[发明专利]一种多参数水质剖面仪的pH校正方法

说明书

本发明涉及一种多参数水质剖面仪的pH校正方法，包括下列步骤：数据获取：利用多参数水质剖面仪获取观测海域各站点的pH剖面S；数据质量控制：通过剔除仪器测定过程中的感温数据、逆压校正数据、计算局部标准差去除大振幅奇异值等步骤，对S进行质量控制，质量控制结果用Q表示；数据平均：对Q中各站位下行数据进行滑动平均，处理结果用A表示；数据校正：以经过pH标准缓冲溶液校准过的台式pH计测定的海水pH值为基准，对A进行校正处理。

技术领域

本发明涉及海洋科学领域，具体涉及一种多参数水质剖面仪(简称RBR)的pH校正方法。

背景技术

pH表示水中酸性物质氢离子(H+)浓度的负对数(pH＝log10[H+])，其作为水环境健康的重要指标，对海洋生物的生存和繁衍具有重要意义。关于海水pH值的测定，常规化学法多利用采水器采集水样，并使用台式pH计测定海水的pH值。由于台式pH计的探头价格较低、易于更换，故测量结果更加精准，但该方法耗时耗力且只能获取单点pH数据，具有较大的局限性。多参数水质剖面仪的问世为获取高频且连续的剖面数据提供了可能，目前已成为国际上应用最广泛的海洋调查仪器设备之一。该仪器包含温度、电导(盐度)、压力(深度)、溶解氧、有效光合作用辐照(PAR)、叶绿素、浊度、pH等多个探头，最多可以同时测定13个水下参数。由于其体积小巧，非常适合于近海水体快速调查、大面积调查、水质剖面观测、走航观测、拖体安装观测、浮标长期观测、海底长期监测等，但仪器长时间工作或位于温盐跃层处测定时，可能存在数据漂移或响应滞后现象。因此，现场调查过程中可以将两种方法相结合，以台式pH计测定的海水pH值为基准，对多参数水质剖面仪观测的pH 剖面进行校正，两者优势互补能够获取更高频且精确的pH剖面。

关于多参数水质剖面仪的pH校正，前人多采用“线性回归法”，而考虑到多参数水质剖面仪pH探头的实际测量误差，高pH更高，低pH更低，即测定过程中斜率发生变化，故该方法的相对误差较大，因此本发明采用“比值法”对多参数水质剖面仪观测的pH数据进行校正，可获取精度更高、质量更好的pH剖面，为研究海水理化性质提供良好的数据支持。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多参数水质剖面仪的pH校正方法，改善因仪器响应随时间漂移产生的测定误差，获取更高精度的pH剖面，为研究海水的理化性质提供更高频且精确的数据基础。本发明的技术方案如下：

一种多参数水质剖面仪的pH校正方法，包括下列步骤：

1)数据获取：利用多参数水质剖面仪获取观测海域各站点的pH剖面S；

2)数据质量控制：通过剔除仪器测定过程中的感温数据、逆压校正数据、计算局部标准差去除大振幅奇异值等步骤，对S进行质量控制，质量控制结果用Q表示；

3)数据平均：对Q中各站位下行数据进行滑动平均，处理结果用A表示；

4)数据校正：以经过pH标准缓冲溶液校准过的台式pH计测定的海水pH值为基准，对A进行校正处理，方法如下：

第1步：去除跃层数据，利用多参数水质剖面仪同步观测的温度、盐度、声速、水深数据，计算各站位的浮力频率N，并根据logN²-3确定海水中温度跃层的位置，去除A中跃层处的pH数据，处理结果用T表示，浮力频率的计算公式为：

式中，c₀为声速，ρ为海水密度，z为水深，g为重力加速度，g²/c_o²一项量级甚小，忽略不计；

第2步：计算台式pH计测定的海水pH值与对应T中pH的比值，并将该比值定义为Ratio，即有：

式中，pH_b为台式pH计测定的海水pH值，pH_r指对应多参数水质剖面仪测定的海水pH值；