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实习报告最终版
海洋要素调查与观测技术
实习报告书
大连海事大学环境科学与工程学院海洋系
2012年7月
1实习目的、时间、地点
实习目的:
为了了解海洋科学研究数据获取、分析的全过程,掌握部分观测仪器的使用要领,通过对海洋现象的感性认识,加深对海洋科学理论的理解,锻炼意志,培养认识问题、分析解决问题的能力,为今后更好地从事海洋研究、海洋管理、环境保护等工作打好基础。
另外,锻炼动手能力、团队协作能力也是本次实习的重要目的。
实习时间:
2012年7月9日至19日。
实习地点:
大连港、国家海洋局大连海洋环境监测中心站。
2所用仪器名称
SST-CTD90M75E型温盐深仪、
YSI5563多参数水质仪、
SLC9-2型直读海流计、
不锈钢挖斗式采泥器、
QCC10型系列球阀采水器、
QJC11-1型不锈钢手摇绞车、
透明度板、水色计、铅鱼若干。
3观测项目与方法
3.1水深:
用组装好的绞车配备钢丝绳,钢丝绳尾悬挂重物铅鱼,使钢丝绳垂直于水面。
摇动绞车,用计数器记录水深,当铅鱼入水时计数器清零,开始记录水深,待铅鱼触底(钢丝绳松弛)后反方向转动绞车使钢丝绳恰好绷紧
有关水文绞车和钢丝绳:
水文绞车是专门用以进行水纹观测工作的卷扬机,有动力(电动和液压)和手摇两类。
手摇水文绞车较为简便,一般由架板、卷筒、刹车、停闸盒手摇把手等部件构成。
本次应用QJC11-1型不锈钢手摇绞车。
由回转台组件、手摇把、棘轮刹车组件、绞车组件、计数器、支架组件、拉杆组件。
主要规格:
额定负荷70kg,最大负荷80kg;水文绳使用长度150m;支架水平倾角30°~80°;自重50kg。
水文绞车上通常使用直径约3~6毫米的钢丝绳,它应具有柔韧、坚固、耐腐蚀、重量轻、负荷大等特点。
有关绳索计数器:
绳索计数器是用以测量放出或回收钢丝绳长度的仪器,有的单独使用,有的附装在绞车上。
它由滑轮和滑轮轴联接的若干齿轮构成。
当钢丝绳带动滑轮转动时,齿轮轴端的指针也随之转动,并直接指出收放钢丝绳的米数。
3.2氧化还原电位、溶解氧、pH、电导盐度:
用QCC10型系列球阀采水器采集水样,在甲板上立即用YSI多参数水质仪测量并记录结果。
有关采水器:
QCC10型HOUFLO系列球阀采水器能采集海洋、湖泊、江河的水样,用于重金属痕量分析,也可采集常规分析的水样,特别适用于各类水质环境的污染调查和检测取样。
本采水器在全国第二次海洋环境污染基线调查中被列为标准采水器。
并广泛应用于海洋局、环保局、地矿部、交通部、科学院、水产部和多所高等院校等水质监测部门。
QCC10型系列球阀采水器是由瓶体、球阀组件、转轮组件、压力释放机构、使锤释放机构、固缆机构以及放气咀、水咀等组成。
瓶体——是采水器的主体,起储存指定深度水样作用,对其他零件起固定作用。
球阀组件——是包括瓶盖、球阀、“0”形圈固定及“0”形圈等。
它的功能是球阀在转轮的带动下转动,完成“开——闭”的工作方式或“闭——开——闭”的工作方式。
转轮组件——是包括转轴、转轮、转轮限位柱和橡皮筋等。
转轮在橡皮筋弹性恢复力的作用下,通过转轴带动球阀,实现采水器“开——闭”采水动作或“闭——开——闭”采水动作。
压力释放机构——(闭——开——闭工作室使用)由释放球、限位环、限位绳、压力阀芯“0”形密封圈等组成。
压力释放机构保证采水器在水深<10m左右时处于关闭状态,在>10m左右时处于打开冲洗状态。
使锤释放机构——由释放杆、弹簧、释放块、释放插销等组成。
使锤释放机构保证采水器在释放使锤前处于打开冲洗状态,而在释放使锤后关闭采水器。
固缆机构——是由水文绳固定钉、碟形螺母、限位螺钉组成。
它的功能是将采水器固定在水文绳上。
水咀——是由水咀、“O”形密封圈、水咀推拉环等组成。
它的功能是放出水样(同时要打开放气咀)。
有关多参数水质仪:
YSI5563型多参数水质监测仪结构组成如图1所示,它分为测量显示器(仪器主体)和传感探头(传感器)二大构件部份组成。
1).仪器主体:
它是由显示屏,操作按钮等组成。
2).传感器:
它是由pH、电导率、氧化还原电位、溶解氧、温度等五个传感器和相对应的前置放大器及传输电缆构成。
多参数、手提式测量YSI5563型多探头系统成功地结合了便携式仪器与多参数系统的特点,其性能如下:
1.可同时测量温度、电导、pH、溶解氧以及氧化还原电位,所有数据同时显示在屏幕上
2.IP67防水等级设计,主机在1米水深处仍保持水密性,掉入水中亦可自动浮起;仪器外壳可承受轻度撞击,坚固耐用
3.手机式键盘设计,可单手操作,附电量显示
