CN103063594A

CN103063594A - 海水中盐度的自动测定方法

Info

Publication number: CN103063594A
Application number: CN2013100063966A
Authority: CN
Inventors: 张新申; 杨东静; 蒋小萍
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2013-04-24

Abstract

一种海水中盐度的自动测定方法，所用测定仪器包括进样阀、光学流通池、光学检测器，操作步骤：①将测定仪器设置在进样状态，推动液C进入光学流通池，经光学检测器将信号传输给计算机处理系统处理得到基线，在基线测绘的同时，试样S1经样品流路和进样阀进入进样环并将进样环充满；②将测定仪器转换至分析状态，进样环中的试样S1在推动液C的推动下经进样阀及连接进样阀与光学流通池的管件进入光学流通池，经光学检测器将信号传输给计算机处理系统处理，得到试样谱图；③使用一系列盐度已知的标样S2代替试样，重复上述步骤①和②，得到一系列标样谱图；④将所绘制的试样谱图与标样谱图比较，通过标样工作曲线的回归方程计算出试样中的盐度。

Description

海水中盐度的自动测定方法

技术领域

本发明属于海水盐度测量领域，涉及一种海水中盐度的自动测定方法。

背景技术

盐度是海水中含盐量的一个标度。海水含盐量是海水的重要特性，它与温度和压力三者，都是研究海水的物理过程和化学过程的基本参数。海洋中发生的许多现象和过程，海洋生物的繁衍生长都与海水盐度的分布和变化有关，因此海洋中盐度的分布及其变化规律的研究，在海洋科学中占有重要的地位。

关于海水盐度的测定，现有方法包括化学分析法和物理测量法。适于海水的化学分析法主要有Mohr-Kundsen法和法扬司法，它们均需要使用化学试剂进行滴定，所述化学试剂对环境污染造成一定影响。海水盐度测定的物理方法主要有比重法、折射法、电导法三种。比重法是海洋学中测量海水盐度的一种方法。比重是一个大气压下，单位体积海水的重量与同温度同体积蒸馏水的重量之比。由于海水比重和海水密度密切相关，而海水密度又取决于温度和盐度，所以比重法的实质是，从比重求密度，再根据密度、温度推求盐度。折射率法是通过测量水质的折射率来确定盐度。这两种测量盐度的方法存在精度不高、操作复杂、不利于仪器配套等问题，尽管还在某种场合下使用，但逐渐被电导法所代替。电导法是利用不同盐度的海水具有不同导电特性来测定海水盐度，所用仪器有感应式盐度计和电极式盐度计。感应式盐度计以电磁感应为原理，可在现场和实验室测量，然而，由于感应式盐度计需要的样品量很大，灵敏度不如电极式盐度计高，并需要进行温度补偿，操作较繁琐，因而导致盐度计转向电极式盐度计发展（电导法测盐度最先使用的仪器是电极式盐度计），但电极式盐度计的测量电极直接接触海水，容易出现极化和受海水的腐蚀、污染，使性能减退，影响测试精度和降低使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种海水中盐度的自动测定方法，此种方法不仅可简化测定操作、提高测定速度，便于在线检测，而且不需要化学试剂。

本发明所述海水中盐度的自动测定方法，是基于折光系数效应原理。采用流动注射分光光度法进行分析时，含不同盐度的液体进入流通池后，分光光度计的入射光束在通过该折射界面层后发生情况不同的折射，使出射光束的强度发生变化，从而使吸光度发生变化，在记录仪上观察到不同的峰值变化（见图3），这就是所述折光系数效应。本发明利用流动注射分光光度法产生的折光系数效应来测定海水的盐度，测定时，载流（推动液）为去离子水，试样为盐度不同的海水，试验表明，海水试样的盐度越高，折光系数效应越明显，出现的水峰（折射峰）峰值越大，而且海水试样的水峰峰值与其盐度成正比。

本发明所述海水中盐度的自动测定方法，所用测定仪器主要由低压泵、进样阀、进样环、光学流通池、光学检测器和计算机处理系统组成，操作步骤如下：

①将测定仪器设置在进样状态，在低压泵的作用下推动液C经推动液流路、进样阀及连接进样阀与光学流通池的管件进入光学流通池，经光学检测器将信号传输给计算机处理系统处理得到基线，在基线测绘的同时，试样S1经样品流路和进样阀进入进样环并将进样环充满；

②将测定仪器转换至分析状态，进样环中的试样S1在推动液C的推动下经进样阀及连接进样阀与光学流通池的管件进入光学流通池，经光学检测器将信号传输给计算机处理系统处理，得到试样谱图；

