安全验证
海水黄色物质吸收系数测量中的关键问题探讨
蔡晓晴;汪小勇;孟洁;周庆伟;毕大勇;张榕;吴国伟
【摘要】黄色物质是海洋中的有色可溶性有机物,是重要的水质参数之一.目前实验室黄色物质样品测量技术虽已有标准参考,但测量过程的一些重要变量对测量结果的定量影响仍未明确.基于2016年东印度洋南部水体综合调查所得的实测样品,分析了参比纯水是否过滤和过滤压力等因素对测量结果准确性的具体影响,发现:(1参比纯水未过滤会使测量结果明显高估,ag(350和ag(440的高估程度分别为0.137m-1和0.114m-1;(2过滤压力的不同对测量结果影响较为明显,过滤压力越大,测得的吸收系数越大,对于ag(350,150mmHg相对100mmHg的平均偏差为0.195m-1,200mmHg相对150mmHg的平均偏差为0.058m-1;对于ag(440,150mmHg相对100mmHg的平均偏差为0.168m-1,200mmHg相对150mmHg的平均偏差为0.064m-1.本文的实验研究可促进实验者对规范中黄色物质样品处理过程以及相关参数设置原因和意义的理解.【期刊名称】《海洋技术》【年(卷,期】2017(036005【总页数】6页(P88-93
【关键词】黄色物质;分光光度法;过滤;压力
【作者】蔡晓晴;汪小勇;孟洁;周庆伟;毕大勇;张榕;吴国伟
【作者单位】国家海洋技术中心,天津300112;国家海洋技术中心,天津300112;国家海洋技术中心,天津300112;国家海洋技术中心,天津300112;国家海洋技术中心,天津300112;国家海洋技术中心,天津300112;国家海洋技术中心,天津300112
【正文语种】中文【中图分类】P733.3
黄色物质（YellowSubstance，或gelbstoff或gelvin）是水体中以溶解有机碳为主要成分的一类高分子量化合物的总称[1]，其正式称谓为“有色可溶有机物”（ChromophoricDissolvedOrganicMatter,CDOM）。从来源上来看，近海海域的黄色物质主要是由陆源的江河径流携带输入；大洋海域的黄色物质主要是由海洋浮游植物有机体降解及底层沉积物释放产生[2-3]。黄色物质是海洋水色遥感重点关注的三类要素之一（另外两个要素是浮游植物色素和悬浮物），是海陆相互作用中水体光学性质的“指示剂”，其特殊的光吸收性在海水的生物地球化学循环中起到了重要作用。
针对海水中的黄色物质，国内外学者开展了大量的研究工作，主要集中在黄色物质的吸收特性研究[4-10]、黄色物质的荧光特性研究[11-13]以及遥感探测黄色物质浓度[14-15]三个方面。以上研究的关键基础，在于准确可靠的海水黄色物质测量技术。由于黄色物质成分较为复杂，其绝对浓度难以直接测量，但利用特征波段的吸收系数可以比较准确地表征海水中所含黄色物质浓度，因此采用分光光度法对黄色物质吸收系数的测量是目前主流的测量方法。
在黄色物质的测量方法方面，NASA于2003年发布过具体的测量标准[16]；我国于2010年通过了针对黄色物质吸收光谱测量的行业标准[17]；近年来我国开展的重大专项（如908专项、“全球变化与海气相互作用”专项等）发布的《海洋光学调查技术规程》[18]中也有对黄色物质观测方法有着较为详细的规定。但以上的标准或规程，虽给出了诸如滤纸孔径、过滤压力等关参数设置，但并未详细阐述设置的原因，以及测量过程发生变化会对观测结果造成的影响。由于在黄色物质样品实验室处理及数据分析的过程中，存在着诸多的影响因素，因此针对海水黄色物质
测量中的关键技术实验研究，将会对黄色物质的测量过程产生重要的指导作用，对获取准确可靠的黄色物质测量结果有着重要的意义。
本文基于“全球变化与海气相互作用专项”2016年夏季东印度洋南部调查航次获取的海洋光学数据，分析了参比纯水是否过滤和过滤压力等因素对测量结果准确性的具体影响，旨在通过控制变量法的实验研究，加深实验者对规范和规程中参数和步骤设置原因和意义的理解。
“全球变化与海气相互作用专项”2016年夏季东印度洋南部调查航次开展于2016年7-9月，其中黄色物质样品采集的每个站位包含了0m，30m，75m，100m4个水层。所有站位的表层黄色物质吸收系数光谱如图1所示。从以上样品中，遴选出数据质量良好可靠的9个站位，用于本文的实验研究。黄色物质吸收系数的计算公式如式（1）所示：
式中：ag(λ为要测量的黄色物质随波长变化的吸收系数；l为比色皿的长度（本实验为0.1m）；ODS(λ为分光光度计直接测得的黄色物质相对于纯水的光学密度；ODbs(λ为纯水空白相对于纯水的光学密度；ODnull为长波段的参与吸收，本文中ODnull取590～600nm范围内的ODs(λ-ODbs(λ的平均值。
黄色物质吸收光谱的特征较为明显，在250～650nm范围内，黄色物质的吸收随着波长的增加而降低，呈指数衰减态势，其指数模型如式（2）所示：
式中：ag(λ0是特征波长λ0处的吸收系数；