4.大屏幕选单式液晶显示,带背景加光功能
5.512KB大容量存储器,可存储49,000组数据(含日期和时间)与100组场地编号;数据可单个或按预编时间间隔连续记录
6.可直接与计算机连接,通过EcoWatchTM软件进行数据统计、分析和报告
7.所有探头均可在野外由操作人员自行更换
8.使用新一代快速反应∕低搅拌依赖性溶解氧PE盖膜
3.3海流:
用钢丝绳将海流计放入不同深度梯度测量,用控制装置控制记录,采集数据。
关于SLC9-2型直读海流计:
SLC9-2型直读海流计主要用于200m以浅不同深度处的水流速度和方向,同时它还可以用浮子把探测器漂离船体测量表层流速度和方向。
测量范围为流速3~350cm/s,准确度为±5%;流向0~360°,准确度±4°;最大使用深度200m,取样时间间隔分别为0.5,3,15,30分钟,仪器可直接显示观测数据手工记录,也可以打印取得记录。
(一)仪器水下探测器主要有旋浆
(1),导流罩
(2),流速发讯器(3)和接收器(4),吊架(5),双垂直和双水平尾翼(7),插座(10)等组成。
仪器采用旋桨式转子感应流速,其转速与被测流速成正比;在规定的测量范围内具有良好的线性关系,其特性系数约为2.5转/米,仪器的旋浆具有良好的流入角特性和倾斜特性,故有良好的动态特征。
由于仪器采用了双垂直和双水平尾翼,海流在3~350cm/s的不同速度下,海流计始终处于水平状态,并且旋桨都处于正面迎流位置,充分体现了标准极坐标型海流计的要求。
机内罗盘根据地磁场定向,其夹角即为磁流向。
(二)数据终端(8)的数据处理
采用单片微机系统,具有较好的耐低温和低功耗特性,终端数据可同时送液晶显示、标准打印机和RS232接口系统还可以存贮24小时内整点测量数据,控制输出开关(DUMP)随时打印输出数据。
3.4透明度:
在主甲板背光处,用绞车放置透明度盘,在透明度盘若隐若现的深度记录深度。
用直径为30cm的白色圆板(透明度板),在船上背阳一侧,垂直放入水中,直到刚刚看不见为止。
透明度板“消失”的深度叫透明度。
关于透明度版:
所用仪器为透明度板(直径为30cm的白色圆板),长绳。
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,然后再慢慢地提到隐约可见时,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,重复二到三次,取其平均值,即为观测的透明度值,记入水温观测记录表中。
若倾角超过15,则应进行深度订正。
当绳索倾角过大时,盘下的重锤应适当加重。
透明度的观测只在白天进行,船到站观测,观测地点应选择在背阳光的地方,观测时必须避免船上排出的污水影响。
3.5水色:
与透明度测量相似,将透明度盘上升至透明度读数一般的深度,观察透明度盘正上方的水体颜色,比对水色计,读出相应水色等级。
3.6温度、盐度、叶绿素A等其他水质参数:
用绞车将SST-CTD90M75E温盐深仪放入水中,离线模式测量。
有关温盐深仪:
SST-CTD90M75E型温盐深仪是一款高质量、高精度的多参数水质测量系统,主要用于检测海洋和湖沼的物理化学性质,化学和光学参数,监测深度可达4000米。
SST-CTD90M75E操作模式为在线模式和自容模式,数据储存模式有三种:
时间间隔模式、深度间隔模式、连续模式;系统配有8个探头,可测定温度,盐度,深度,浊度,ph、溶解氧,叶绿素a,烟花还原电位8个水质参数。
4观测时间、过程
4.1水深:
观测时间:
7月13日上午。
观测过程:
1)操纵绞车,使钢丝绳的铅鱼降至海面,将计数器指针拨至0,测量计数器高度(计数器至海面的距离)。
2)操纵绞车使铅鱼下沉,当铅鱼触底而使钢丝绳松弛时立即停车,然后将钢丝绳慢慢收紧,使铅鱼刚好触底时读取计数器显示数。
3)测量完成后,操纵绞车,收回钢丝绳。
4.2氧化还原电位、溶解氧、pH、电导盐度:
观测时间:
7月13日上午。
观测过程:
1.连接仪器:
将传感器与测量显示器连接起来
2.校准仪器:
打开显示器,按ESC进入主菜单,利用上下按钮选择“Calibrate”,进行各测量参数的校准。
3.开始水质监测、4.读取数据、5.上传电脑
4.3海流:
观测时间:
7月13日上午。
观测过程:
一、打开右侧红色开关,在界面闪到3c时,按下设置键。
二、界面显示111,不用按键。
过2s自动测量,测量三分钟后,观察读数,并记录。
4.4透明度:
观测时间:
7月13日下午。
观测过程:
1)用绞车放入透明度盘,至水面计数器清零。
2)下降透明度盘到看不见的深度再慢慢提起,之透明度盘若隐若现时,固定绞车。
