化學海洋亮點-微量元素潔淨採樣器系統

貴儀網站海洋化學亮點--微量元素潔淨採樣器系統

爲什麼要研究海洋微量元素？ 

海洋微量元素的研究揭開了海洋生地化循環的關鍵神秘面紗，揭露海洋化學如何影響生態、環境變遷與環境健康的細部資訊。微量元素的來源與分佈對海洋生物生長與吸收大氣二氧化碳扮演重要的角色，因此對海洋生態系統的功能和全球碳循環產生重大的影響。此外，微量元素常被視為污染物，其海洋分佈與含量也受到全球的關注。儘管我們意識到海洋中微量元素和同位素的重要性，但我們對它們的來源、流向、內外部循環和顆粒與溶解態的化學形態理解非常有限，進而導致數值模型在研究全球變遷與生地化循環的預測上產生嚴重誤差。

微量元素的採樣困難 

由於微量元素在海水中的濃度極低，採樣技術上需要特殊的設計與考量以避免污染。隨著材料與採樣技術的進步，2010 年起國際微量元素與同位素的生地化循環研究合作計畫(GEOTRACES)，在全世界各地克服採樣的困難，才能取得可靠的研究數據。台大新海一貴儀中心在極力爭取各方經費補助及研究人員們長年努力下，於 2023 年底建立了台灣全新且符合 GEOTRACES 作業標準的「微量元素潔淨採樣系統」，大幅提升了台灣進行海洋微量元素研究與參與國際大型計畫的能力。系統建置期間，曾邀請美國國家科學院院士MIT 海洋化學教授 Prof. Ed Boyle 以及美國 Old Dominion University 海洋化學教授 Prof. Greg Cutter 訪問台灣，分享其 GEOTRACES 的研究成果與採樣系統建置經驗，增進台灣在微量元素上的國際合作與技術交流。

提供台灣跨校跨領域跨研究船之合作與優化海洋教育 

新採樣設備除了強化台灣微量元素的研究能量，也連結了台灣各學術單位的研究人才網絡與研究船設備資源，一同推動跨校跨領域的營養鹽與微量元素生地化研究團隊。目前台灣微量元素生地化聯合研究團隊共有來自 5 所學術機構與 13 個研究團隊（台灣大學、中山大學、海洋大學、成功大學與中央研究院等學術機構的研究人員），一起在這個微量元素採樣系統的平台上合作。另外，模組化的實驗設備也成功的展現大型實驗貨櫃與設備可應用於不同研究船上的發展性（例如新海研 1 號與勵進號）。 新採樣系統也提供了台灣完整的海洋微量元素教育實習與訓練設備，讓學生於實驗航次中學習微量元素的採樣技術。

國際合作 GEOTRACES 與 BioGeoSCAPES

GEOTRACES 計畫提供了完整且有系統性的方式研究全球海洋的營養鹽、微量元素與生地化循環，聯合國更將 GEOTRACES 列為海洋十年行動(2021-2030)重大國際計畫之一，努力推動全球海洋永續議題。國際學界也從 2020 年開始著手規劃另一個新全球性研究計畫BioGeoSCAPES，將進行區域與大洋尺度多方面的生物與化學整合性研究，並連結生地化模型提供更全面的海洋研究。台灣長年一直是 GEOTRACES 國際計畫中的重要夥伴之一，目前也積極參與 BioGeoSCAPES 的策劃，新採樣系統的建立提供了更完整的採樣平台，將大幅提升台灣執行國際計畫的能力，提升台灣國際研究的能見度。

（圖一）微量元素潔淨採樣系統。 

（圖二）NOR1-T030 實習航次合影，Prof. Greg Cutter 與台大海洋所化學組師生及技術員、成大老師、TORI 技術員與法國 Kley 工程師一同交流微量元素採樣系統經驗。 

（圖三）NOR1-T030 航次使用潔淨採樣系統 (Clean)與一般的海水採樣系統(Regular)在水深2200 m 處取樣，比較兩組系統測得微量元素: Zn, Pb, Fe, Mn 的濃度。以潔淨採樣系統取得的樣本數據皆指示較低之污染與干擾，顯現潔淨採樣系統的必要性與優勢。數據提供: 國立成功大學地球科學系廖文軒。