③使用一系列盐度已知的标样S2代替试样，重复上述步骤①和②，得到一系列标样谱图，以标样的盐度为横坐标、以标样谱图的峰高为纵坐标绘制工作曲线；

④将所绘制的试样谱图与标样谱图比较，通过标样工作曲线的回归方程计算出试样中的盐度；

所述推动液为去离子水。

本发明所述所述海水中盐度的自动测定方法，光学流通池的光程为10mm～50mm，检测波长为390nm~880nm。

本发明所述所述海水中盐度的自动测定方法，进样时间优选40S~80S，分析时间优选60S~180S。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明为海水的盐度测定提供了一种新方法，使用本发明所述方法测定海水的盐度，不仅具有良好的精密度（谱图峰高的相对标准偏差为0.62%），而且在检测范围2~31‰内所获得的工作曲线呈现出良好的线性。

2、本发明所述方法采用流动注射分析与分光光度检测相结合的技术方案，实现了自动检测，与手工检测操作相比，可减小平行样之间的误差，保证测试的灵敏度和准确性，并提高测定速度。

3、本发明所述方法利用折光系数效应原理进行测定，不需要温度补偿和化学试剂，不仅简化了操作，而且可避免化学试剂带来的环境污染和使用化学试剂产生的费用支出。

4、使用本方法及其配套分析仪器，便于对海水中的盐度进行在线自动检测。

附图说明

图1是本发明所提供的海水中盐度的自动测定方法的工艺流程图，也是配套的测定仪器的结构示意图，测定仪器处于进样状态。

图2是本发明所提供的海水中盐度的自动测定方法的工艺流程图，也是配套的测定仪器的结构示意图，测定仪器处于分析状态。

图3 是分光光度计的入射光束在通过折射界面层后发生折射从而使出射光束的强度发生变化所生成的谱峰示意图；

图4是用本发明所述方法测定海水盐度的精密度谱图；

图5是用本发明所述方法测定海水标样盐度的谱图；

图6是根据图5所述谱图绘制的海水标样工作曲线。

图中，1—低压泵、2—进样阀、3—进样环、4—光学流通池、5—光学检测器、6—计算机处理系统、S1—试样、S2—标样、C—推动液。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明所述海水中盐度的自动测定方法作进一步说明。

实施例1

本实施例对海水标样进行测试，以考察本发明所述方法的精密度。其步骤如下：

1、标样的配制

（1）用已知盐度为35‰的海水为母液。

（2）将母液用去离子水稀释，配制成盐度为20.60‰海水标样。

2、推动液C使用去离子水。

3、标样谱图的测试绘制

采用图1所示工艺流程设计的自动测定仪器进行测试，所述测定仪器主要由低压泵1、进样阀2、进样环3、光学流通池4、光学检测器5和计算机处理系统6组成，所述低压泵1为双通道恒流泵，泵流量0.4～1.0ml/min，工作压力2～3×105Pa。低压泵1的两个进液口分别与推动液流路、样品流路连接，低压泵1的两个出液口分别与进样阀的不同接口连接。光学流通池3的光程为28mm，检测波长为390nm。所述计算机处理系统6为安装了处理软件（HW-2000色谱工作站，上海千谱软件有限公司）的普通计算机。测定时，进样时间为60S，分析时间为90S。

①基线测绘。将测定仪器设置在进样状态，测定仪器的流路如图1所示。在低压泵的作用下推动液C经推动液流路、进样阀2及连接进样阀与光学流通池的管件进入光学流通池4，经光学检测器5将信号传输给计算机处理系统6处理，即在计算机显示屏上绘制出一条基线；在基线测绘的同时，标样S2经样品流路和进样阀2进入进样环3并将进样环充满；

②标样谱图测绘。基线测试完成后，将测定仪器转换至分析状态，测定仪器的流路如图2所示。在低压泵1的作用下，进样环中的标样S2由推动液C推动经进样阀2及连接进样阀与光学流通池的管件进入光学流通池4，经光学检测器5将信号传输给计算机处理系统6处理，即在计算机显示屏上绘出被测标样的盐度谱图，如图4所示。从图4可以看出，谱图峰高的相对标准偏差为0.62%，说明本发明所述方法具有良好的精密度。

实施例2

本实施例中，被测试样为海水，经滤纸过滤后进行检测。其检测步骤如下：

1、标样的配制

（1）用已知盐度为35‰的海水为母液；

（2）将母液用去离子水稀释，配制成一系列标样，各标样中盐度分别为：2‰、4‰、10‰、19‰、31‰ ；

2、推动液C使用去离子水。

3、试样谱图的测试绘制

采用图1所示工艺流程设计的自动测试仪进行测试，仪器中光学流通池4的光程为50mm，检测波长为880nm，其它部件或构件与实施例1相同。测定时，进样时间和分析时间与实施例1相同。

