學(xué)報(bào)，2007年8月.