1、在海洋学研究中，海水密度是描述其特征的一个重要参数；海洋中的各种现象，如大洋环流深海密度流以及水声传播，都与海洋中海水密度的分布与变化规律密切相关。而海洋生态环境也受盐度的重要影响。海水盐度标准 12：海水的盐度是海洋的一项基本参数。由于盐度本身所具有的特珠的重要性,几百年来,人们一直在研究它通过坚特不懈的实践, ,探索盐度的实质,逼近绝对盐度(绝对盐度定义为:海水中溶解盐的质量时海水质量的比。实际上,直接测量绝对盐度是极其困难的。我们通常测定的盐度本质上只是实用盐度。1902 年，根据海水主要成分的比值近似恒定“基于化学方法的氯度盐使用了 65 年。1967 年，盐度重新定义“给出盐度与氯度
2、新关系式和盐度与相对电导率关系式 ，使用 11 年。1978 年，作为当前水平的一个重要标志,就是联合国教科文组织 (UNESCO)、国际海洋考察理事会(ICES) 、海洋研究科学委员会 (SCOR)和国际海洋物理科学协会(IAPSO)批准。并从 1982 年 1 月 1 日起在全世界正式使用的 “PSS78 国际实用盐标”和国际海水状态方程 EOS-80 及其海洋学常用表。在推广应用了 30 年后， EOS-80 和实用盐度的不足之处愈发明显，于是海洋学家着手构建 2010 年国际海水热力学方程（International Thermodynam-ics Equation of Seawat
3、er-2010,TEOS-10）TEOS-10 是全新的 6 高精度的综合公式，它构建的基础依然是海水的密度 6 温度与压强等关键性因素，但是其核心思想发生了实质性变化。测量方法：1.电导法测量：利用海水不同盐度下导电率不同，由标准盐度参照进行测量海水盐度。根据应用条件不同可分为实验室测量与实时测量装置。电导法实时测量具有小型化，精度高，数字化等优势，我国从六十年代初开始“现场”测量电导盐度计的研制工作, 至今已取得一定的成果。在过去所作的研究的基础上,用我国现在普通使用的一些电子仪器及有关设备,装配了一套精密测量海水盐度的电桥及恒温装置,并进行了对中国标准海水盐度的测定,与电位滴定法结果进行
4、了比较,最后结果表明,这套装置在实验室内测定海水盐度精度达土 0.002S,换算为氯度为士 0.00Cl,研究结果还表明中国标准海水的电导比, 盐度、氯度关系与大洋水是一致的。 3智能化的海洋监测仪器中电导法测量海水盐度是最可行方便的方式 4。图 1 智能化监测仪器框图海水盐度监测数字化是非常有必要的，采用用电导法原理,以两根平行安置的圆柱状不锈钢材料做探头，由于盐度不同,电导率不同 ,从而探头两端电阻不同电桥将电阻的变化转换为输出电压的变化,接着经放大和线性补偿后传输给 A/D转换器,最后由 A/D 转换器驱动液晶显示器进行盐度数字显示 5。2.光学折射法 6：折射法检测盐度是根据光线在不同
5、折射率液体当中会发生折射的基本原理来进行检测图 2 光学折射法利用棱镜模型而不是平行平板模型，提高了光线的偏折角; 通过设置多个棱镜模块，进一步扩大偏折角，从而大大提高系统的分辨力，设计了光路并进行仿真分析，研制了样机并进行了海上实验#结果表明，盐度检测的分辨力达 0.0012，重复性不大于 0.1。3.布里渊散射法 7：当一束光射入水中时,会发生弹性散射和非弹性散射 ,布里渊散射即是非弹性散射的一种,其特点是散射光有频移。利用海水在不同盐度下的不同频移特性来测量，结果表明，盐度检测 的 分 辨 力 达 0.0012%，重 复 性 不 大 于0.016%。图 3 布里渊散射法布里渊散射方法是一
6、种很好的实时监测方法。与常规声速测量方法相比,布里渊散射方法具有以下优点:由于利用了光散射,实时性好 ;由于采用调频探测, 抗干扰性好,信噪比高, 测量精度高;由于是非接触探测, 适用于恶劣环境及人员、设备不便直接到达的环境的监测。4.等厚干涉法 8：尹会听、王洁等提出等厚干涉法测量盐度的一种方法，将一块曲率半径 R较大的平凸透镜的凸面置于一光学平板玻璃上,在透镜凸面和平板玻璃间充满空气, 其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。当平行光入射时, 入射光将在薄膜上、下两表面反射, 产生具有一定光程差的两束相干光,形成明暗交替的同心圆环即是牛顿环。根据不同盐度下的盐度折射率不同，得出经验公式来计算盐度
7、。保持室内温度不变的条件下,利用读数显微镜测量空气牛顿环数据。在相同的条件下 ,测量盐度从 O 到 20%,间隔为 2%的盐溶液折射率。运用同样的方法,得到盐度间隔 2%的不同溶液的折射率。并利用 MAITLAB 软件绘出折射率一盐度关系直线，拟合直线方程即是折射率一盐度经验公式。图 4 等厚干涉法折射-盐度关系5.海表面盐度遥感技术 91011用微波辐射计遥感海水盐度的原理是:海洋盐度变化会改变海水的介电常数,进而使海面辐射的微波亮度温度(简称亮温) 发生变化 ,利用微波辐射计测量海水的亮度温度,通过反演就可以从测量的微波亮度温度中得到海水的盐度。20 世纪70 年代 ,海水盐度遥感的基本理
