准确定量海气CO₂通量并掌握其在不同时空尺度上的变化是全球碳循环与气候变迁研究的中心任务之一。目前,虽然对大洋的源汇量级有了较一致的认识,但对时空变化剧烈的近岸海域仍缺乏足够的研究,目前还不能较好地定量其通量大小,在源汇问题上也存在不少争议。本研究通过观测不同近海环境表层海水的CO₂分压（pCO₂）的周日变化,揭示其变化规律,分析其内在控制过程和机制,并探讨周日变化对海气CO₂通量估算的潜在影响。本论文的研究区域包括以南海北部陆坡站位为代表的开阔海域,以厦门湾、深沪湾为代表的近岸河口区域,及以西沙群岛永兴岛周边礁盘为代表的珊瑚礁生态系统海域。测定参数包括表层海水及大气pCO₂,以及如DO、pH、TA（总碱度）、DIC（总溶解无机碳）、叶绿素等相关机制分析所需的支持数据。其中,表层海水pCO₂通过国际通用的水气平衡器-非分散红外检测器测定系统和自主研发的原位光纤化学CO₂传感器获得,其它碳酸盐系统和生物地球化学参数采用国际标准方法测定。因应浮标长期自动连续观测的需要,我们开发了一种基于酸碱指示剂的原位光纤化学CO₂传感器。该传感器采用Teflon AF 2400液芯波导管作为C02选择透过性膜,该液芯波导管同时也是传感器的比色池,我们采用溴百里酚蓝（BTB）和碳酸钠（Na₂CO₃）溶液为主要成份的pH敏感指示剂作为缓冲溶液。当被测样品中的CO₂渗透进入液芯波导管,管内缓冲溶液的pH值将发生改变,产生显色反应,通过对BTB的酸态（波长为434 nm）和碱态（波长为620 nm）进行分光测量即可得到仪器对样品中CO₂的响应。该仪器的响应时间小于2 min（95%响应）,在200-800μatm的范围内,测量精度为0.26%-0.37%。该仪器融合长光程、多波长测定、指示剂更新、原位自动控制运行及低功耗（平均功率约4W,峰值功率约8W）等技术特点于一身,适用于原位长期自动观测。我们的实验结果表明,所有观测区域均表现出显著的pCO₂周日变化,变化幅度从-10μatm到600μatm不等,其中,南海北部寡营养盐开阔海域的pCO₂变化幅度约为10μatm,以厦门湾、深沪湾为代表的海湾河口区域的pCO₂变化幅度为50-150μatm,而西沙群岛珊瑚礁生态系统的pCO₂的周日变化幅度高达600μatm以上。在不同海域,控制pcO₂周日变化的物理和生物地球化学过程也不尽相同。在我们的研究区域,开阔海区的pCO₂周日变化主要受到温度控制,海湾、河口等海域则主要受到潮汐/海流的影响,在珊瑚礁生态系统中,生物的新陈代谢及相关过程决定了pCO₂周日变化的规律和方向。在周日尺度上存在的pCO₂变化幅度显然会影响在更长时间尺度上对海气CO₂通量的估算。根据我们的定量评估,在陆坡等开阔海域,由pCO₂周日变化可能带来的最大误差约为士0.48mmolCm^-2d^-1,约相当于此类海域通量的50%;在海湾/河口区域,周日变化带来的误差可能为士2.19-6.58mmolCm^-2d^-1,约占通量的9-27%;而在珊瑚礁海域,此类误差则可能高达士8.77-26.31mmol Cm^-2d^-1,超过其实际通量水平。