AUTOSAL 8400B型實驗室鹽度計及其應(yīng)用

1、autosal 8400b型實驗室鹽度計及其應(yīng)用摘要： autosal 8400b型實驗室鹽度計是一種高精度的測量海水電導(dǎo)率（換算鹽度）的儀器，其測量精度可達到0.002psu，被廣泛應(yīng)用于海洋環(huán)境測量以及現(xiàn)場和實驗室儀器定標(biāo)等領(lǐng)域。它的高精度測量特性在深海大洋中顯得尤其重要。本文將詳細介紹該鹽度計的性能和使用方法，以及操作步驟和使用技巧等，以便充分展示和發(fā)揮該鹽度計的作用。關(guān)鍵詞：實驗室鹽度計；性能；精度；測量 一、 引言 autosal 8400b型實驗室鹽度計（圖1）是加拿大蓋德萊茵（guildline）儀器公司研制開發(fā)的一種高精度的測量海水電導(dǎo)率（換算鹽度）的儀器。眾所周知，海洋科學(xué)的

2、發(fā)展離不開精確的實驗數(shù)據(jù)，而該鹽度計測量海水鹽度的精度可達到0.002psu，而且能保持長期穩(wěn)定的工作狀態(tài)，是其它同類型鹽度計所無法比擬的。然而，高精度的鹽度計要得到精確的實驗數(shù)據(jù)，同樣離不開規(guī)范的操作和日常的維護。作者曾在2002年12月-2003年1月執(zhí)行的西北太平洋布放argo剖面浮標(biāo)的航次中，利用該鹽度計測量了大量海水樣品，獲得了一些經(jīng)驗和認(rèn)識，在此作一詳細介紹，以便拋磚引玉，為促進和提高我國海洋觀測資料的質(zhì)量而作出貢獻。二、 鹽度計性能1、規(guī)格尺寸：68cm高，53cm長，55cm寬。重量：水槽空時52kg，水槽滿水時70kg。電源：115/23010%，50/60hz,400w(m

3、ax)。水槽容量：16.8升。2、性能測量范圍：0.00542psu鹽度。精確度：24小時內(nèi)不經(jīng)重新標(biāo)準(zhǔn)化，精度高于0.002psu。最大分辨率：35psu時，高于0.0002psu。所需樣品量：最多需100ml，包括最大的沖洗量（樣品間鹽度相差3psu，大約需要50ml）。水槽溫度：可選范圍為1833，每3一級，精確性達到0.02，穩(wěn)定性達到每天 圖1 autosal 8400b型實驗室鹽度計0.001。選擇的溫度必須在室溫+4室溫-2之間。刻度范圍：電導(dǎo)率從0到2.2共分22級，2.0對應(yīng)鹽度為35psu的海水。 三、安裝與檢測1、準(zhǔn)備（1）將鹽度計放在合適的平臺上，平臺下方放置兩個廣口瓶

4、，一個盛水槽中可能溢出或排出的水，一個用來裝樣品廢水。靠近電源，最好還能靠近水龍頭。（2）連接好水槽入水管和水槽溢水管。（3）在水槽中裝滿蒸餾水。打開電源開關(guān)，至少等一小時，使水槽中水溫接近室溫。（4）如果方便的話，可利用一臺計算機連接鹽度計后蓋板上的bcd（二進制編碼的十進制）輸出。2、安裝（1）初步檢測第一步：按下列步驟進行初始起動1）確定后蓋板上電壓已調(diào)到230v，檢查保險絲并確定規(guī)格為220v240v，2a。2）插上電源線，確定面板上的“function（功能）”鈕置于“standby（準(zhǔn)備）”位置。3）打開電源開關(guān)。第二步：檢查風(fēng)扇，如果工作正常，在后蓋板開口處能感受到氣流。第三步：

5、去掉面板上的四個螺絲，拉出內(nèi)置設(shè)備，注意不要用力過猛，以免鹽度計傾倒。第四步：擰出采樣瓶架左邊的三個螺絲。第五步：小心轉(zhuǎn)出前面板。第六步：觀察水槽攪拌器工作。可以在水槽窗口的右下角觀察，也可以觀察水槽上部的圓形帶子的轉(zhuǎn)動。第七步：檢測內(nèi)部所有的管子連接是否完好。第八步：關(guān)上并用螺絲固定前面板。第九步：切斷電源，拔出電源線。（2）給水槽裝水鹽度計在測量海水樣品之前，必須先將其水槽裝滿純凈的淡水或蒸餾水。采用的方法是，把水槽入水管和水龍頭用合適的軟管連接，將水吸入水槽，或用軟管從高處的容器中將水吸入水槽中。值得注意的是，注入鹽度計水槽的水溫最好接近室溫，這樣可以縮短溫度的穩(wěn)定時間。為了減少水槽中生

