Evaluation of the temperature dependence of dissociation constants for the marine carbon system using pH and certified reference materials
Evaluation of the temperature dependence of dissociation constants for the marine carbon system using pH and certified reference materials
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使用 pH 值和经过认证的参考材料评估海洋碳系统解离常数的温度依赖性
DOI：
10.1016/j.marchem.2020.103914
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3
通讯作者：
Woosley, Ryan J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Woosley, Ryan J.
由于从大气中吸收人为二氧化碳（CO2）以及由此导致的海洋酸化，对海洋碳循环的长期监测至关重要，需要许多实验室在几十年内实现高精度和准确性。尽管如此，在碳系统的测量和计算中仍然存在许多不确定性。碳系统的计算由公开的软件提供，但是各种常数的大量选项使得数据和研究的相互可比性具有挑战性。在这里，在整个海洋温度范围（- 1.7-40°C）内，使用内部一致性计算和对两批认证标准物质的分光光度pH值测量来评估碳系统。至少在CRM的盐度范围内（S = 33.4-33.8），配方的选择对硫酸氢解离常数的影响不显著。氟化氢解离常数公式的选择增加了少量的不确定性，但最佳选择是不清楚的。总硼浓度对pH值的计算有显著影响，Lee等人（2010）的值在内部更为一致，因此推荐使用。在评估的8个碳酸解离常数集中，几乎所有在近表面开放海洋盐度（~ 31-36）的pH测量精度范围内保持内部一致。然而，经Dickson和Millero（1987）修正的Mehrbach et al.（1973）和Lueker et al.（2000）的值是最内部一致的，因此更适合当前的表层海洋研究（S≈31-36，T= - 1.7-40°C,fCO2< 500 μatm）。pH值在较低温度下比在较高温度下内部更一致。
Due to the uptake of anthropogenic carbon dioxide (CO2) from the atmosphere, and the resulting ocean acidification, long term monitoring of the marine carbon cycle is of utmost importance and requires high precision and accuracy across many laboratories over several decades. Despite this, many uncertainties still remain in carbon system measurements and calculations. Calculations of the carbon system are facilitated by publicly available software, but the large number of options for various constants make data and study inter-comparability challenging. Here, the carbon system is evaluated using internal consistency calculations and spectrophotometric pH measurements on two batches of Certified Reference Material over the full oceanic range of temperatures (−1.7–40 °C). The choice of formulation for the bisulfate dissociation constant is insignificant over at least the salinity range of the CRM (S = 33.4–33.8). The choice of formulation of the hydrogen fluoride dissociation constant adds a small amount of uncertainty, but the best option is unclear. The total boron concentration significantly impacts the calculated pH, with the value of Lee et al. (2010) being more internally consistent and, thus, recommended. Of the 8 carbonic acid dissociation constant sets evaluated, nearly all remain internally consistent at near-surface open-ocean salinities (~31–36) within the accuracy of pH measurements. Nevertheless, the values of Mehrbach et al. (1973), as refit by Dickson and Millero (1987), and Lueker et al. (2000) were the most internally consistent and therefore are preferred for current surface ocean studies (S ≈ 31–36,T= −1.7–40 °C,fCO2< 500 μatm). The pH was more internally consistent at lower temperatures than higher temperatures.
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