3)记录计数器度数。
4.5水色:
观测时间:
7月13日下午。
观测过程:
1)继测量透明度之后,将透明度盘上升至一半深度。
2)观察透明度盘正上方水体颜色。
3)比对水色计,读出相应水色等级。
4.6温度、盐度、叶绿素A等其他水质参数:
观测时间:
7月13日下午。
观测过程:
1)电池安装;2)程序安装;3)连接电脑与CTD仪;4)用磁力开关开启CTD仪;5)运行;6)数据记录;7)数据导出。
5实验结果与分析
5.1水深、透明度、水色相关数据结果与分析
经历三次重复测量,该港池水深平均值为10.2m,并且随潮位有所变动。
经历三次测量,该港池透明度深度平均值为1.3m,可见水质污染程度较高。
经历三次测量,该港池水色平均等级为12,属中度污染。
5.2YSI水质参数仪相关数据结果与分析
表层(1m)
温度T(℃)
27.7
溶解氧DO(mg/L)
7.22
酸碱度pH
8.89
电导率CON(ms/cm)
38.658
氧化还原电位ORP(mv)
-35.4
中层(5m)
温度T(℃)
21.0
溶解氧DO(mg/L)
5.92
酸碱度pH
8.54
电导率CON(ms/cm)
37.243
氧化还原电位ORP(mv)
-40.1
底层(8m)
温度T(℃)
19.3
溶解氧DO(mg/L)
4.57
酸碱度pH
8.57
电导率CON(ms/cm)
38.362
氧化还原电位ORP(mv)
-27.5
对该数据进行分析,得出的结果显示该港池:
(初始数据见附录一)
1)温度随深度降低;
2)酸碱度pH随深度基本不变,趋缓;
3)溶解氧随深度降低;
4)电导率趋于恒定;
5)氧化还原电位没有明显规律。
6)依据上表数据作出温度、pH、溶解氧、电导率和氧化还原电位六个参数的深度分层分布图:
如图表所示,温度随深度增加而降低;
如图表所示,溶解氧随深度增加而降低;
如图表所示,pH基本不随温度改变;
如图表所示,氧化还原电位随深度增加深度无规律;
5.4CTD仪测量结果与分析
投放方式为一个来回,连续自容式测量,由原始数据获得相关参数的变化规律(随深度)如下:
(初始数据见附录二)
注:
由于该仪器在入水之前和出水之后同样会连续测量,故测量点1,2,16实际上是测的海面大气的参数,没有参考意义。
注:
CTD数据的选取规则,即下行数据为测量值,上行是参考值,以下图表既有下行数据也有上行数据,是为了保证测量的连续性和对比性。
如图表所示,压强随深度增加而线性上升,压强可以一定程度的表征深度梯度;
如图表所示,pH随深度增加而略有下降,基本保持在7-8之间,符合海水pH范围;
如图表所示,溶解氧百分比随深度增加而下降,表层达到过饱和;
如图表所示,溶解氧含量随深度增加而下降,符合溶解氧普遍分布规律;
如图表所示,氧化还原电位随深度增加略有上升,但变化幅度很小,基本恒定在100-120mV之间;
如图表所示,叶绿素浓度随深度增加而降低,符合海洋浮游生物分布规律;
如图表所示,盐度随深度增加略有增加,符合海水分层规律,基本恒定在30左右,说明陆源淡水影响强烈;
如图表所示,混合强度随深度增加而减小;
如图表所示,电导率随深度增加而略有下降,下降幅度很小,基本恒定在40ms/cm左右;
如图表所示,水温随深度增加而略有下降,幅度不大,表示夏季表层海水混合较强。
6假如你在此海域开展一项科研,必需了解该海域的温、盐、流数据,试设计海洋调查计划
该海域属于港口水域,一般来说应该着重该调查其污染情况,做好水质监测。
如果要开展此项目,需要制定一系列计划。
具体来说,第一,要先针对所调查水域查阅先前调查资料,加以分析讨论;第二查明该水域应符合的水质或其他标准,制定相应的分析方法;第三,应现场考察,依据现场情况制定调查初步计划,考察其污染源,目测其污染程度等,还要考虑相关社会和自然因素;第四,确定采样监测点,确定调查方法手段,明确方案的可行性,制定具体计划;第五,深入现场,实地测量,监测,作好记录;第六,整理数据,分析结果;第七,书写相关报告书,做出所需结论,评价等。
7结论
7.1测量结果基本符合海洋学参数的理论分布规律。
7.2CTD仪的测量精度很高,并且能够很好的现实参数的变化规律,可以作为传统水质仪(如YSI)测量的标准对照。
集中表现为:
发现YSI多参数水质仪测得的
1)pH测量值明显偏高,而且变化梯度显示不清;
2)溶解氧测量比较准确;
3)氧化还原电位测量非常不准确;
4)电导率的测量比较准确;
5)水温测量明显偏高。
7.3该港池的水质质量基本符合标准,污染较轻。
7.4传统测量的误差对结果影响较大