6、長藻類的可能性，最好注入蒸餾水，或者在水中加入抑藻劑。但切忌加入有腐蝕性的物品。（3）連接軟管1） 用兩根適當(dāng)長度（9.44mm 內(nèi)徑）的塑料管接到“tank drain/fill（水槽進水和排水）”口和“tank overflow（水槽溢水）”口。2）在水槽入水管子末端接一個漏斗。把漏斗抬高大約一米。打開“tank drain（水槽排水）”閥（逆時針轉(zhuǎn)到頭），把抑藻劑溶液倒入漏斗中。若加入的是蒸餾水，則可省去這一步驟。3）關(guān)閉“tank drain”閥。拿掉漏斗，把水槽入水管接到水龍頭上。4）完全打開“tank drain”閥。然后慢慢（為了避免產(chǎn)生過大的壓力）打開水龍頭，讓水填滿水槽直到水

7、開始從水槽溢水管子中流出，關(guān)上水龍頭。5）關(guān)閉“tank drain”閥。從水龍頭上卸下水槽入水管及其套管。6）取下水槽溢水管，并用附帶的塞子封住套管。（4）功能檢測1）在后蓋板接好電源線，打開開關(guān)。2）打開泵（pump），確定氣流從“flush（沖洗）”口流出，關(guān)閉泵。2） 把“function”鈕置于“zero（零）”的位置，過一段時間，等讀數(shù)穩(wěn)定后，顯示讀數(shù)應(yīng)均為0，最后一位可以在正負5之間。3） 把“temperature sensor（溫度傳感器）”鈕置于“normal（正常）”位置，把“temperature set（溫度設(shè)置）”置于33，如果水槽中水溫低于33，兩個加熱燈都應(yīng)該是

8、亮的（可通過面板上的觀察窗觀察）。5）把“temperature set” 置于18。如果水槽中水溫高于18，兩個加熱燈都應(yīng)該是滅的。6）把“function”鈕置于“standby”的位置。前兩位讀數(shù)應(yīng)是18，后四位沒有意義。（5）水槽溫度控制檢測1）“temperature set”指向的溫度應(yīng)該在室溫+4室溫-2之間，等到槽中水溫達到所設(shè)定溫度，即到加熱燈有規(guī)律地一亮一滅時。值得注意的是，對于一個剛裝滿了水的鹽度計，其水槽溫度與室溫會相差比較懸殊。故使水槽溫度加熱到接近室溫，等待時間可能要幾個小時。為了方便，在允許范圍內(nèi)（室溫+4室溫-2）把溫度設(shè)定到盡可能地接近水槽中的水溫。2）把“t

9、enperature sensor”鈕置于“normal”位置。等到兩個加熱燈都周期性一亮一滅并達到穩(wěn)定。3）“tenperature sensor”鈕先置于“1”的位置，然后置于“2”的位置，檢查兩個加熱燈，一開始是開的（或者滅的），在每個位置上分別等待4-5分鐘（實際等待時間也可能很短）后，加熱燈會周期性的一亮一滅，表示水槽溫度已接近室溫。4）把“tenperature sensor”鈕轉(zhuǎn)回到“normal”位置。（6）傳導(dǎo)單元檢測1） 在“cell drain（電導(dǎo)池排水）”套管上連接適當(dāng)長度的、9.4mm 內(nèi)徑的塑料管子（傳導(dǎo)單元排水管），另一頭通往廢水容器中。但要注意的是：必須確保電

10、解槽排水管子和接地電線隔離；且不要讓排水管子高于傳導(dǎo)單元，否則管內(nèi)的水會倒流進入電極臂單元。2） 在面板樣品瓶架的上方，橡皮塞突出的金屬管子上連接一條1.6mm 內(nèi)徑的管子（樣品導(dǎo)管），管子長度以插入樣品瓶接近但不接觸瓶底為宜。3）取一瓶海水（540psu），輕輕并徹底地搖動，注意不要傾斜。4）把采樣瓶放在固定器上，把樣品導(dǎo)管插入瓶子。用瓶子固定器架子下的旋鈕把架子固定，以使瓶口密封。5）確定“function”鈕置于“standby”的位置，打開泵。6）從水槽窗口中觀察傳導(dǎo)單元的所有四個電極臂是否都充滿了樣品水，并蓋住了電極。如果傳導(dǎo)單元中水不夠滿，則按住“flush”孔，增加流速后可以重新

