CN109061091A - 一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法 - Google Patents

一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109061091A
CN109061091A CN201811072505.3A CN201811072505A CN109061091A CN 109061091 A CN109061091 A CN 109061091A CN 201811072505 A CN201811072505 A CN 201811072505A CN 109061091 A CN109061091 A CN 109061091A
Authority
CN
China
Prior art keywords
concentration
lake
doc
water
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811072505.3A
Other languages
English (en)
Inventor
温志丹
宋开山
刘阁
杜嘉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeast Institute of Geography and Agroecology of CAS
Original Assignee
Northeast Institute of Geography and Agroecology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeast Institute of Geography and Agroecology of CAS filed Critical Northeast Institute of Geography and Agroecology of CAS
Priority to CN201811072505.3A priority Critical patent/CN109061091A/zh
Publication of CN109061091A publication Critical patent/CN109061091A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本发明公开了一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法，包括如下步骤：S1、使用YSI水质仪现场测定湖泊的水体盐度S，每个样点重复三次，记录并计算平均值作为该点的S实测值；S2、根据以下模型计算湖泊DOC浓度：log(DOC)＝0.52×log(S)+1.11。本发明通过数据拟合分析的方法，使用实测数据，构建了湖泊实测的盐度S和DOC浓度的相关性，为后续水体DOC浓度的检测奠定了基础。本发明可以通过在野外现场依据水体盐度值后，及时、快速、准确估算地表水体DOC浓度。

