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美國(guó)General Oeanics公司8050型走航式二氧化碳檢測(cè)系統(tǒng)
我們常常將海水中CO2的有效壓力(fCO2)與覆蓋海洋表層大氣中CO2的有效壓力的差值即△fCO2作為海洋與大氣交換CO2的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力。通量F表示為：F=k×s×△fCO2，這里k表示氣體傳輸速率是風(fēng)速的函數(shù)；s表示溶解度是海水溫度和鹽度的函數(shù)；fCO2直接與CO2的分壓即pCO2相關(guān)。然而自然界中，海水與大氣進(jìn)行CO2交換的平衡狀態(tài)會(huì)因風(fēng)速、海水溫度和鹽度等因素不斷發(fā)生變化，從而很難精確測(cè)量海水與大氣交換CO2的通量。然而由General Oeanics研發(fā)的8050型走航式二氧化碳檢測(cè)系統(tǒng)擁有足夠的時(shí)間和空間分辨率完成這項(xiàng)工作。
8050型用來(lái)自動(dòng)測(cè)量表層二氧化碳分壓（pCO2）和大氣pCO2。同時(shí)也可以外接意大利IDRONAUT公司OCEAN SEVEN 315 CTD 船用走航式多參數(shù)水質(zhì)儀，監(jiān)測(cè)表層海水的電導(dǎo)率、溶解氧、PH值、溫度、ORP和壓力（計(jì)算鹽度）等環(huán)境參數(shù)。
該系統(tǒng)是仿效卑爾根大學(xué)（University of Bergen）Graig Neil*前構(gòu)建的CO2分析儀器并做了一些改進(jìn)。
系統(tǒng)可以用于船舶上走航式測(cè)量，也可以用于各種海上平臺(tái)。系統(tǒng)*自動(dòng)運(yùn)行，包括：
◎ 平衡器，平衡海水中的CO2，帶有一個(gè)頂部氣室作為分析室
◎ 紅外分析儀（用戶提供），以測(cè)量在平衡器的頂部氣室內(nèi)的CO2濃度
◎ 整套系統(tǒng)的閥門(mén)和泵，用以控制和監(jiān)測(cè)海水的流動(dòng)，平衡器的頂部氣室，海洋上的空氣以及CO2標(biāo)準(zhǔn)氣體
◎ 衛(wèi)星通信箱，提供GPS信號(hào)，大氣壓力測(cè)量，以及衛(wèi)星數(shù)據(jù)的傳輸
◎ 筆記本電腦，電腦接口和軟件，控制閥和泵并記錄數(shù)據(jù)（壓力，溫度，水流，分析儀響應(yīng)，日期，時(shí)間和位置）
- 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)分為三個(gè)密閉箱體：干箱（Dry Box）、濕箱（Wet Box）和衛(wèi)星通信箱（Salite Deck Box）。
- 干箱中放置Licor的CO2分析儀，電控控制閥（控制流過(guò)分析儀的氣體），氣流傳感器，計(jì)算機(jī)和固態(tài)繼電器的接口。多達(dá)8種氣體的入口。每個(gè)入口具有一個(gè)針形閥，用于調(diào)節(jié)氣體流速。三路電磁控制氣體到分析室內(nèi)（平衡上部的氣室）。干箱與其他兩個(gè)箱之間的通訊采用RS485模塊和電纜。
- 濕箱中包含主室和氣體平衡室，電驅(qū)動(dòng)閥，壓力計(jì)，調(diào)節(jié)閥門(mén)，循環(huán)水過(guò)濾器，水流傳感器水流傳感器，氣壓計(jì)，溫度探頭，冷凝單元，兩個(gè)Naphion干燥管，三個(gè)空氣泵。后進(jìn)入濕盒中，海水進(jìn)入濕盒后，通過(guò)可重復(fù)使用的過(guò)濾器（可使用淡水自動(dòng)沖洗）。過(guò)濾器后面有一個(gè)可調(diào)的閥門(mén)，可控制水樣進(jìn)入到平衡器內(nèi)。氣體與平衡器排氣孔周?chē)目諝饨粨Q，保證了氣體中的CO2濃度與主氣室內(nèi)的濃度*。氣壓計(jì)和溫度傳感器連接到主要的平衡器內(nèi)。海水通過(guò)重力排出濕箱。
濕箱中的一個(gè)空氣泵將氣體從主平衡器的頂部氣室排出并使氣體通過(guò)冷凝器，Naphion干燥管，然后進(jìn)入二氧化碳分析儀。另一個(gè)泵從外部吸入空氣，并推動(dòng)空氣通過(guò)冷凝器。之后氣流被分成兩股，一股流向通風(fēng)室，一股流向干燥管并進(jìn)入CO2分析儀。通風(fēng)室經(jīng)過(guò)干燥的空氣在由第三空氣泵的作用下，又反向流過(guò)干燥管。