11、充水，如果有必要可以使流速達到最大。7）如果傳導(dǎo)單元充滿了水，把“function”鈕 置于“read（讀數(shù)）”位置。調(diào)節(jié)“suppression（微調(diào)）”鈕直到顯示的讀數(shù)停止閃爍，顯示出一個穩(wěn)定的正值。8）把“function”鈕 置于“standby”位置。拿掉樣品瓶。按“flush”孔約3秒鐘以清空電導(dǎo)單元，關(guān)閉泵。將樣品導(dǎo)管插入到樣品導(dǎo)管固定器中，讓樣品水進入傳導(dǎo)單元，然后重新按“flush”孔。9）用綿紙擦干管子，以除去殘留的樣品。10）重復(fù)3、4、5步驟，然后關(guān)閉泵。如果馬上要測量水樣，那么不要切斷電源，以保持槽中水溫恒定。五、鹽度測定在分析水樣之前，先要用標(biāo)準(zhǔn)海水對鹽度計標(biāo)定，然

12、后才能進入樣品測量程序。1標(biāo)定鹽度計（1）檢測零參考1）把“function”鈕置于“zero”的位置。2）檢查顯示的后四位數(shù)字是否為0000（最后一位可以在5之間），如果不符，則需查閱服務(wù)手冊。注意：此時數(shù)字的穩(wěn)定性比其實際值還重要。（2）標(biāo)準(zhǔn)化1）輕輕地、徹底地搖動一小瓶標(biāo)準(zhǔn)海水，從一端打開（在瓶子末端劃痕，然后掰斷）。2）將樣品導(dǎo)管插入標(biāo)準(zhǔn)海水瓶中。3）將標(biāo)準(zhǔn)海水放在樣品瓶固定架上。將平臺向上滑動，直到標(biāo)準(zhǔn)海水瓶緊緊地嵌入橡皮塞中，形成密封。4） 打開泵。沖洗傳導(dǎo)單元三次。5） 使傳導(dǎo)單元重新充滿水，并把“function”鈕置于“read”位置。調(diào)整“suppresion”直到顯示值停

13、止閃爍，而顯示一正讀數(shù)。讀取并記錄顯示的值。6） 把“function”鈕置于“standby”位置。用標(biāo)準(zhǔn)海水沖洗傳導(dǎo)單元。7） 若傳導(dǎo)單元裝滿標(biāo)準(zhǔn)海水，則把“function”鈕置于“read”位置。等到顯示的值達到穩(wěn)定。讀取并記錄顯示值。8） 重復(fù)6)-8)，直到連續(xù)三次得到相同的讀數(shù)。9） 將“function”鈕置于“read”位置，通過調(diào)節(jié)“standardize（標(biāo)準(zhǔn)化）”鈕，使顯示的值與兩倍的標(biāo)準(zhǔn)海水電導(dǎo)率（標(biāo)明在標(biāo)準(zhǔn)海水瓶標(biāo)簽上）一致。10)將“function”鈕置于“standby”位置。拿掉標(biāo)準(zhǔn)海水瓶。用蒸餾水沖洗傳導(dǎo)單元除去殘留的鹽份，并關(guān)閉泵；將樣品導(dǎo)管末端插入樣品

14、導(dǎo)管固定孔，用綿紙將管子擦干。11)將“function”鈕置于“standby”位置，記錄顯示的最后四位數(shù)字。值得注意，這四位數(shù)字將用作一個標(biāo)準(zhǔn)化指示標(biāo)記。如果把“function”鈕置于“standby”位置后，這四個數(shù)字讀數(shù)改變了，則此鹽度計發(fā)生了漂移。如果顯示值最后一位的變化超過5，則要重新標(biāo)準(zhǔn)化。2測量海水樣品鹽度計完成標(biāo)定程序后，即可開始測量海水的樣品。先記錄采樣瓶的瓶號，并輕搖水樣瓶，使水樣均勻。然后打開瓶蓋，把水樣瓶放到固定架上，將樣品導(dǎo)管插入水樣瓶中。確定樣品導(dǎo)管接近瓶底但不碰到瓶底。調(diào)整、固定平臺以確保水樣瓶密封。1）打開泵，并使電導(dǎo)單元充滿樣品水，調(diào)整“flow rate