Description

一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法
技术领域
本发明涉及湖泊水环境评价领域，具体涉及一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法。
背景技术
碳是构成生命体的重要元素之一，是整个生物圈物质和能量循环的主体。碳在自然界中以有机的、无机的、或者固态的形式存在，每年大概有0.4-0.9Pg的碳从陆地流入海洋，因此陆地水圈(如湖泊、河流等)对于地球水环境碳循环具有非常重要的作用。在湖泊水生态***中，溶解性有机碳(DOC)是碳的主要存在形式，是异氧微生物的主要营养源，不仅与其他养分(氮、磷等)之间存在耦合关系，还通过与溶解性无机碳(DIC)之间的转化影响环境污染物质的迁移和降解。因此，开展湖泊水体中DOC浓度的相关研究对分析不同类型湖泊的碳循环过程和估算湖泊水体碳源/汇功能具有重要意义，为评价我国湖泊生态***碳储量的时空分布格局提供了科学依据。
目前，国内外普遍采用总有机碳分析仪等仪器分析水体中DOC浓度，在长期的实践和研究中发现该方法已不能完全适应新时期的快速监测等科学工作的需要。首先，由于仪器昂贵，一般实验室不具备该仪器；其次，仪器测量需要将水样采集带回实验室进行，水样的保存时间、保存温度、不同TOC仪的测量精度、测量者的水样前处理操作等，都会对DOC的测量结果造成较大影响。因此，开发一种新的、便捷的、高效的测量水体DOC浓度的方法已经成为科学研究者们的迫切需要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法，包括如下步骤：
S1、使用YSI水质仪现场测定湖泊的水体盐度S，每个样点重复三次，记录并计算平均值作为该点的S实测值；
S2、根据以下模型计算湖泊DOC浓度：
log(DOC)＝0.52×log(S)+1.11(R2＝0.79，n＝826，其中R2指的是这个拟合方程的拟合度，n是采样点数量。
所述模型通过以下方法构建：
a、对分布在全国的136个湖泊和水库进行采样，每个湖泊和水库设置6-8个采样点，共计1296个采样点，使用YSI水质仪现场测定水体盐度(S)，测量范围为0-70ppt，精度为0.01ppt，每个样点重复三次，记录并计算平均值做为该点的S实测值；
b、使用采水器采集表层水体，每个样点采集2L表面水体，水体深度0.5-1m，置于车载冰箱中运送至实验室避光冷藏保存，24h内测定其溶解性有机物(DOC)浓度，测定时，将水样经0.45μm孔径的玻璃纤维滤膜过滤后低温保存，以超纯水作参考水样，测定过滤液的总溶解碳(DTC)浓度和溶解性无机碳(DIC)浓度，DOC浓度为DTC减去DIC的差值；DTC和DIC浓度测定采用680℃高温催化氧化法，在TOC分析仪上进行，该方法检测限为0.3mg/L，每个水样重复测定三次，记录并计算平均值做为该点的实测值；
c、使用Microsoft Excel 2017软件对分布在全国的106个湖泊实测的盐度S和DOC浓度值进行相关性拟合分析，即得所述模型。
本发明具有以下有益效果：
1)通过数据拟合分析的方法，使用实测数据，构建了湖泊实测的盐度S和DOC浓度的相关性，为后续水体DOC浓度的检测奠定了基础。
2)可以通过在野外现场依据水体盐度值后，及时、快速、准确估算地表水体DOC浓度。
附图说明
图1为采样湖泊分布图。
图2为溶解性有机碳(DOC)浓度和湖泊实测的盐度S的相关性分析图。
图3为基于本发明进行的湖泊溶解性有机碳(DOC)浓度估测示意图。
图4为DOC实测值与依据本专利方法计算出来的DOC浓度值相关性分析。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明通过数据拟合分析的方法，使用实测数据，构建了湖泊实测的盐度S和DOC浓度的相关性，具体的：
步骤一、对分布在全国的136个湖泊和水库进行采样，分布图如图1所示，每个湖泊和水库设置6-8个采样点，共计1296个采样点，使用YSI水质仪现场测定水体盐度(S)，测量范围为0-70ppt，精度为0.01ppt，每个样点重复三次，记录并计算平均值做为该点的S实测值；
步骤二、使用采水器采集表层水体，每个样点采集2L表面水体，水体深度0.5-1m，置于车载冰箱中运送至实验室避光冷藏保存，24h内测定其溶解性有机物(DOC)浓度，测定时，将水样经0.45μm孔径的玻璃纤维滤膜(中国半岛工业有限公司)过滤后低温保存，以超纯水作参考水样，测定过滤液的总溶解碳(DTC)浓度和溶解性无机碳(DIC)浓度，DOC浓度为DTC减去DIC的差值；DTC和DIC浓度测定采用高温催化氧化法(680℃)，在TOC分析仪(TOC-VCPN，日本岛津公司)上进行，该方法检测限为0.3mg/L，每个水样重复测定三次，记录并计算平均值做为该点的实测值；
步骤三、使用Microsoft Excel 2017软件对分布在全国的106个湖泊实测的盐度S和DOC浓度值(共826个样点)进行相关性拟合分析，得到以下模型：
log(DOC)＝0.52×log(S)+1.11(R2＝0.79，n＝826，其中R2指的是这个拟合方程的拟合度，n是采样点数量)。
基于上述模型，本发明实施例提供了一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法，包括如下步骤：
S1、使用YSI水质仪现场测定湖泊的水体盐度S，每个样点重复三次，记录并计算平均值作为该点的S实测值；
S2、根据所述模型计算湖泊DOC浓度：
发明人使用该方法对分布在全国的80个湖泊进行DOC浓度估测，共计470个采样点，结果如图3，40.17％的采样点DOC浓度值为1-5mg/L，32.01％的采样点DOC浓度值处于0-1mg/L，16.53％的采样点SDD值处于处于5-10mg/L，6.90％的采样点SDD值处于处于10-20mg/L，剩余4.40％的采样点DOC浓度值为20-70mg/L。
为了验证该估算结果的准确性，本研究同时使用TOC分析仪测定了这80湖泊的DOC浓度值，将这些DOC实测值与依据本专利方法计算出来的DOC浓度值进行拟合分析，实现模型精度验证(图4)，结果表明平均绝对百分误差(MAPE)仅为33.60％，依据本专利方法计算出来的DOC浓度值与实测DOC浓度值与的比值为0.95，相关性精度较好，依据本专利方法计算出来的DOC具有较高的可信度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (2)