8、论体系已经建立起来 ,并广泛开展了盐度遥感的航空实验。国际上有两个大的盐度遥感研究计划，即欧洲的 SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity)计划和美国的 Aquarius 计划。表 1 历年遥感测量盐度实验与项目6.基于核磁共振技术的海水盐度测量研究 1213贾伟广提出利用核磁共振测定盐度的设想，为了进一步提高测量盐度的准确度提出新的测量原理和方法，利用核磁共振适合于液体的性质，对海水样品内所含元素进行精确的定量分析，通过建立数学模型并进一步分析处理后得到海水盐度的精确值。某些有磁矩的原子核在静磁场中，由于磁矩和磁场相互作用形成一组分裂的能级，在适当频率的射
9、频作用下，能级间发生跃迁而出现共振。而核磁共振特点有：a 深入物质内部并且不会破坏它的物理和化学性质b 精密、准确地进行定、定量的分析c 高选择性，不同元素及其同位素的旋磁比不同d 实验条件限制少，不需要微波谐振腔e 分辨率较高，一般吸收谱线较窄f 灵敏度，可通过多次采集数据及双共振技术提高g 具有核磁矩的元素均可以进行实验目前有 88 种h 可以进行动态观测7.各种离子的测定 1314殷学博，王晓媛等对海水中 Li、Rb 、B 与 Sr 的测定 进行了研究，海洋分析学家采取分离富集方法, 有效去除基体元素, 实现痕量元素富集, 达到准确测试的目的, 海水中微量元素 Li、Rb 、B、Sr 含
10、量相对较高, 为 0.10 8 mg/L 量级, 并且海水中 Na、Cl 、Mg、K、Ca 等基体元素形成的原子分子 NaAr+、MgAr +、ClO +、NaCl +等不会给这 4 种元素的测试带来干扰。仪器采用美国 PE 公司 ELAN DRC II 电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS): 采样锥(孔径 1.1 mm)和截取锥( 孔径 0.9 mm)均为铂锥, scott 交叉雾化室, 雾化气流速 0.82 L/min, 辅助气流速 1.2 L/min, 等离子气流速 15 L/min, 透镜压 6 V, ICP 射频功率 1 200 W, 脉冲压 1 250 V, 模拟压2 350 V
11、。对大西洋海水中 Li、Rb、B 与 Sr 的测定，大西洋海水含量比较稳定, Li 的含量在 175179 g/L 之间 , 标准偏差为 1.63 g/L, 相对标准偏差为 0.92 %;硼的含量变化较大在 4.494.80 mg/L 之间, 标准偏差为 0.12 mg/L, 相对标准偏差为 2.65%; Rb 含量在 119125 g/L 之间, 标准偏差为 2.28 g/L, 相对标准偏差为 1.85%; Sr 含量在 7.718.21 mg/L 之间, 标准偏差为 0.17 mg/L, 相对标准偏差为 2.20%; 可以看出大西洋底部海水中 Li、Rb 、B 与 Sr 元素含量稳定, 几
12、乎没有变化, 其变化量也在 ICP-MS 测试数据范围内 , 从数据结果可以看出大西洋底层海水成分均一, 无变化。此外还有通过浮力 15、化学滴定等方法测量盐度的方法。参考文献1李亚南, 高占科, 索利利 海水盐度计量进展:TEOS-10 及绝对盐度2 IOC, SCOR，IAPSO. 2010, 56: 196.The international thermodynamic equation of seawater-2010: Calculation and use of thermodynamic properties J. Intergovern-mental Oceanographic
13、 Commission, Manuals and Guides.3电导法测定中国标准海水的盐度和氯度.山东海洋学院化学系41992.庄培祥, 郑宝兴.智能化的海洋检测仪器 52003.林华清, 陈华章.数字式海水盐度计的研制 . 广东工业大学学报62011.陈世哲, 刘世萱,范秀涛,赵 力,王晓燕, 李 民. 基于棱镜模型多次折射法的海水盐度检测系统.光学学报72000.刘大禾, 汪华英,周 静.布里渊散射法测量盐度及温度不同的海水中的声速 .中国激光82008 .尹会听, 王 洁,唐 君.等厚干涉法测量盐度.大学物理实验92007. 李青侠,张 靖,郭 伟, 雷震东,张祖荫.微波辐射计遥感海
14、洋盐度的研究进展. 海洋技术101995.Lagerloef G S E, Swift C T and Le Vine D M. Sea surface salinity: The next remote sensing challenge. Oceanography.112006.王 杰,矫玉田.海表面盐度遥感技术的发展与应用.海洋技术122011.贾伟广.基于核磁共振技术的海水盐度测量研究探讨.海洋技术132013.殷学博, 王晓媛.电感耦合等离子体质谱测定海水中的锂、铷、硼、锶. 海洋科学142009.俞凌云,朱 娟, 张新申 .氯离子测定方法及其应用研究.西部皮革151998.包万友,侯宝荣.一种浮力式盐度计.海洋与湖沼
