現場校正による海洋水中探査のための水中質量分析計の強化

URIのSWIMSは、揮発性化合物、特に海洋水中の溶存ガスの測定において比類のない分解能を持つことで有名ですが、収集されたデータを正確に解釈するためには、様々な機器や環境要因に細心の注意を払う必要があります。SWIMSは、極域を中心とした地球の海洋システムの重要な場所での溶存ガスの特徴を明らかにする、さまざまな海洋探査キャンペーンで実地テストされています。

URIで使用されているSWIMSは、Transpector® MPH四重極質量分析計で構成されており、同じ質量ピークを持つがイオン化ポテンシャルの異なるガスシグナルを区別するために、デュアルフィラメントとプログラム可能なイオン源パラメータを備えています。このシステムには、溶存ガス濃度シグナルを抽出するために、大気圧から非常に高い圧力まで変化する水深での測定時に分析物を水中に導入するためのターボポンプシステムと特殊なメンブレンインレットが必要です。

SWIMSデザインは、Tim Short博士とStrawn Toler博士および南フロリダ大学の他の研究者によって開発されました。彼らは水中質量分析計（UMS）を開発し、様々な研究プロジェクトのために様々な水中プラットフォームや乗り物に使用しました。彼らは現在、この研究探査活動の試みの協力者であり、INFICONは最先端のTranspector MPH 200 MSバージョンを使用し、収集された水サンプルからの船上計測に使用される新しい卓上質量分析システムの最適化でURIをサポートしています。この最新バージョンには BCG450 TripleGauge® も含まれています。このシステムは最終的に、将来の探査キャンペーン用のUMSの新バージョンに組み込まれることが想定されています。

この共同研究の重要な側面の1つは、重要な変数の影響を測定・補正することを目的とした新しい校正方法の開発です。これらの変数には、静水圧、装置内部温度、電子ノイズ、サンプル温度、水蒸気、外部の水温変化などが含まれます。革新的な現場校正法では、溶存ガス標準からの連続サンプリングを行います。

UMSは、サンプルを採取する場所に応じて、さまざまなプラットフォームで使用することができます。これらのプラットフォームには、ボート、遠隔操作船（ROV）、有人潜水艇などがあります。プラットフォームの選択は、サンプリング期間や、表層海域、沿岸海域、深海、熱水噴出孔などの調査対象の海洋環境などの要因によって異なります。

SWIMS UMSと現場校正システムは、有光層全体のプロファイルを取得するために潜水牽引車両 に二度搭載され、主要な大気ガス-N2、O2、Ar、CO2の測定に焦点を当てました。その目的は、圧力、内部温度、電子ノイズベースライン、サンプル温度、水蒸気圧、現場水温などの独立変数がUMS測定値の変動にどのように影響するかを精査することでした。

主成分分析で変動源を評価し、一般化加法モデルでUMS出力を補正することで、誤差1%以内の補正に成功しました。

メンブレンインレット質量分析（MIMS）に基づくUMS技術は、水中ガス定量において大きな利点を提供します。人手を介さずに環境から直接サンプルを取得することで、UMSはサンプリングアーチファクトを排除し、高いサンプルスループット率を可能にします。さらに、長期間の現場展開により、環境信号の高度な統計分析が可能になり、海洋プロセスの理解が深まります。

URIとINFICONの新興技術研究チームとのこの共同イニシアチブは、UMS技術の能力を前進させる一歩であり、海洋の溶存ガスダイナミクスに関する貴重な洞察を提供します。

ロードアイランド大学海洋工学部とのコラボレーションの中で、イノベーションが私たちの取り組みの核となっています。科学的目標を達成するのは容易なことではありません。特にこのようなプロジェクトでは、気候変動の影響を理解し緩和するために正確な測定が不可欠です。それでも私たちの決意は変わりません。

限界を押し広げ、地球の複雑なシステムをより深く理解する努力を続けましょう。