1.一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、使用YSI水质仪现场测定湖泊的水体盐度S，每个样点重复三次，记录并计算平均值作为该点的S实测值；
S2、根据以下模型计算湖泊DOC浓度：
log(DOC浓度)＝0.52×log(S)+1.11。
2.如权利要求1所述的一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法，其特征在于：所述模型通过以下方法构建：
a、对分布在全国的136个湖泊和水库进行采样，每个湖泊和水库设置6-8个采样点，共计1296个采样点，使用YSI水质仪现场测定水体盐度S，测量范围为0-70ppt，精度为0.01ppt，每个样点重复三次，记录并计算平均值做为该点的S实测值；
b、使用采水器采集表层水体，每个样点采集2L表面水体，水体深度0.5-1m，置于车载冰箱中运送至实验室避光冷藏保存，24h内测定其溶解性有机物(DOC)浓度，测定时，将水样经0.45μm孔径的玻璃纤维滤膜过滤后低温保存，以超纯水作参考水样，测定过滤液的总溶解碳(DTC)浓度和溶解性无机碳(DIC)浓度，DOC浓度为DTC减去DIC的差值；DTC和DIC浓度测定采用680℃高温催化氧化法，在TOC分析仪上进行，该方法检测限为0.3mg/L，每个水样重复测定三次，记录并计算平均值做为该点的实测值；
c、使用Microsoft Excel 2017软件对分布在全国的106个湖泊实测的盐度S和DOC浓度值进行相关性拟合分析，即得所述模型。
CN201811072505.3A 2018-09-14 2018-09-14 一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法 Pending CN109061091A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811072505.3A CN109061091A (zh) 2018-09-14 2018-09-14 一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811072505.3A CN109061091A (zh) 2018-09-14 2018-09-14 一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109061091A true CN109061091A (zh) 2018-12-21

