현장 교정을 통한 해양 수질 탐사를 위한 수중 질량 분석법 향상

휘발성 화합물, 특히 해수의 용존 가스를 측정하는 데 있어 탁월한 분해능으로 유명한 우리대학의 SWIMS는 수집된 데이터를 정확하게 해석하기 위해 다양한 기기 및 환경 요인에 대한 세심한 주의가 필요합니다. 이 기기는 지구 해양 시스템의 주요 지점, 특히 극지방 주변에서 용존 가스를 특성화하는 다양한 해양 탐사 캠페인에서 현장 테스트를 거쳤습니다.

우리대학에서 사용하는 SWIMS는 질량 피크는 같지만 이온화 전위가 다른 가스 신호를 구별하기 위해 이중 필라멘트와 프로그래밍 가능한 이온 소스 파라미터를 포함하는 Transpector® MPH 4중극자 질량 분석기로 구성됩니다. 이 시스템은 용존 가스 농도 신호를 추출하기 위해 상당한 깊이에서 측정할 때 대기압에서 매우 높은 압력까지 다양한 압력으로 분석 물질을 수중에 도입하기 위해 터보 펌프 시스템과 특수 멤브레인 주입구가 필요합니다. 

수중 질량 분석기(UMS)를 개발하여 다양한 연구 프로젝트를 위해 다양한 수중 플랫폼과 차량에 사용한 사우스 플로리다 대학의 팀 쇼트(Tim Short) 박사와 스트로우 톨러(Strawn Toler) 박사가 SWIMS 설계의 선구자 역할을 했습니다. 이들은 현재 이 연구 탐사 노력의 협력자로 활동하고 있으며, 인피콘은 수집된 수질 샘플의 선상 측정에 사용될 최첨단 트랜스펙터 MPH 200 MS 버전을 사용하는 새로운 벤치탑 질량 분석기 시스템의 최적화를 통해 URI를 지원하고 있습니다. 이 최신 버전에는 BCG450 TripleGauge®도 포함되어 있습니다. 이 시스템은 궁극적으로 향후 탐사 캠페인에 사용될 새로운 버전의 UMS에 통합될 예정입니다. 

이 협업의 중요한 측면 중 하나는 주요 변수의 영향을 측정하고 보정하기 위한 새로운 교정 방법을 개발하는 것입니다. 이러한 변수에는 정수압, 기기 내부 온도, 전자 노이즈, 시료 온도, 수증기 및 외부 수온 변화가 포함됩니다. 이 혁신적인 현장 교정 방법에는 용존 가스 표준에서 연속 샘플링하는 것이 포함됩니다.

UMS는 샘플링이 필요한 위치에 따라 다양한 플랫폼에서 사용할 수 있습니다. 이러한 플랫폼에는 보트, 원격 조작 차량(ROV), 유인 잠수정 등이 있습니다. 플랫폼의 선택은 샘플링 기간과 표층 해양, 연안 해역, 심해 또는 열수구 등 연구 대상 해양 환경과 같은 요인에 따라 달라집니다. 

잠수정 견인 차량에 두 번 배치되어 유역 전체의 프로파일을 캡처한 SWIMS UMS 및 현장 교정 시스템은 주요 대기 가스인 N2, O2, Ar 및 CO2를 측정하는 데 중점을 두었습니다. 목표는 압력, 내부 온도, 전자 노이즈 기준선, 샘플 온도, 수증기압, 현장 수온과 같은 독립 변수가 UMS 판독값의 변동성에 어떻게 기여하는지를 면밀히 조사하는 것이었습니다.

주성분 분석을 활용하여 변동성의 원인을 평가하고 일반화된 첨가제 모델을 활용하여 UMS 결과를 보정하는 공동의 노력은 1% 오차 범위 내에서 성공적으로 보정을 달성했습니다.

멤브레인 유입 질량 분석법(MIMS)을 기반으로 하는 UMS 기술은 수중 가스 정량화에 상당한 이점을 제공합니다. 수동 개입 없이 환경에서 직접 샘플을 채취함으로써 UMS는 샘플링 아티팩트를 제거하고 높은 샘플 처리 속도를 가능하게 합니다. 또한 장기간 현장에 배치하면 환경 신호에 대한 정교한 통계 분석이 가능하여 해양 프로세스에 대한 이해를 높일 수 있습니다.

URI와 인피콘의 신흥 기술 연구팀 간의 협력 이니셔티브는 해양의 용존 가스 역학에 대한 귀중한 통찰력을 제공하는 UMS 기술의 기능을 발전시키는 데 한 걸음 더 나아간 것입니다.

로드아일랜드 대학교 해양공학과와 협력하는 인피콘의 노력의 핵심은 혁신입니다. 특히 기후 변화의 영향을 이해하고 완화하기 위해 정확한 측정이 중요한 프로젝트에서 과학적 목표를 달성하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 그럼에도 불구하고 우리의 노력은 여전히 굳건합니다.

계속해서 경계를 넓히고 지구의 복잡한 시스템에 대한 더 깊은 이해를 위해 노력합시다.