船载走航海水酸化多参数观测仪的制作方法

本发明涉及海洋监测技术领域，尤其涉及船载走航海水酸化多参数观测仪。

背景技术：

海水中的ph和dic是表征海水酸化的重要参数，在海洋酸化研究中具有重要的指示意义，已成为海洋酸化研究的基本参数，是了解海洋生物活动过程极其对海洋环境响应的重要参数。准确、快速和方便并且高时空分辨地测定海水ph和dic浓度的时空分布与变异性，对于了解海洋酸化及其对海洋生物活动的关键，是研究海洋生物地球化学过程不可或缺的关键参数，在全球海洋生态系统研究中起着重要作用。

海水酸化主要是由co2溶解引起，因此海水中的溶解无机碳dic是研究海水酸化的关键参数。目前库仑滴定法是dic测定的主要分析方法，由于电流和时间参数都可以准确控制，所以此方法可以达到很高的准确度和精密度，一般分析误差在0.05％左右，常作为dic测定的标准方法。但由于其测量耗时长，整个分析系统体积庞大，仅适合于实验室操作而无法用于海上现场分析测定。近来，随着技术的发展，围绕海水dic，ta和ph的测定，近年来涌现出一些新方法和基于新原理的分析技术。sayles等通过将海水样品酸化使co2经硅酮半透膜逸出后被稀naoh溶液吸收，采用三电极电导检测器检测进行dic的测量。为保证测量精度，采用多点标准样品进行校准，dic浓度在1.6～2.8mm的测量精度为±5μm，单个样品分析时间约70min。该方法主要缺陷是耗时长、且化学试剂消耗多。pencharee等则利用流动注射气体扩散技术，采用非接触式电导检测器开发出一种dic测量装置。其测量精度为0.48％，浓度线性范围在0.2～10mm。该方法采用的检测器功耗和体积均较大，而0.48％的测量精度是在6mmdic浓度下得到的，而目前大洋dic平均浓度水平范围为1.8～2.3mm，局部dic较高的海域比如黑海也仅3.8～4.3mm。目前海水ph和dic的测量大多是独立测量，尚无多参数的同步观测仪器。由于海水酸化参数ph、dic、碱度及ca离子等这4个参数具有相关性，获得其中的任意2个参数即可通过计算获得其余的2个参数。

目前海水酸化观测的仪器设备仍主要依靠进口，落后的现场测量技术导致无法得到大量准确的现场观测数据。为提高我国在海洋碳循环及海洋酸化研究的整体水平，当务之急是提高我国海洋酸化现场测定技术，建立一套多参数(dic、ph、温度、盐度)高精度、低成本、原位测量的多参数海洋酸化自动观测系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中海水酸化观测参数单一，无法进行多参数同步观测，分析方法复杂，耗费大量的人力和物力的上述问题，提供船载走航海水酸化多参数观测仪，可对海水的ph和dic等酸化参数的长时间自动观测。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

船载走航海水酸化多参数观测仪，包括海水过滤器、标液储罐、三通阀、分液器、第一蠕动泵、流通池、ph探头、ph探头检测电路、第二蠕动泵、dic检测器、恒流泵、纯水机、数据采集与控制芯片、计算机；

所述海水过滤器和标液储罐的出液口分别连接三通阀的进液口，所述三通阀的出液口连接分液器的进液口，分液器的两个出液口分别连接第一蠕动泵和第二蠕动泵的进液口，所述第一蠕动泵的出液口连接流通池的进液口，所述第二蠕动泵的出液口连接dic检测器的进液口；所述纯水机通过恒流泵与dic检测器的载体进液口连接；

所述ph探头伸入流通池内，且ph探头电连接ph探头检测电路；所述三通阀、第一蠕动泵、第二蠕动泵、ph探头检测电路、dic检测器、恒流泵及纯水机的电路均和数据采集与控制芯片相连接，所述数据采集与控制芯片和计算机连接，以通过数据采集与控制芯片控制仪器的自动进样和检测。

所述dic检测器的载体出液口与纯水机连接，以对测量后的载体废液回收利用。

所述船载走航海水酸化多参数观测仪的参数测量方法，包括以下步骤：进行海水样品测量时，将三通阀的阀位切换至海水进样口，开始进样，首先海水样品通过过滤器去除海水悬浮颗粒物，经过分液器将海水样品分成两路，其中一路由第一蠕动泵输送至流通池，由ph探头测量样品的ph、温度、盐度等参数，另一路由第二蠕动泵输送至dic检测器测量样品的dic浓度；根据需要设置ph探头和dic检测器的检测时间间隔，实现不同参数的同步测量。

本发明在开始测量海水样品之前，先进行标准曲线的制作和仪器的调校。

本发明中，标准曲线的制作和仪器的调校方法如下：首先控制系统将三通阀的阀位切换至标样进样口，标准溶液通过标液储罐进入三通阀后，通过分液器将标样分成两路，其中一路通过第一蠕动泵进入流通池，并由ph探头检测标样的ph、温度、盐度等参数，同时另一路由第二蠕动泵进入dic检测器测量标样的dic浓度，根据需要，从低到高配置出一系列不同浓度的标准溶液并进行测量，根据测量结果自动生成标准曲线，完成仪器的自动调校。

