ICS07.060 CCSA45 中华人民共和国海洋行业标准 HY/T0343.7—2022 海-气二氧化碳交换通量监测与评估技术 规程 第7部分:现场监测二氧化碳分压 数据处理 Protocolofair-seaCO2fluxmonitoringandassessment— Part7:Dateprocessingoffield-measuredpartialpressureofCO2 2022-09-26发布 2023-01-01实施 中华人民共和国自然资源部发布 中国标准出版社出版目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅱ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 数据处理流程 1 …………………………………………………………………………………………… 4.1 数据来源 1 …………………………………………………………………………………………… 4.2 海水二氧化碳分压数据处理流程 1 ………………………………………………………………… 4.3 大气二氧化碳分压数据处理流程 1 ………………………………………………………………… 5 数据处理方法 2 …………………………………………………………………………………………… 5.1 海水二氧化碳分压 2 ………………………………………………………………………………… 5.2 大气二氧化碳分压 3 ………………………………………………………………………………… 5.3 单位转换 3 …………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性) 表层海水二氧化碳分压数据处理实例 4 ……………………………………………… A.1 观测数据 4 …………………………………………………………………………………………… A.2 海水二氧化碳分压数据处理过程 4 ………………………………………………………………… 参考文献 6 ………………………………………………………………………………………………………HY/T0343.7—2022前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件是HY/T0343《海-气二氧化碳交换通量监测与评估技术规程》的第7部分。HY/T0343已 经发布了以下部分: ———第3部分:浮标监测; ———第4部分:基于分压差的通量评估; ———第7部分:现场监测二氧化碳分压数据处理。 本文件由中华人民共和国自然资源部提出。 本文件由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口。 本文件起草单位:厦门大学、国家海洋环境监测中心。 本文件主要起草人:王桂芝、赵化德、郑楠、郭香会、许懿、徐雪梅、戴民汉。 ⅠHY/T0343.7—2022引 言 海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分,海-气二氧化碳交换通量是海洋碳循环研究的重点之 一。海-气二氧化碳交换通量监测的主要方式包括船载走航式监测、浮标监测、岸基定点监测及卫星遥 感监测等。我国海-气二氧化碳交换通量监测日益业务化和常态化,亟待相关操作规程,来规范海-气二 氧化碳交换通量监测和源汇评估。HY/T0343《海-气二氧化碳交换通量监测与评估技术规程》旨在统 一、规范海-气二氧化碳交换通量监测和数据处理,提高监测数据和源汇评估结果的科学性和国际可 比性。 HY/T0343拟由7个部分构成: ———第1部分:断面监测; ———第2部分:浮标选址; ———第3部分:浮标监测; ———第4部分:基于分压差的通量评估; ———第5部分:卫星监测; ———第6部分:二氧化碳分压测定 非色散红外法; ———第7部分:现场监测二氧化碳分压数据处理。 ⅡHY/T0343.7—2022海-气二氧化碳交换通量监测与评估技术 规程 第7部分:现场监测二氧化碳分压 数据处理 1 范围 本文件描述了基于水-气平衡法连续观测的二氧化碳分压数据处理流程和方法。 本文件适用于现场连续观测的二氧化碳分压数据处理,不适用于卫星遥感的海水二氧化碳分压数 据处理。 2 规范性引用文件 本文件没有规范性引用文件。 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 大气二氧化碳分压 partialpressureofCO2inatmosphere 一定温度下,二氧化碳气体单独存在且占有与大气相同体积时的压力。 