- 衛(wèi)星通信箱可適應(yīng)多種氣候，含有銥星衛(wèi)星通信的調(diào)制解調(diào)器，高精度氣壓計(jì)，電源，和數(shù)據(jù)通信模塊。數(shù)據(jù)通信模塊和一個(gè)GPS相連。一個(gè)10芯電纜連接衛(wèi)星通信箱和干箱（標(biāo)配為25m的電纜；電纜可長(zhǎng)達(dá)1000m）。
一個(gè)艙壁管用于連接一個(gè)Gill壓力端口和氣壓計(jì)（壓力端口未提供）。
- 外形尺寸
| 長(zhǎng)（cm） | 寬（cm） | 高（cm） |
干箱 | 61 | 61 | 25.4 |
濕箱 | 61 | 61 | 25.4 |
衛(wèi)星通信箱 | 35.6 | 26.7 | 20.4 |
系統(tǒng)連接示意圖
系統(tǒng)選擇配置的部件
- 船只穿壁海水進(jìn)樣閥門(mén)管道是一套被Lloyd認(rèn)證的水下直線型、自容式裝置，該裝置的所有暴露部件都是由塑料或不銹鋼材料制造的。如果發(fā)生災(zāi)難性故障時(shí)，一個(gè)截流裝置（含繼電器）將關(guān)閉外部采集海水的抽水機(jī)。在距離殼體幾英寸下，一個(gè)取樣裝置采集海水（參見(jiàn)進(jìn)樣管道裝置的示意圖）。用戶可以在取樣裝置上選擇安裝一個(gè)溫度傳感器（即Idronaut的多參數(shù)系統(tǒng)的外部溫度傳感器，測(cè)量海洋表層的溫度）和一個(gè)lv氣釋放器（功能：抑制微生物的生長(zhǎng)）。
◎ 
OCEAN SEVEN 315 船用走航式多參數(shù)水質(zhì)儀用于對(duì)淡水或海水環(huán)境的*監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)收集。儀器可配備兩個(gè)溫度計(jì)：主要的一個(gè)溫度計(jì)位于內(nèi)部，用來(lái)測(cè)量流過(guò)電導(dǎo)池水體的溫度，從而計(jì)算鹽度；另一個(gè)是遙測(cè)的溫度計(jì)，遙測(cè)距離可達(dá)15m，可選擇安裝，位于靠近船體進(jìn)水口的地方，用來(lái)精確測(cè)量水溫。整套設(shè)備安裝在一個(gè)緊湊的防水的不銹鋼單元內(nèi)，測(cè)量室由透明的丙烯酸制成，非常容易清洗。測(cè)量室中的水體只需250mL，保證了極短的響應(yīng)時(shí)間。內(nèi)置一個(gè)壓力傳感器，用來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量流量。所有的傳感器都是由IDRONAUT制造，并遠(yuǎn)銷世界各地。該系統(tǒng)通過(guò)*的電子設(shè)備，可以以高達(dá)20Hz的頻率實(shí)時(shí)測(cè)量，讀取，存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)。通訊端口為RS232C串行端口，也可安裝RS485或藍(lán)牙通訊端口。其他兩個(gè)可選的模擬端口可外接熒光和濁度傳感器。內(nèi)置的512 MB內(nèi)存可存儲(chǔ)4,000,000組數(shù)據(jù)。
參數(shù) | 測(cè)量范圍 | 精度 | 分辨率 | 時(shí)間常數(shù) |
壓力 | 0-10dbar | 0.05%滿量程 | 0.002%滿量程 | 50ms |
溫度 | -3～50℃ | 0.003℃ | 0.002℃ | 50ms |
電導(dǎo) | 0-70ms/cm | 0.003ms/cm | 0.0003ms/cm | 50ms |
溶解氧 | 0-50ppm | 0.1ppm | 0.01ppm | 3s(1) |
0-500%sat | 1%sat | 0.1%sat | 3s(1) | |
pH | 0.14pH | 0.01pH | 0.001pH | 3s |
氧化還原電位 | +/-1000mV | 1mV | 0.1mV | 3s |
遙測(cè)溫度 | -3～50℃ | 0.01℃ | 0.002℃ | 3s |
在海水測(cè)量中，運(yùn)用教科文組織（UNESCO）的公式通過(guò)計(jì)算測(cè)量得到的參數(shù)，亦可得到以下數(shù)據(jù)：鹽度，聲速，水密度，溶解氧（ppm）。
美國(guó)General Oeanics公司
