Electrochemical methods for autonomous monitoring of chemicals (oxygen and phosphate) in seawater: Application to the Oxygen Minimum Zone
Méthodes électrochimiques pour la surveillance autonome des espèces chimiques (oxygène et phosphate) dans l'eau de mer : Application aux Zones de Minimum d'Oxygène
Résumé
Developing new sensors for improving our understanding of the coupled biogeochemical cycles constitutes an immense challenge. Electrochemistry provides promising reagentless methods by going further in miniaturization, decreasing the response time and energy requirements and thus increasing our observing capacities in the ocean. This study is focused on phosphate and oxygen, two key compounds of the marine ecosystems. Improvement of the amperometric STOX sensor for ultra-low oxygen detection in seawater is presented. The improvement was achieved by changing sensor construction and preliminary studies showed higher sensitivity and faster response time. A novel electrochemical method for phosphate detection was developed. The method is based on anodic oxidation of molybdenum in seawater in order to form the phosphomolybdic complex, electrochemically detectable by means of amperometry or voltammetry. Thanks to special construction of an electrochemical cell including specific membrane technology, the method does not require addition of reagents and is free from silicate interferences. The method was tested during Pelagico 1011- 12-BIC OLAYA cruise offshore Peru in 2010. The Peruvian water masses analysis was also performed using data collected during this cruise
Le développement de nouveaux capteurs pour améliorer notre compréhension des cycles biogéochimiques dans l'océan représente un immense défi. L'électrochimie offre des méthodes de détection sans ajout de réactifs, avec un temps de réponse court, une faible consommation énergie, la possibilité de miniaturisation et donc d'augmenter significativement nos capacités d'observation de l'océan. Cette étude se concentre sur le phosphate et l'oxygène dissous, deux composés principaux au sein des écosystèmes marins. Une amélioration du capteur STOX pour la mesure des faibles concentrations d'oxygène a été obtenue. Celle-ci repose sur un changement dans la construction du capteur et les résultats préliminaires ont montré une sensibilité plus élevée et un temps de réponse plus rapide. Une nouvelle méthode électrochimique pour la détection des phosphates a été développée. Le procédé est basé sur l'oxydation du molybdène dans l'eau de mer pour former le complexe phosphomolybdique, électrochimiquement détectable sur l'or par ampérométrie ou voltammétrie. Grâce au développement d'une cellule électrochimique adaptée, utilisant la technologie membranaire, la méthode ne nécessite pas d'ajout de réactif liquide et s'affranchit de l'interférence des silicates. La méthode a été testée pendant la campagne en mer Pelagico 1011 à 1012-BIC OLAYA au large du Pérou en 2010. Une analyse des masses d'eaux au large du Pérou a été réalisée grâce aux données recueillies au cours de cette campagne
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