3.2 海水二氧化碳分压 partialpressureofCO2inseawater 一定温度和盐度下,海水与空气中的二氧化碳达到水-气平衡时,空气中二氧化碳的分压。 4 数据处理流程 4.1 数据来源 基于水-气平衡法获取的干空气二氧化碳仪器响应值。 4.2 海水二氧化碳分压数据处理流程 流程如下: a) 根据标准气体工作曲线,通过仪器响应值校正,将干空气二氧化碳测定仪器响应值转换成干空 气二氧化碳摩尔分数; b) 根据水-气平衡器内部海水温度、盐度和气压,通过压力转换和水汽校正,将干空气二氧化碳摩 尔分数转换成平衡器水汽饱和二氧化碳分压; c) 根据海表温度,通过温度校正,将平衡器水汽饱和二氧化碳分压转换成海水二氧化碳分压。 4.3 大气二氧化碳分压数据处理流程 流程如下: 1HY/T0343.7—2022a) 根据标准气体工作曲线,通过仪器响应值校正,将干空气二氧化碳测定仪器响应值转换成干空 气二氧化碳摩尔分数; b) 根据海表温度、盐度和现场大气压,通过压力转换和水汽校正,将干空气二氧化碳摩尔分数转 换成大气二氧化碳分压。 5 数据处理方法 5.1 海水二氧化碳分压 5.1.1 仪器响应值校正 根据以下步骤进行校正: a) 根据相邻两次标定二氧化碳标准气体的测定仪器响应值,通过线性内插,计算得到二氧化碳标 准气体在这两次标定之间任意时刻的预期仪器响应值; b) 通过不少于3个不同浓度的标准气体预期仪器响应值和标称值的线性拟合,得到该时刻的工 作曲线; c) 若线性拟合的显著性水平小于0.05,根据工作曲线,将干空气二氧化碳测定仪器响应值转换为 干空气二氧化碳摩尔分数;否则,检查标准气体原始测定数据,找出异常原因,剔除异常数据, 重新进行线性内插和拟合计算;若剔除异常数据后的标准气体原始测定数据少于3个,该组数 据无效。 5.1.2 压力转换和水汽校正 按照公式(1)计算饱和水汽压: pH2OE=e{24.4543-6745.09/(TE+273.15)-4.8489×ln[(TE+273.15)/100]-0.000544×SSS}×1.01325×105……(1) 式中: pH2OE———水-气平衡器内部海水温度和盐度下的饱和水汽压,单位为帕斯卡(Pa); TE———水-气平衡器中海水的温度(90温标),单位为摄氏度(℃); SSS———表层海水的盐度,1978实用盐度标度,无量纲。 按照公式(2)进行压力转换和水汽校正: pCO2Wet=xCO2×pE-pH2OE ………………(2) 式中: pCO2Wet———表层海水在水汽饱和的水-气平衡器中二氧化碳的分压,单位为帕斯卡(Pa); xCO2———干空气中二氧化碳的摩尔分数,单位为微摩尔每摩尔(μmol/mol); pE———水-气平衡器内部的气压,单位为帕斯卡(Pa); pH2OE———水-气平衡器内部海水温度和盐度下的饱和水汽压,单位为帕斯卡(Pa)。 5.1.3 温度校正 按照公式(3)进行温度校正,计算现场海水二氧化碳分压: pCO2Seawater=pCO2Wet×e[(SST-TE)×0.0423]………………(3) 式中: pCO2Seawater———海水二氧化碳分压,单位为帕斯卡(Pa); pCO2Wet———表层海水在水汽饱和的水-气平衡器中二氧化碳的分压,单位为帕斯卡(Pa); SST ———表层海水的原位温度(90温标),单位为摄氏度(℃); TE ———水-气平衡器中海水的温度(90温标),单位为摄氏度(℃)。 2HY/T0343.7—20225.2 大气二氧化碳分压 5.2.1 仪器响应值校正 按照5.1.1进行计算。 5.2.2 压力转换和水汽校正 按照公式(4)计算饱和水汽压: pH2OAir=e{24.4543-6745.09/(SST+273.15)-4.8489×ln[(SST+273.15)/100]-0.000544×SSS}×1.01325×105……(4) 式中: pH2OAir———海表温度和盐度下的饱和水汽压,单位为帕斯卡(Pa); SST———表层海水的原位温度(90温标),单位为摄氏度(℃); SSS———表层海水的盐度,1978实用盐度标度,无量纲。 按照公式(5)计算大气二氧化碳分压: pCO2Air=xCO2×P-pH2OAir ………………(5) 式中: pCO2Air———大气二氧化碳分压,单位为帕斯卡(Pa); xCO2———干空气中二氧化碳的摩尔分数,单位为微摩尔每摩尔(μmol/mol); P ———海平面之上10m以内的现场大气