15、（流速）”閥到中間流速。2）用手指蓋住“flush”孔，把樣品水吸出傳導(dǎo)單元。3）再注水、沖洗幾次，調(diào)整流速以使之適合于樣品溫度（注意：如果流速太快則可以從加熱燈亮/滅循環(huán)的明顯變化中看出。慢慢降低流速直到加熱燈亮/滅循環(huán)正常）。4）讓傳導(dǎo)單元再充滿樣品水且使樣品水持續(xù)流動，然后把“function”鈕 置于“read”的位置。5）調(diào)節(jié)“suppression”，以得到穩(wěn)定不閃爍的顯示值。如果顯示的是閃爍的負值，則表示電導(dǎo)率偏小，此時應(yīng)調(diào)節(jié)“suppression”鈕，以減少電導(dǎo)率值；若顯示的是閃爍的正值，則表示電導(dǎo)率偏大，那么應(yīng)調(diào)節(jié)“suppression”鈕，以增加電導(dǎo)率值。一個穩(wěn)定的正值

16、給出的是電導(dǎo)率值的兩倍。6）將“function”鈕置于“standby”的位置。7）拿掉采樣瓶，擦干樣品導(dǎo)管，并用手指蓋住“flush”孔，沖洗電導(dǎo)單元。8）關(guān)閉泵。9）重復(fù)上述步驟，進行下一個樣品的測量。3 換算鹽度利用鹽度計測量海水樣品，所獲得的數(shù)值并不是鹽度，而是兩倍的電導(dǎo)率值，即2rt 。需采用如下公式將電導(dǎo)率轉(zhuǎn)換成鹽度：s(psu)=a0+a1rt1/2 +a2rt+a3rt3/2+a4rt2+a5rt5/2+s式中 s=(b0+b1rt1/2+b2rt+b3rt3/2+b4rt2+b5rt5/2)其中：a0=0.0080 b0=0.0005a1=-0.1692 b1=-0.005

17、6a2=25.3851 b2=-0.0066a3=14.0941 b3=-0.0375a4=-7.0261 b4=0.0636a5=2.7081 b5=-0.0144=35.0000 =0.0000t=水槽中溫度（） k=0.0162 如果鹽度計采用后蓋板上的bcd接口與計算機連接，并由計算機采集測量的電導(dǎo)率值，然后換算鹽度。則應(yīng)在測量海水樣品前按如下步驟操作：（1）在安裝好新的水樣瓶后，用面板上的指輪開關(guān)輸入水樣瓶編號。（2）樣品測量完畢后，立即按下面板上的“data log（計數(shù)）”鈕，計算機顯示器會顯示最后的讀數(shù)。如由鹽度計bcd接口輸出的信息為：7890 1.23456這里7890代表

18、水樣瓶編號，后六位數(shù)則為測量的電導(dǎo)率值。六、使用技巧及注意事項1、如何確保電導(dǎo)單元充滿樣品水（1）當(dāng)電導(dǎo)單元充滿樣品水后，先關(guān)閉泵；（2）逆時針方向旋轉(zhuǎn)“flow rate”鈕，一直轉(zhuǎn)到頭；（3）拿掉采樣瓶，則電導(dǎo)單元里和樣品導(dǎo)管里會儲滿樣品水。2、如何除去殘留樣品水當(dāng)一個樣品測量結(jié)束，換另一個樣品測量時，樣品導(dǎo)管中往往會殘留部分樣品水，為了保證新水樣的測量精度，應(yīng)正確除去殘留在導(dǎo)管中的樣品水。(1) 如果電導(dǎo)單元里和樣品導(dǎo)管里存有樣品水，且泵是關(guān)閉的，沒有流動，則旋轉(zhuǎn)“flow rate”鈕，打開泵，使樣品水流動；（2）把樣品導(dǎo)管末端插入樣品導(dǎo)管固定孔中；（3）蓋住“flush ”孔數(shù)秒鐘，

19、然后放開；（4）可以看到樣品水從樣品導(dǎo)管流到電導(dǎo)單元；（5）等樣品水到了樣品導(dǎo)管的金屬部分后，放下樣品導(dǎo)管，并用綿紙擦管子末端。這樣就能避免操作人員除去管子時手指帶進鹽分。（6）裝好新樣品，繼續(xù)測量。在進行第一次讀數(shù)前先沖洗3次。3、如何獲得高精度的鹽度值(1)設(shè)定槽中溫度比室溫高1或2（越接近室溫越好）。如果測量過程中室溫有較大變化，那么實驗室就需要進行恒溫控制；（2）至少等24小時，讓槽中水溫達到穩(wěn)定；（3）在測量樣品之前，讓樣品水溫度盡量接近室溫（調(diào)節(jié)稍慢的流速能容許稍大的溫度差異）；（4）如果有數(shù)臺鹽度計需標(biāo)準(zhǔn)化以達到相互一致。則在標(biāo)準(zhǔn)化之前，在所有傳導(dǎo)單元里裝滿鹽度為35psu的樣品

