影响水体CDOM液芯波导测量的关键问题研究

Chromophoric Dissolved Organic Matter (CDOM) content in oceans, estuaries and lakes are regulators of carbon cycling and climate. Measurements of CDOM are critical to capture and understand the dynamics of dissolved organic carbon and affects on aquatic ecosystem. Standard spectrophotometric methods for CDOM determination using Liquid Core Waveguide (LCW) system are laborious and susceptible to methodological biases. The project is committed to: 1) To evaluate the accuracy, sensitivity and precision of different materials, optical path lengths, inner diameters, thickness of LCW on CDOM measurements by building out an automatic controlled measurement system. 2) To analysis uncertainties in (CDOM) spectral absorption features due to temperature, salinity and PH variations. 3) To determine key factors for CDOM measurements and improved models to facilitate the precision as well as efficiency in CDOM measurements substantially; to conduct field measurement in the South China Sea (ocean), the Pearl River Estuary (estuary) and the Poyang Lake (inland lake) as preliminary efforts to provide significant enhancements for routine cruise and in situ CDOM absorption measurements in a broad range of natural waters.

水中的有色溶解有机物（CDOM）对水体生态系统具有重要影响，开展CDOM液芯波导测量关键问题研究具有重要的理论意义和现实价值。本申请项目拟：1）搭建基于多种液芯波导池的温度可控自动测量分析系统，开展液芯波导材质、光程长度（包括物理长度与有效光程差异）、孔径、壁厚等差异对吸收光谱差异的影响；2）分析测量样品温度、盐度、pH值等因素的差异对吸收光谱差异的影响；3）从液芯波导特性、样品特性两方面综合分析影响CDOM测量效果的关键因子，结合理论计算手段，建立综合改进模型，选择南海、珠江口、鄱阳湖分别为海洋、河口、湖泊代表性研究区域，开展即时现场测量与冻融存储后实验室分析结果差异分析，并进行CDOM测量综合改进方案的适用性与稳定性检验研究，以期提高CDOM液芯波导测量效率与精度，尝试为实现CDOM的高效高精度走航与原位测量提供基础支撑。

水中的有色溶解有机物（CDOM）对碳循环和气候有一定的调节作用，获取CDOM动态变化信息对水体生态系统具有重要影响，研究室内 CDOM 测量分析中所面临的问题，对于解决卫星遥感、原位走航测量中面临的关键科学问题具有重要的理论和现实意义。基于此，本项目开展了较系统的 CDOM 液芯波导测量影响因素分析工作，并进行改进与检验研究。本申请项目完成了以下四个方面工作：1）搭建了基于多种液芯波导池的温度可控自动测量分析系统，研究了液芯波导材质、光程长度（包括物理长度与有效光程差异）、孔径、壁厚等差异对吸收光谱差异的影响；2）分析了测量样品温度、盐度、pH值等因素的差异对吸收光谱差异的影响；3）设计了走航式CDOM自动测量产业化样机，获取了河口、二类水体和一类水体代表性水样的CDOM及其他配套走航数据，五次共累计66天的海试表明，其性能适合我国水域的、大动态范围的、高灵敏度、高精度、高效率CDOM吸收光谱测量。4）从液芯波导特性、样品特性两方面综合分析影响CDOM测量效果的关键因子，结合理论计算手段，建立了综合改进模型，选择南海、珠江口、鄱阳湖分别为海洋、河口、湖泊代表性研究区域，开展了即时现场测量与冻融存储后实验室分析结果差异分析，并进行CDOM测量综合改进方案的适用性与稳定性检验研究，以期提高CDOM液芯波导测量效率与精度，尝试为实现CDOM的高效高精度走航与原位测量提供基础支撑。