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1、盐度测量,盐度测量意义 盐度的定义和演变 盐度的测量 常用海水盐度计 海水样品测定结果的整理,盐度测量意义,盐度是海水含盐量的定量量度,是海水最重要的理化特性之一 盐度与沿岸迳流量、降水及海面蒸发密切相关 盐度的分布变化影响和制约其它水文要素分布和变化的重要因素 海水盐度的测量是海洋水文观测的重要内容,盐度的定义和演变,绝对盐度 克纽森盐度公式 1969年电导盐度定义 1978年实用盐标(psu),绝对盐度,海水中溶解物质质量与海水质量的比值。 绝对盐度不能直接测量。 随着盐度测定方法的变化和改进,在实际应用中引入了相应的盐度定义。,盐度的定义和演变,克纽森盐度公式,20世纪初,丹麦海洋学家克
2、纽森等人建立了盐度定义,即:在 1000g海水中,当碳酸盐全部变为氧化物、溴和碘全部被氯置换,所有的碳酸盐全部氧化之后所含固体物质的克数,以符号“S ”表示 测量方法:取一定量的海水,加盐酸和氯水,蒸发至干,然后在480的恒温下干燥48h,最后称所剩余固体物质的重量 操作十分复杂,测一个样品要花费几天的时间不适于海洋调查,盐度的定义和演变,克纽森盐度公式,在实践中是测定海水的氯度,根据海水组成恒定性规律,来间接计算盐度,氯度与盐度的关系式,即克纽森盐度公式 S = 0.030+1.8050Cl 用统一的硝酸银滴定法和海洋常用表,在实际工作中显示了极大的优越性,一直使用了70年之久 克纽森公式只
3、是一种近似的关系,且代表性较差,滴定法在船上操作不方便,盐度的定义和演变,1969年电导盐度定义,60年代初期,英国国立海洋研究所考克思等人从各大洋及波罗的海、黑海、地中海和红海,采集了200m层以浅的海水样品,首先应用标准海水,准确地测定了水样的氯度值然后测定具有不同盐度的水样与盐度为35.000、温度为15的标准海水,在一个标准大气压下的电导比(R15),从而得到了盐度-氯度和盐度-相对电导率的关系式,称为1969年电导盐度定义,盐度的定义和演变,优点:精度高,速度快,操作简便,适于海上现场观测 局限性:建立在海水组成恒定性的基础上,它是近似的;所用的水样均为表层,不能反映大洋深处由于海水
4、成份变化而引起电导值变化的情况国际海洋用表中的温度范围为1031,而当温度低于10时,电导值要用其它的方法校正,从而造成了资料的误差和混乱,盐度的定义和演变,1969年电导盐度定义,1978年实用盐标(psu),在一个标准大气压下,15的环境温度中,海水样品与标准KCl溶液的电导比 在实用盐标中采用了高纯度的KCl,用标准的称量法制备成一定浓度(32.4357)的溶液,作为盐度的准确参考标准,而与海水样品的氯度无关 克服了海水盐度标准受海水成分变化影响的问题,盐度的定义和演变,观测时次、标准层次及精度要求,盐度与水温同时观测大面或断面测站,船到站观测一次连续测站,一般每两小时观测一次根据需要,
5、有时一小时观测一次 盐度测量的标准层次有关规定与温度相同,盐度的测量,测量方法,化学方法:硝酸银滴定法克纽森等人在1901年提出。在离子比例恒定的前提下,采用硝酸银溶液滴定,通过麦克伽莱表查出氯度,然后根据氯度和盐度的线性关系,来确定水样盐度。在当时,不论从操作上,还是就其滴定结果的精确度来说,都是令人满意的。,盐度的测量,物理方法,比重法: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。从比重求密度,再根据密度、温度推求盐度 折射法:通过测量水质的折射率来确定盐度 以上几种测盐方法存在误差较大、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,但逐渐被电导测量
6、所代替。,盐度测量方法,电导法,电导法利用不同盐度具有不同导电特性来确定海水盐度; 海水电导率是盐度、温度和压力的函数,因此,通过电导法测量盐度必须给予温度和压力对电导率的影响进行补偿; 采用电路自动补偿的这种盐度计为感应式盐度计。采用恒温控制设备,免除电路自动补偿的盐度计为电极式盐度计;,盐度测量方法,电导法,感应式盐度计:优点:可在现场和实验室测量,应用广;实验室精度可达0.003。适宜现场测量,特别是近海(有机污染含量较多、不需高精度测量)。缺点: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,操作麻烦 电极式盐度计: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
7、能减退,不宜现场应用,主要用在实验室内做高精度测量。目前已解决,STD、CTD均属此,盐度测量方法,温盐深仪测量盐度,现场调查的CTD仪获取的相对电导率R、温度、压力数据,必须经过处理后方才得到盐度资料; 每天至少应选择一个比较均匀的水层,与利用实验室盐度计对海水样品的测量结果对比一次,如发现温盐深仪的测量结果达不到所要求的准确度,应调整仪器零点或更换仪器探头; 温盐深的电导率传感器必须保持清洁,每次观测完毕都须用蒸馏水(或去离子水)冲洗干净,不能残留盐粒或污物;,盐度测量方法,常用海水盐度计,测量范围:0.00542psu盐度 精确度:24h内不经重标准化,精度高于0.002psu。 最大分