本发明根据需要可以进行连续进样测量，也可以设置为间歇性加标样测量。

所述间歇性加标样测量的步骤如下：通过程序控制测量一定数量的样品后，通过切换三通阀，将阀位由海水进样口切换至标样进样口，实现标准样品的进样，完成标样测量后，自动切换三通阀的阀位至海水进样口，继续进行海水的自动测量，从而实现样品和标样的自动切换检测。

相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：

本发明利用分液器与低流量ph和dic检测技术，实现海水酸化多参数的同步在线检测，并实现标准曲线的自动测量和仪器的自动调校，解决传统海水酸化参数测量单一，系统复杂，自动化程度低的问题；本发明实现海水酸化多参数ph、dic、温度、盐度等的高精度、自动检测，特别适合于长时间的船载走航海水酸化多参数的自动观测。

所述dic检测器所需的纯水由纯水机通过恒流泵提供，dic检测器产生的废水经过纯水机进行循环回收利用，不需要额外的试剂消耗，节能环保。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记：海水过滤器1，标液储罐2，三通阀3，标样进样口3a，海水进样口3b，分液器4，第一蠕动泵5，流通池6，ph探头7，ph探头检测电路8，第二蠕动泵9，dic检测器10，恒流泵11，纯水机12，数据采集与控制芯片13，计算机14。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本实施例包括海水过滤器1、标液储罐2、三通阀3、分液器4、第一蠕动泵5、流通池6、ph探头7、ph探头检测电路8、第二蠕动泵9、dic检测器10、恒流泵11、纯水机12、数据采集与控制芯片13、计算机14；

所述海水过滤器1和标液储罐2的出液口分别连接三通阀3的进液口，所述三通阀3的出液口连接分液器4的进液口，分液器4的两个出液口分别连接第一蠕动泵5和第二蠕动泵9的进液口，所述第一蠕动泵5的出液口连接流通池6的进液口，所述第二蠕动泵9的出液口连接dic检测器10的进液口；所述纯水机12通过恒流泵11与dic检测器10的载体进液口连接，且dic检测器10的载体出液口与纯水机12连接，如此，由纯水机12产生的纯水作为dic的检测的载体，测量后的载体废液由纯水机12进行回收利用。

所述ph探头7伸入流通池6内，且ph探头7电连接ph探头检测电路8；所述三通阀3、第一蠕动泵5、第二蠕动泵9、ph探头检测电路8、dic检测器10、恒流泵11及纯水机12的电路均和数据采集与控制芯片13相连接，所述数据采集与控制芯片13和计算机14连接，以通过数据采集与控制芯片13控制仪器的自动进样和检测。

所述船载走航海水酸化多参数观测仪的参数测量方法，包括以下步骤：

1)在开始测量海水样品之前，先进行标准曲线的制作和仪器的调校：首先控制系统将三通阀3的阀位切换至标样进样口3a，标准溶液通过标液储罐2进入三通阀3后，通过分液器4将标样分成两路，其中一路通过第一蠕动泵5进入流通池6，并由ph探头7检测标样的ph、温度、盐度等参数，同时另一路由第二蠕动泵9进入dic检测器10测量标样的dic浓度，根据需要，从低到高配置出一系列不同浓度的标准溶液并进行测量，根据测量结果自动生成标准曲线，完成仪器的自动调校；

2)完成标准曲线的自动测量后，开始进行海水样品测量：将三通阀3的阀位切换至海水进样口3b，开始进样，首先海水样品通过过滤器去除海水悬浮颗粒物，经过分液器4将海水样品分成两路，其中一路由第一蠕动泵5输送至流通池6，由ph探头7测量海水样品的ph、温度、盐度等参数，同时另一路由第二蠕动泵9输送至dic检测器10测量海水样品的dic浓度；根据需要设置ph探头7和dic检测器10的检测时间间隔，实现不同参数的同步测量。

本发明根据需要可以进行连续进样测量，也可以设置为间歇性加标样测量。

所述间歇性加标样测量的步骤如下：通过程序控制测量一定数量的样品后，通过切换三通阀3，将阀位由海水进样口3b切换至标样进样口3a，实现标准样品的进样，完成标样测量后，自动切换三通阀3的阀位至海水进样口3b，继续进行海水的自动测量，从而实现样品和标样的自动切换检测。

本发明纯水由纯水机自动产生，测量过程均自动控制，可实现海水酸化参数的高精度自动检测，同时可进行标样的自动测量和仪器的调校，所需的样品量少，不需要额外的试剂消耗，真正意义上实现海水酸化多参数的无人值守自动运行，确保在复杂的船载走航观测中长时间稳定运行，特别适合于长时间的船载走航海水ph和dic的连续自动观测或野外长期无人值守的在线观测。