沉積物-海水界面的pH兩維分布測量方法研究.pdf

1、沉積物-海水界面是海水與沉積物質交換的地帶，這里發(fā)生著復雜的物理、化學、生物、地質過程，是海洋沉積地球化學的重要領域之一。沉積物中發(fā)生的生物地球化學和礦物溶解反應引起沉積物-海水界面pH變化。沉積物中的pH分布不僅反映了早期成巖作用的酸堿平衡機制，而且反映了例如溶質擴散，沉積物與上覆水物質交換的交換及遷移過程；同時，海洋沉積物以碳酸鈣和有機物形式埋藏的碳是海洋碳循環(huán)的一個重要環(huán)節(jié)。，通過沉積物-海水界面的pH值檢測，可作為了解沉積物的生

2、物地球化學與成礦作用過程中的一個重要指標。本文在模擬實驗基礎上，探討了生物擾動及海底埋藏二氧化碳泄露對沉積物中pH的影響，取得主要研究成果如下：
　　(1)利用HPTS熒光指示劑在405nm以及450nm具有兩個激發(fā)波長，在520nm具有單發(fā)射波長的特點，將其嵌入在醋酸纖維素基體制備成平面pH傳感膜，構建了基于比率測量法的光學平面pH傳感系統(tǒng)，所制備平面?zhèn)鞲邢到y(tǒng)的空間分辨率為86?m，響應時間小于20s，pH測量范圍為6.5到8.

3、5。
　　(2)基于所開發(fā)的光學平面?zhèn)鞲衅鏖_展了沙蠶擾動對沉積物 pH影響的觀測實驗，實驗結果表明表層沉積物與海水的pH值與海水相差0.4-0.6個單位；沙蠶掘穴活動明顯的影響沉積物的pH值變化，當上覆水灌溉到洞穴中，使得垂直梯度上的pH值與上覆水接近，遺棄的洞穴23小時后隨著沉積物的填埋其pH值逐漸降低。
　　(3)埋藏 CO2泄露對沉積物-海水界面 pH有著明顯影響，實驗結果表明隨著二氧化碳的從底部不斷的滲漏到上覆水過程