8、辨率:35psu时,高于0.0002psu 所需样品量:最多需100ml,包括最大的冲洗量(样品间盐度相差3psu,大约需50ml) 水槽温度:可选范围为1833,每3一级,精确性达到0.02,稳定性达到每天0.001,常用海水盐度计,测量范围:0100 准确度:0.2% 使用方法:使用前,必须用淡纯水“归零”校正,以及调整目镜的焦距;打开光源板,将海水用小滴管滴下少许,盖上光源板后,看光源板内面的测试区是否已占满空间,如果留有空隙,会影响准确度;从另一头的目镜朝向光源,就可读出所测定出海水的盐度;测定完毕后,光源板部份要用淡水清洗干净,清洗时要特别注意的是只有光源板部份可用水冲洗外,其余的任
9、何部份都不可碰到水份,以免造成故障,海水样品测定结果的整理,海水样品温度T =15时,测得电导率比为0.95427,查求海水实际盐度查Ia表得:R14 = 0.95420 S = 33.214R15 = 0.95430 S = 33.217S = 310-3 内插表Ib R = 0.95427-0.95420 = 710-5查表得到盐度修正值:S = 210-3所以: R15 = 0.95427时,海水实际盐度为:S = 33.214 + 210-3 = 33.216,第五章 透明度、水色、海发光观测,透明度:海水透明的程度(即光在海水中衰减程度) 水色:海水的颜色 海发光:夜晚海面生物发光的
10、现象,透明度观测,透明度定义一平行光束在水中传播一定距离后,其光能流I与原来光能流I0之比,即: T = I/I0 光在海中衰减规律为: I = I0 e-rz 式中:z为水深,r为衰减系数,透明度盘(塞克盘),透明度观测,优点:简便、直观 局限性:受海面反射光的影响,与观测人眼睛的近视程度等有关。因此测量的结果缺乏客观的代表性,而且只能测到垂直方向上的透明度,不能测出水平方向上的透明度,透明度盘观测,透明度观测过程,在主甲板的背阳光处,将透明度盘放入水中,沉到刚好看不见的深度,慢慢提到隐约可见时,读取绳索在水面的标记数值(有波浪时应分别读取绳索在波峰和波谷处的标记数值)。读到一位小数,重复2
11、-3次,取平均值,即为观测的透明度值。若倾角超过100,则应深度订正。绳索倾角过大时,重锤应适当加重。 观测只在白天进行,观测时间为:连续观测站,每2h一次,大面观测站,船到站观测,须避免船上排出的污水影响,注意事项,出海前应检查透明度盘的绳索标记,新绳索使用前须经缩水处理(将绳索放在水中浸泡后拉紧晾干),使用过程中需增加校正次数; 透明度盘应保持洁白,油膝脱落或脏污时应重新油漆; 每航次观测结束后,透明度盘应用淡水冲洗,绳索须用淡水浸洗,晾干后保存,透明度观测,水色定义,水色和海色的区别 海水的颜色是由水分子及悬浮物质的散射和反射出来的光线决定的,称为水色。 海面的颜色主要取决于海面对光线的
12、反射,与当时的天空状况和海面状况有关。,水色观测,不同的海色,水色成因,由于各种光线在进入海水中后被吸收和散射的情况不同,因此产生了各种水色。 各色光线波长不同,吸收率也不同。波长长度与吸收率呈现正比例的关系。,水色成因,吸收和散射是互为相反的两种作用:吸收率大的光波,其散射能量小 散射能量还与悬浮物颗粒粒径有关:颗粒粒径越小,短波散射能量越大 这种现象为海水对光线的选择吸收和散射,水色成因,大洋海水,悬浮物量少,颗粒粒径小,蓝光散射能量大,故海水的颜色多呈蓝色。 近岸海水,悬浮物增多,颗粒变大,黄光散射能量大,所以海水多呈黄色,浅蓝或绿色,水色观测,根据水色计目测确定 观测透明度后,将透明度
13、盘提到透明度值一半的位置,据透明度盘上所呈现的海水颜色,在水色计中找出与之最相似的色级号码 观测只在白天进行,观测时间为:连续观测站,每2h一次,大面观测站,船到站观测,观测地点应背阳光,须避免船上排出的污水影响。,注意事项,观测时水色计内的玻璃管应与观测者的视线垂直; 水色计须保存在阴暗干燥处,切忌日光照射; 每航次观测结束后,将水色计擦净并装在里红外黑的布套里; 水色计在6个月内至少用标准水色校准一次,发现褪色现象及时更换,作标准用的水色计(在同批出厂和的水色计中保留一盒),平时封装在里红外黑的布套中,并保存在阴暗处;,水色观测,海发光(生物发光)现象,发光细菌 浮游生物 复杂的海生生物发
14、光,如水母 鱼类,Noctiluca scintillans,Glowing bacteria,Flashlight fish,海发光观测,发光类型火花型(H)发光浮游生物弥漫型(M)发光细菌闪光型(S)大型发光动物(如水母) 发光强度(等级),表 5-1 海发光强度等级表,观测方法,观测前,应在黑暗环境中适应几分钟 观测地点在船上灯光照不到的黑暗处 海发光只在夜间观测连续观测站:在20、23和02时观测大面观测站:船到站观测,但两站间的航行中要观测一次海滨观测站:每天天黑后进行一次观测,海发光观测,注意事项,海面平静,观测不到海发光时,可用工具搅动海面; 两种海发光类型同时出现时应分别记录; 海面没有发光现象或在月光较强的情况下,无法观测海发光时,记为“”,无海发光时记为“0”。,海发光观测,