王丽芳, 黄韬, 杜川军, 郭香会

1. 厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室, 福建 厦门 361102;

2. 厦门大学海洋与地球学院, 福建 厦门 361102

海水营养盐自动观测技术的广泛应用极大推动了海洋生态系统的研究向小尺度和高时空分辨率方向发展(Harris, 1980; Johnson et al, 1992; DeGrandpre et al, 1995; Glasgow et al, 2004; Johnes, 2007; Rusjan et al, 2008)。该技术的要点是现场、实时、连续性、准确性和便利性。近20 年来, 海水营养盐自动观测技术在适用范围、测样精度、操作性、持续性等方面已取得了较大进展(Le Bris et al, 2000; Johnson et al, 2002; Mills et al, 2004; Lacombe et al, 2008; Egli et al, 2009; Moscetta et al, 2009; Plant et al, 2009;Vuillemin et al, 2009; Etheridge et al, 2014; Frank et al, 2014; Barus et al, 2016), 同时已被广泛应用于河口及近海海域的定点或连续观测(Gilbert et al, 2013;Snyder et al, 2014; Vincent et al, 2018)。

1 国内外研究现状

依据检测原理, 营养盐自动观测技术主要分为三类。第一类是湿化学法, 是基于显色反应的分光光度法, 通过结合流动注射分析(flow injection analysis, FIA)和顺序注射分析(sequential injection analysis, SIA)等技术进行测量(Bris et al, 2000; Mills et al, 2004; Egli et al, 2009; Moscetta et al, 2009;Plant et al, 2009; Vuillemin et al, 2009)。目前国际上基于此原理的仪器主要有: 美国蒙特里安海洋研究所(Monterey Bay Aquarium Research Institute,MBARI)生产的OsmoAnalyxer 渗透泵硝酸盐分析仪、德国ME 公司(Meerestechnik-Elektronik GmbH)研制的APP4004 型营养盐自动分析仪、英国W.S 海洋系统有限公司的NAS-2E 型营养盐分析仪、英国Chelsea 仪器有限公司的AOUA MARK Ⅲ营养盐和化学成分监测系统、美国Subchem 系统公司研制的营养盐剖面分析仪(autonomous profiling nutrient analyzer, APNA)等。基于传统湿化学法原理的仪器普遍存在集成度低、体积大、能耗高、试剂用量大等缺点。近年来, 微流控技术与液芯波导(liquid core waveguide, LCW)技术在营养盐原位分析仪上的应用, 一方面实现了“湿化学法”往体积小、功耗低、试剂用量低的方向发展, 另一方面极大地提高了湿化学法的灵敏度 (Steimle et al, 2002; Adornato et al,2007; Li et al, 2008; 孙兆华 等, 2008; Sieben et al,2010; 马然 等, 2016)。另外, 荧光法在湿化学法仪器上的应用, 提高了海水中铵盐测定的灵敏度, 填补了大洋中极低浓度氨原位观测的空白(Masserini et al, 2000)。……