Family

ID=64761755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811072505.3A Pending CN109061091A (zh) 2018-09-14 2018-09-14 一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109061091A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109709296A (zh) * 2019-02-21 2019-05-03 南通大学 一种快速连续估算水中悬浮态镉浓度的方法
CN112305149A (zh) * 2020-07-29 2021-02-02 中国科学院东北地理与农业生态研究所 一种估算水体溶解性无机碳浓度的方法
CN112485399A (zh) * 2020-12-18 2021-03-12 江南大学 污水毒素浓度估计方法
CN114444253A (zh) * 2021-11-26 2022-05-06 中林信达（北京）科技信息有限责任公司 一种估算湖泊水体二氧化碳分压的方法
CN115166190A (zh) * 2022-08-26 2022-10-11 中国长江三峡集团有限公司 一种河流溶解有机碳通量检测方法、装置及电子设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101713729A (zh) * 2009-11-12 2010-05-26 中国科学院东北地理与农业生态研究所 测定水体中有色溶解有机物吸收系数的方法
CN102735714A (zh) * 2012-07-16 2012-10-17 烟台大学 一种颗粒有机碳、总有机碳测定仪及测定方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101713729A (zh) * 2009-11-12 2010-05-26 中国科学院东北地理与农业生态研究所 测定水体中有色溶解有机物吸收系数的方法
CN102735714A (zh) * 2012-07-16 2012-10-17 烟台大学 一种颗粒有机碳、总有机碳测定仪及测定方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国人民解放军海洋环境专项办公室: "《国内外海洋仪器设备大全 上》", 30 November 2015, 国防工业出版社 *
张立娟: "长江口及其邻近水域碳、氮、磷的时空分布", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库基础科学辑》 *
李奕洁等: "2014 年夏季长江口有色溶解有机物(CDOM)的分布、光学特性及其来源探究", 《海洋与湖沼》 *
胡素征等: "长江口有色溶解有机物光谱特性及其示踪溶解有机碳研究", 《天津科技大学学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109709296A (zh) * 2019-02-21 2019-05-03 南通大学 一种快速连续估算水中悬浮态镉浓度的方法
CN112305149A (zh) * 2020-07-29 2021-02-02 中国科学院东北地理与农业生态研究所 一种估算水体溶解性无机碳浓度的方法
CN112305149B (zh) * 2020-07-29 2022-10-28 中国科学院东北地理与农业生态研究所 一种估算水体溶解性无机碳浓度的方法
CN112485399A (zh) * 2020-12-18 2021-03-12 江南大学 污水毒素浓度估计方法
CN112485399B (zh) * 2020-12-18 2021-09-07 江南大学 污水毒素浓度估计方法
CN114444253A (zh) * 2021-11-26 2022-05-06 中林信达（北京）科技信息有限责任公司 一种估算湖泊水体二氧化碳分压的方法
CN115166190A (zh) * 2022-08-26 2022-10-11 中国长江三峡集团有限公司 一种河流溶解有机碳通量检测方法、装置及电子设备
CN115166190B (zh) * 2022-08-26 2024-02-09 中国长江三峡集团有限公司 一种河流溶解有机碳通量检测方法、装置及电子设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109061091A (zh) 一种估算湖泊溶解性有机碳浓度的方法
Zhang et al. Methane in the Changjiang (Yangtze River) Estuary and its adjacent marine area: riverine input, sediment release and atmospheric fluxes
Burnett et al. Radon and radium isotopes as tracers of submarine groundwater discharge–results from the Ubatuba, Brazil SGD assessment intercomparison
Wang et al. Nutrient inputs through submarine groundwater discharge in an embayment: a radon investigation in Daya Bay, China
Vogt et al. Fluctuations of electrical conductivity as a natural tracer for bank filtration in a losing stream
Schrag et al. Determination of δ18O of seawater in the deep ocean during the Last Glacial Maximum
Solder et al. A tube seepage meter for in situ measurement of seepage rate and groundwater sampling
Xia et al. Variations of hydrodynamics and submarine groundwater discharge in the Yellow River estuary under the influence of the water-sediment regulation scheme
CN102288646A (zh) 一种海水中泥沙浓度垂向分布的原位自动监测方法及***
CN112945795B (zh) 河流原位反硝化脱氮速率的定量测算方法
CN112305149B (zh) 一种估算水体溶解性无机碳浓度的方法
Su et al. Using 222Rn temporal and spatial distributions to estimate the groundwater discharge rate and associated nutrient fluxes into high salinity lakes in Badain Jaran Desert, Northwest China
CN109085142A (zh) 一种测量湖泊水体透明度的方法
CN102081033A (zh) 基于海岸带成像仪的悬浮泥沙浓度计算方法
CN110111854A (zh) 放射性核素从地表水释放途径向水生生物浓集的计算方法
CN105760683A (zh) 一种海洋超微型浮游植物固碳量的估算方法
CN102087107A (zh) 绳系多传感器协同优化近海测波浮标及其滤波融合方法
CN109323891A (zh) 一种估算湖泊真光层深度的方法
CN113552027A (zh) 一种走航式悬移质泥沙快速测验方法
Lacroix et al. In situ continuous monitoring of dissolved gases (N 2, O 2, CO 2, H 2) prior to H 2 injection in an aquifer (Catenoy, France) by on-site Raman and infrared spectroscopies: instrumental assessment and geochemical baseline establishment
CN101900661B (zh) Hy-1b卫星cocts的悬浮泥沙浓度获取方法
Takeda et al. An axisymmetric diffusion experiment for the determination of diffusion and sorption coefficients of rock samples
Jiang et al. Seasonal characteristics of groundwater discharge controlled by precipitation and its environmental effects in a coal mining subsidence lake, eastern China
CN108287156A (zh) 一种用等离子体发射光谱仪高精度测定碳酸盐岩Sr/Ca比值的方法
CN110346247B (zh) 一种吹填区底泥盐分扩散系数中尺度试验测定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181221

RJ01 Rejection of invention patent application after publication