海水中痕量溶解态活性磷和总磷的船载式分析研究

Phosphorus is an essential nutrient element for phytoplankton in marine environment and can limit the primary productivity in some sea area. Dissolved phosphorus (DP) is the main form of phosphorus in the oceans and plays an important role in the marine biogeochemical cycle of phosphorus. In the oligotrophic ocean waters, the concentrations of DP are down to nanomolar or even lower level, thus highly sensitive methods are urgently demanded for the analysis of DP. However, the reported methods have the shortcomings of high detection limit, low degree of automation and poor application in tough situations, which have limited the development of marine science research on phosphorus. Moreover, only trace dissolved reactive phosphorus (DRP) was measured before and very less research was reported about the analysis of dissolved total phosphorus (DTP) because of the limit in digestion technique. Therefore, the aim of this study is to establish the analytical method for the shipboard analysis of trace DRP and DTP in seawater, which is essential for marine biogeochemical research of phosphorus in the open oceans. The study will include: determination of trace DRP based on flow/sequential injection analysis combined with long path length liquid core waveguide spectrophotometry; combination of microwave digestion, UV photo-oxidation and chemical wet digestion for high efficiency on-line digestion of DTP; application of the established methods for in the field analysis and elimination of the interference during the determination of trace DP in seawater.

磷是生命的重要元素，在海洋初级生产力的调节中起着重要作用。溶解态磷是海水中磷的主要形态，在寡营养盐海域溶解态磷的浓度很低，通常在纳摩尔水平，需通过高灵敏的技术进行测定。但是现有的溶解态磷分析方法存在检测限高、自动化程度低、无法现场应用等问题，不能满足日益发展的海洋科学研究的需要。本项目旨在建立海水中痕量溶解态活性磷和总磷的船载式分析方法，为研究全球变化中的磷循环提供技术支撑。针对国内外对溶解态磷分析研究的薄弱环节，克服现有分析方法和消解技术单一等不足，以液芯波导长光程、在线消解、流动注射/顺序注射分析等技术手段，对痕量溶解态活性磷和总磷进行深入分析。研究内容包括：流动/顺序注射-自制液芯波导长光程流通池-磷钼蓝分光光度法测定海水中的痕量溶解态活性磷；微波消解、UV光氧化、化学湿式氧化耦合在线高效消解测定海水中的痕量溶解态总磷；海水样品现场分析，探讨和解决实际样品测定中的干扰问题。

项目背景：磷是与生命相关的必须元素，在海洋初级生产力的调节中起着重要作用。溶解态磷是海水中磷的主要形态，在寡营养盐海域溶解态磷的浓度很低，通常在纳摩尔水平。现有的溶解态磷分析方法存在检测限高、自动化程度低、无法现场应用等问题。本项目针对目前研究的不足，建立了海水中痕量溶解态活性磷和总磷的船载式分析方法，为研究全球变化中的磷循环提供了有力的技术支撑。.主要内容、关键数据和科学意义：（1）溶解态活性磷的检测方法基于磷钼蓝分光光度法，通过固相萃取技术富集磷钼蓝提高分析灵敏度。基于此建立了一种推广性广的手工操作方法和一种集成度高的自动方法。后者已成功在南中国海连续走航运行2周，获得2000余个表层溶解态活性磷数据，为该区域上层营养盐动力学研究提供了重要支撑。（2）建立了过硫酸钠中性消解测定海水中总磷的方法，该方法十分简单、易于操作，基于该方法首次获取了南中国海全水柱的现场总磷数据。（3）建立了海水基底中C-P键有机磷的检测方法，并首次测定了生物培养过程中草甘膦及其降解产物的浓度，为很多重要科学问题的解释提供了最直观的数据支持。（4）基于环流分析、流动注射分析、十字形流通池、集成化控制硬件和软件等技术，建立了环境水体中常量活性磷、硝酸盐和亚硝酸盐的自动分析方法，并成功用于各种水样的测定，测定结果与标准方法无限制性差异。（5）综合评述了海水中痕量营养盐的测定方法，并对测定过程一些影响数据质量的重要因素进行综述，对该领域工作者有重要的借鉴意义。.主要结果：在本项目的资助下，申请人已正式发表高水平第一或者通讯作者SCI论文8篇，其中包括JCR 1区论文1篇，2区论文5篇（其中2篇为Top Journal），3区论文2篇（均发表于Limnology Oceanography Methods）。以上论文本基金均为第一标注。此外，申请人设计组装了5台可应用于现场分析的自动化仪器，授权实用新型专利一项，做到创新与实用并重。