[發明專利]一種多參數水質剖面儀的pH校正方法

有效

• 申請號: 201910177098.0
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN110057990B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 孫雪;宋貴生;劉方方;秦鈺;魏皓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種多參數水質剖面儀的pH校正方法，包括下列步驟：數據獲?。豪枚鄥邓|剖面儀獲取觀測海域各站點的pH剖面S；數據質量控制：通過剔除儀器測定過程中的感溫數據、逆壓校正數據、計算局部標準差去除大振幅奇異值等步驟，對S進行質量控制，質量控制結果用Q表示；數據平均：對Q中各站位下行數據進行滑動平均，處理結果用A表示；數據校正：以經過pH標準緩沖溶液校準過的臺式pH計測定的海水pH值為基準，對A進行校正處理。

技術領域

本發明涉及海洋科學領域，具體涉及一種多參數水質剖面儀(簡稱RBR)的pH校正方法。

背景技術

pH表示水中酸性物質氫離子(H+)濃度的負對數(pH＝log10[H+])，其作為水環境健康的重要指標，對海洋生物的生存和繁衍具有重要意義。關于海水pH值的測定，常規化學法多利用采水器采集水樣，并使用臺式pH計測定海水的pH值。由于臺式pH計的探頭價格較低、易于更換，故測量結果更加精準，但該方法耗時耗力且只能獲取單點pH數據，具有較大的局限性。多參數水質剖面儀的問世為獲取高頻且連續的剖面數據提供了可能，目前已成為國際上應用最廣泛的海洋調查儀器設備之一。該儀器包含溫度、電導(鹽度)、壓力(深度)、溶解氧、有效光合作用輻照(PAR)、葉綠素、濁度、pH等多個探頭，最多可以同時測定13個水下參數。由于其體積小巧，非常適合于近海水體快速調查、大面積調查、水質剖面觀測、走航觀測、拖體安裝觀測、浮標長期觀測、海底長期監測等，但儀器長時間工作或位于溫鹽躍層處測定時，可能存在數據漂移或響應滯后現象。因此，現場調查過程中可以將兩種方法相結合，以臺式pH計測定的海水pH值為基準，對多參數水質剖面儀觀測的pH 剖面進行校正，兩者優勢互補能夠獲取更高頻且精確的pH剖面。

關于多參數水質剖面儀的pH校正，前人多采用“線性回歸法”，而考慮到多參數水質剖面儀pH探頭的實際測量誤差，高pH更高，低pH更低，即測定過程中斜率發生變化，故該方法的相對誤差較大，因此本發明采用“比值法”對多參數水質剖面儀觀測的pH數據進行校正，可獲取精度更高、質量更好的pH剖面，為研究海水理化性質提供良好的數據支持。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種多參數水質剖面儀的pH校正方法，改善因儀器響應隨時間漂移產生的測定誤差，獲取更高精度的pH剖面，為研究海水的理化性質提供更高頻且精確的數據基礎。本發明的技術方案如下：

一種多參數水質剖面儀的pH校正方法，包括下列步驟：

1)數據獲取：利用多參數水質剖面儀獲取觀測海域各站點的pH剖面S；

2)數據質量控制：通過剔除儀器測定過程中的感溫數據、逆壓校正數據、計算局部標準差去除大振幅奇異值等步驟，對S進行質量控制，質量控制結果用Q表示；

3)數據平均：對Q中各站位下行數據進行滑動平均，處理結果用A表示；

4)數據校正：以經過pH標準緩沖溶液校準過的臺式pH計測定的海水pH值為基準，對A進行校正處理，方法如下：

第1步：去除躍層數據，利用多參數水質剖面儀同步觀測的溫度、鹽度、聲速、水深數據，計算各站位的浮力頻率N，并根據logN²-3確定海水中溫度躍層的位置，去除A中躍層處的pH數據，處理結果用T表示，浮力頻率的計算公式為：

式中，c₀為聲速，ρ為海水密度，z為水深，g為重力加速度，g²/c_o²一項量級甚小，忽略不計；

第2步：計算臺式pH計測定的海水pH值與對應T中pH的比值，并將該比值定義為Ratio，即有：

式中，pH_b為臺式pH計測定的海水pH值，pH_r指對應多參數水質剖面儀測定的海水pH值；