Evaluation of Dissolved Inorganic Carbon in Seawater

Význam tématu

Rostoucí koncentrace CO₂ v atmosféře přispívá ke globálnímu oteplování, což vedlo k hledání efektivních způsobů zadržování uhlíku. Oceány jako významné akumulátory „modrého uhlíku“ dokážou vázat více CO₂ než suchozemské ekosystémy. Kvantifikace rozpuštěného anorganického uhlíku (DIC) v mořské vodě je proto klíčová pro sledování a hodnocení uhlíkového cyklu a účinnosti procesů zachytávání a skladování uhlíku v oceánech.

Cíle a přehled studie

Studie demonstruje použití spalovacího katalytického TOC analyzátoru Shimadzu TOC-L pro rychlé a přesné stanovení anorganického uhlíku (IC) a následný výpočet DIC v mořské vodě. Cílem bylo ověřit linearitu, zotavení a odolnost vůči vysoké koncentraci solí v prostředí reálných vzorků z Tokijského zálivu, s přídavkem známých množství karbonátů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro stanovení IC byla aplikována acidifikace vzorku pomocí kyseliny fosforečné, zachycení uvolněného CO₂ a jeho detekce termálním vodivostním detektorem. Klíčové parametry:

• Analyzátor: TOC-LCPH
• Autosampler: ASI-L
• Metoda: detekce CO₂ po acidifikaci
• Kalibrace: dvoubodová (0 a 50 mg/L Na₂CO₃/NaHCO₃)
• Objem injekce: 50 µL
• Vzorky: mořská voda z Tokijského zálivu s přídavkem 0, 1, 5, 10 a 20 mgC/L
• Konverze IC na DIC: faktor 3,67 (poměr molární hmotnosti CO₂/C)

Hlavní výsledky a diskuse

Ve všech pěti vzorcích byla dosažena průměrná míra zotavení kolem 100 % a korelační koeficient mezi přidaným a naměřeným IC dosáhl R = 1,000. Naměřené hodnoty IC ukázaly lineární nárůst s přídavkem soli:

• Vzorek bez přídavku: 24,5 mgC/L → DIC 89,9 mg/L
• +1 mgC/L: 25,5 mgC/L → DIC 93,6 mg/L
• +5 mgC/L: 29,7 mgC/L → DIC 108,6 mg/L
• +10 mgC/L: 34,8 mgC/L → DIC 127,5 mg/L
• +20 mgC/L: 45,3 mgC/L → DIC 166,0 mg/L

Výsledky potvrzují, že přítomnost přibližně 3,5 % solí neovlivňuje přesnost stanovení IC. Čas analýzy je cca 15 minut na vzorek při plné automatizaci.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda poskytuje rychlé a spolehlivé stanovení rozpuštěného anorganického uhlíku v mořských a jiných slaných vzorcích bez rozsáhlých úprav vzorku. Výhody:

• Vysoká odolnost vůči interferencím solí
• Automatizace a vysoká propustnost vzorků
• Minimální spotřeba chemikálií a krátká doba analýzy

Uplatnění v oblasti výzkumu uhlíkového cyklu, oceánografie, monitoringu kvality vody a projektů zachytávání uhlíku.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření metody směrem k přímému měření v terénu pomocí přenosných modulů, integraci sítě senzorů pro kontinuální monitoring a kombinaci s měřením dalších parametrů oceánské chemie (např. pH, alkalinity). Dále je perspektivní spojit analýzu DIC s izotopovými metodami pro studium zdrojů a procesů uhlíku.

Závěr

Spalovací katalytický TOC analyzátor Shimadzu TOC-L ve spojení s autosamplerem ASI-L umožňuje rychlé, přesné a solí nenarušené stanovení anorganického uhlíku a výpočet DIC v mořských vodách. Metoda se jeví jako cenný nástroj pro aplikace v oblasti výzkumu uhlíkového cyklu a oceánografie.

Reference

1. Tamura Y. Evaluation of Dissolved Inorganic Carbon in Seawater. Shimadzu Application News, First Edition: July 2023.
2. Shimadzu Corporation. TOC-L Total Organic Carbon Analyzer. 2023.