因为YSI水质仪我们采用采集水样在甲板测量的方法,对水温,溶解氧等参数都会有影响,如温度结果偏高;而CTD仪我们采用的仪器下水直接测量,结果误差要小很多。
所以,运用传统水质仪测量海洋要素参数时一定要注意有效避免误差。
8附录
附录一、YSI5563型测定水质参数测量表
船名:
育鲲号记录者:
王洋日期 :
2012-7-13
表层(1m)
温度T(℃)
27.6
28.1
27.8
27.5
27.4
27.6
溶解氧DO(mg/L)
7.05
7.06
7.25
7.37
7.32
7.26
酸碱度pH
12.27
11.03
11.12
10.91
10.31
10.22
电导率CON(ms/cm)
38.770
38.766
38.764
38.635
38.509
38.506
氧化还原电位ORP(mv)
-388.4
-397.6
-398.8
-389.7
-384.6
-383.1
中层(5m)
温度T(℃)
21.8
21.9
20.6
20.6
20.5
20.3
溶解氧DO(mg/L)
8.92
8.79
7.48
6.21
5.93
4.67
酸碱度pH
8.90
8.89
8.60
8.72
8.72
8.38
电导率CON(ms/cm)
36.286
36.349
34.466
38.786
38.802
38.77
氧化还原电位ORP(mv)
5.3
2.6
49.4
-2.1
-11.4
-12.2
底层(8m)
温度T(℃)
19.1
19.1
19.3
19.3
19.3
19.4
溶解氧DO(mg/L)
5.87
5.70
4.16
4.06
4.03
3.63
酸碱度pH
8.64
8.66
8.55
8.54
8.54
8.49
电导率CON(ms/cm)
38.257
38.236
38.383
38.395
38.397
38.506
氧化还原电位ORP(mv)
-22.5
-40.5
-40.7
-40.7
-38.8
-38.8
附录二、CTD仪数据表(原始数据)
船名:
育鲲号记录者:
王洋日期 :
2012-7-13
Dataset
Press(dbar)
pH
Oxy
gn(%)
Redox(mV)
DO(mg)
ChlA(mg/L)
SALIN
(PSU)
Turb(FTU)
Cond(ms/cm)
Temp(℃)
1
-0.58
7.87
81.50
34.26
6.59
0.04
0.01
-0.03
-0.00
26.04
2
-0.97
7.87
82.01
33.66
6.63
0.04
0.01
-0.03
-0.00
26.04
3
0.13
7.96
110.11
107.78
8.28
30.33
28.43
3.60
40.68
21.05
4
1.10
7.87
120.24
107.26
9.08
32.53
28.40
3.45
40.47
20.86
5
2.0
7.85
115.88
107.33
8.77
42.18
28.45
3.88
40.40
20.70
6
3.05
7.78
113.37
107.71
8.65
41.50
28.55
2.90
40.14
20.25
7
4.16
7.63
98.39
109.21
7.54
27.30
28.63
2.00
39.98
19.94
8
5.07
7.52
81.16
110.49
6.29
21.95
28.91
1.63
39.80
19.32
9
6.04
7.47
60.96
110.57
4.75
7.09
29.07
1.88
39.71
18.99
10
4.94
7.50
51.87
110.79
4.03
6.24
29.03
1.76
39.75
19.08
11
4.03
7.51
52.51
110.64
4.04
14.55
28.70
1.57
39.86
19.69
12
2.99
7.74
72.51
108.01
5.51
35.43
28.46
2.83
40.20
20.45
13
2.01
7.87
105.36
106.58
7.99
40.42
28.43
3.45
40.28
20.60
14
1.04
7.88
111.44
106.35
8.44
38.79
28.40
3.39
40.33
20.70
15
0.06
7.88
113.27
102.59
8.55
34.85
28.33
3.33
40.38
50.85
16
-0.97
8.27
81.41
151.28
7.10
0.04
0.01
-0.09
-0.00
21.98
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