20、水(可以減少沖洗次數(shù))，這樣可保證用同一瓶標(biāo)準(zhǔn)海水標(biāo)定全部鹽度計；（5）如果電導(dǎo)單元已經(jīng)穩(wěn)定為一個正值，5秒鐘后開始讀數(shù)，并把10到15秒鐘內(nèi)的讀數(shù)作平均。連續(xù)三次測量得到的讀數(shù)最后一位差值應(yīng)該小于2；（6）把15-30秒的讀數(shù)作平均,可以消除因槽中溫度改變所引起的變化；（7）如果讀數(shù)間隔超過一小時，電導(dǎo)單元中應(yīng)充滿蒸餾水，泵應(yīng)關(guān)閉。當(dāng)電源打開后，在電導(dǎo)單元中充入海水；（8）如果一開始電導(dǎo)單元中充滿了蒸餾水，要測量鹽度為35psu的樣品水，則沖洗次數(shù)和測量鹽度誤差的關(guān)系一般是（假定每次沖洗水量為15ml）：3次沖洗后誤差在100ppm（百萬分之100，35psu時即為0.0035psu）之內(nèi)；

21、7次沖洗后在10ppm之內(nèi)；8次沖洗后在3ppm之內(nèi)；10次沖洗后在1ppm之內(nèi)；14次沖洗后則可確保誤差1ppm之內(nèi)。如果前后兩個樣品的鹽度變化小于5psu，一般經(jīng)過3-4次沖洗大約50ml后，鹽度誤差會小于0.003psu。七、維護與保養(yǎng)當(dāng)一次測量結(jié)束后，如果鹽度計要閑置數(shù)小時，則需（1） 取一瓶蒸餾水代替海水樣品；（2） 打開泵，用大約400ml水沖洗傳導(dǎo)單元，將“function”鈕置于“read”位置，并調(diào)節(jié)“suppression”鈕置于0.0，直到顯示讀數(shù)小于0.050；（3） 關(guān)閉閥，讓蒸餾水留在傳導(dǎo)單元中，把“function”鈕置于“standby”位置。如果要長期存放儀器

22、，則應(yīng)用蒸餾水徹底沖洗傳導(dǎo)單元，然后通過“tank drain/fill”閥抽干水槽中的水。圖2 ctd儀（曲線）與鹽度計（圓點）所測鹽度值比較八、結(jié)束語隨著海洋科學(xué)的發(fā)展，人們對測量數(shù)據(jù)的精度要求也越來越高，高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)是海洋科研工作的基礎(chǔ)。autosal 8400b型實驗室鹽度計為人們獲取高質(zhì)量的海水鹽度資料提供了基本保證。國家海洋局第二海洋研究所在主持承擔(dān)由國家科技部基礎(chǔ)研究司資助的“我國新一代海洋實時觀測系統(tǒng)（argo）大洋觀測網(wǎng)試驗”項目期間，為能獲取太平洋海域高精度的鹽度資料，以便檢驗和校正由argo剖面浮標(biāo)觀測的資料，從加拿大guildline儀器公司引進了一臺此型鹽度計。并

23、于2002年12月2003年1月在西北太平洋布放argo剖面浮標(biāo)期間，在多測站不同層次，采用ctd儀攜帶的玫瑰型采水器采集了數(shù)十個現(xiàn)場水樣，用該鹽度計進行鹽度測定，以檢驗和校正ctd儀觀測的鹽度【2】（從而也可用來校正argo剖面浮標(biāo)測量的鹽度值）。從比測的結(jié)果（圖2）看出，因ctd儀在航次前，剛經(jīng)過國家標(biāo)準(zhǔn)計量中心的實驗室標(biāo)定，所以兩者十分吻合。在此期間，還培訓(xùn)了數(shù)名技術(shù)人員，可為國內(nèi)海洋科研機構(gòu)提供海水樣品的測量服務(wù)。希望通過此舉能促進我國大型科學(xué)儀器設(shè)備的資源共享，進一步提高我國海洋（尤其是深海大洋）觀測資料的質(zhì)量，為我國的海洋科學(xué)事業(yè)作出貢獻。參考文獻：1 guildline instruments ltd.technical manual for model 8400b “autosal”.2002.2 許建平，蘇紀(jì)蘭. ctd資料質(zhì)量控制淺析j. 海洋學(xué)報，1999，21（1）：126132.8400b autosal laboratory salinometer and its utilization tong mingrong1