德国联邦物理技术研究院(PTB)与位于瓦尔内明德的莱布尼兹波罗的海研究所合作,首次测量了平均盐度海水(5~20 g / kg海水)的pH值,这些测量值可以溯源到PTB的pH基标准。这样一来,在海水中测得的pH值便具有了可比性,这对于诸如可靠地定量海水酸化之类的应用必不可少。

海水的pH值 PTB的测量装置,用于pHT值的电化学测量。该系统包含装有人工海水样品的哈纳特电池,其电压是在温度受控条件下测量的。

二氧化碳排放不仅是全球气候的问题,也是海洋面临的问题。二氧化碳溶解在海水中,释放出氢离子,导致海水酸化。这会对位于海水中的大多数生化和生物过程产生影响,例如,珊瑚的生长就对酸化极为敏感。在夏威夷附近的北太平洋等地区的长期测量结果表明,当地的pH值目前都在持续下降,每年约下降0.003;而目前最准确的pH测量的不确定度约为 0.002。

此外,由于存在不同的pH定义,因此很难比较测量结果。在计量学(及其相关的工业应用)中,pH值是通过电化学方法测量的。这些测量值所基于的事实是:浸没在水溶液中的电极与参考电极相比会产生可测量的电压。该电压取决于溶液中存在的游离氢离子。这种电化学方法不仅可以测量pH值,而且可以测量所谓的pHT值。指数T代表“总计”,它表明除氢离子外,硫酸氢根离子也有助于氢离子的转移,这在海水中尤其重要。在海洋学中,已经建立了一种光学方法来测量pHT值。这种方法需要将具有pH依赖性吸收光谱的染料添加到海水中。

在PTB与莱布尼兹波罗的海研究所(IOW)之间的合作项目范围内,通过光学方法获得的pHT值首次与计量定义(即电化学测量)的pHT值相关联。之所以能取得这个结果,是因为波罗的海具有典型的盐度,即每千克海水含5克至20克,温度范围为5℃至45℃。在与IOW一起制定了测量程序之后,PTB制作了人工海水标准液,使用PTB的电化学基准测量设备测量了pHT参考值。然后,IOW在相同温度范围内应用了光学测量方法。将这两个值组合起来可弥补波罗的海光学pHT值测量溯源链中的空白,并确保测量值可靠的可比性。

下一步将与PTB的“数学建模和数据分析”部门合作,计算测得的pHT值、盐度和温度之间在计量意义上的数学关系,以便将结果提供给海洋学领域的研究人员。

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