①基线测绘。将测定仪器设置在进样状态，测定仪器的流路如图1所示。在低压泵的作用下推动液C经推动液流路、进样阀2及连接进样阀与光学流通池的管件进入光学流通池4，经光学检测器5将信号传输给计算机处理系统6处理，即在计算机显示屏上绘制出一条基线；在基线测绘的同时，试样S1经样品流路和进样阀2进入进样环3并将进样环充满；

②试样谱图测绘。基线测试完成后，将测定仪器转换至分析状态，测定仪器的流路如图2所示。在低压泵1的作用下，进样环中的试样S1由推动液C的推动经进样阀2及连接进样阀与光学流通池的管件进入光学流通池4，经光学检测器5将信号传输给计算机处理系统6处理，即在计算机显示屏上绘出被测试样的盐度谱图。

4、标样谱图的测试绘制

测试绘制标样谱图所用的仪器、推动液C与测试绘制试样谱图所用的仪器、推动液C相同，进样时间、分析时间和测试方法也相同。

将所配制标样S2由低盐度到高盐度依次进行测试，即得一系列标样谱图，如图5所示。以标样的盐度（‰）为横坐标、以标样谱图的峰高（mV）为纵坐标绘制工作曲线，盐度在2‰~31‰的工作曲线如图6所示。图6所示工作曲线的回归方程为H=7.2205C-4.091（式中，H为峰高，单位mV；C为盐度，单位‰），回归方程相关性系数R²为0.9992；图6表明，盐度在2‰~31‰范围内峰高与盐度具有良好的线性关系。

5、试样测试结果计算

将所绘制的试样谱图与标样谱图比较，通过所述标样工作曲线的回归方程则可计算出试样中的盐度，测量结果见下表。

为了说明本发明所述方法的测量效果，本实施例采用仪器法对相同的海水试样进行了盐度测试予以比较，所述仪器法采用PAL-06S迷你数显型手持式海水盐度计〔购自广州市爱拓科学仪器有限公司（日本Atago中国公司)）〕测定，步骤如下：

（1）清洗：用蒸馏水清洗盐度计的棱镜，并用镜头纸擦干。

（2）清零：滴约0.3mL蒸馏水于清洗过的棱镜表面（注意：水滴半径约小于棱镜面2mm），按“start”后当屏幕闪三下出现测定值，若显示为0.0%则清零完成，若不是，则按“zero”，屏幕闪三下后出现“000”则清零完成，若显示为“AAA”则需要滴加蒸馏水于棱镜表面后，再按“zero”,出现“000”则清零完成。

（3）测定：将棱镜面的水擦干，滴加约0.3mL被测海水于清洗过的棱镜表面（注意：水滴半径约小于棱镜面2mm），按“start”后当屏幕闪三下出现测定值。

（4）清洗：测定完成后，按住“start”约2秒关闭显示屏，擦干被测海水样品，再滴加蒸馏水于棱镜面清洗棱镜后擦干。

测量结果见下表。

注：[1] 1/2青岛海水是将青岛海水用去离子水稀释一倍配成。

从上表可以看出，本发明所述方法的测试精度高于所述仪器法。

Claims

1.一种海水中盐度的自动测定方法，其特征在于所用测定仪器主要由低压泵（1）、进样阀（2）、进样环（3）、光学流通池（4）、光学检测器（5）和计算机处理系统（6）组成，操作步骤如下：

①将测定仪器设置在进样状态，在低压泵的作用下推动液（C）经推动液流路、进样阀（2）及连接进样阀与光学流通池的管件进入光学流通池（4），经光学检测器（5）将信号传输给计算机处理系统（6）处理得到基线，在基线测绘的同时，试样（S1）经样品流路和进样阀（2）进入进样环（3）并将进样环充满；

②将测定仪器转换至分析状态，进样环中的试样（S1）在推动液（C）的推动下经进样阀（2）及连接进样阀与光学流通池的管件进入光学流通池（4），经光学检测器（5）将信号传输给计算机处理系统（6）处理，得到试样谱图；

③使用一系列盐度已知的标样（S2）代替试样，重复上述步骤①和②，得到一系列标样谱图，以标样的盐度为横坐标、以标样谱图的峰高为纵坐标绘制工作曲线；

所述推动液（C）为去离子水。

2.根据权利要求1所述海水中盐度的自动测定方法，其特征在于光学流通池的光程为10mm～50mm，检测波长为390nm~880nm。