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酸雨观测中pH测量负偏差来源

汤洁 俞向明 程红兵 王淑凤 徐晓斌

汤洁, 俞向明, 程红兵, 等. 酸雨观测中pH测量负偏差来源. 应用气象学报, 2010, 21(4): 458-463..
引用本文: 汤洁, 俞向明, 程红兵, 等. 酸雨观测中pH测量负偏差来源. 应用气象学报, 2010, 21(4): 458-463.
Tang Jie, Yu Xiangming, Cheng Hongbing, et al. The cause of pH measurement negative bias in acid rain monitoring. J Appl Meteor Sci, 2010, 21(4): 458-463.
Citation: Tang Jie, Yu Xiangming, Cheng Hongbing, et al. The cause of pH measurement negative bias in acid rain monitoring. J Appl Meteor Sci, 2010, 21(4): 458-463.

酸雨观测中pH测量负偏差来源

资助项目: 

中国气象局技术推广项目 CMATG2008L01

国家重点基础研究发展计划项目 2005CB422202

The Cause of pH Measurement Negative Bias in Acid Rain Monitoring

  • 摘要: 通过现场调查、实验室测试,对酸雨观测中发现的pH测量负偏差现象进行了验证和分析。现场个例调查发现,在正常保存、使用期限内的pH电极也有可能出现老化现象,老化的pH测量电极给出的pH测量结果为负偏差,其数量级与文献指出的在观测资料质量评估中发现的pH测量负偏差相吻合。实验室测试结果显示,老化的pH测量电极的测量负偏差与模拟雨水样品的电导率和pH值有关:电导率越小,pH测量偏差则越大;在电导率差别不大时,该负偏差大小与水样pH值呈现一定的正相关线性关系,且电导率越小时两者的线性斜率越大。经过综合分析,初步确认pH电极的老化是造成历史观测资料中pH测量负偏差的重要原因。根据分析结果,提出了在台站检测pH测量电极老化的替代性技术方法,以更好地保证酸雨观测数据质量。
  • 图  1  未知水样pH测量偏差分布(直线表示5%百分位值与95%百分位值的范围,方框表示25%百分位与75%百分位值的范围;中间横线(━)表示中值,圆点(•)表示平均值)

    Fig. 1  The departures from the reference value of pH blind sample measurement results (dots (•) stand for the averages, horizontal bar (━) for the medians; rectangles for the ranges between 25% percentiles and 75% percentiles, and vertical lines for the ranges between 5% percentiles and 95% percentiles of the departures from the reference value)

    图  2  部分台站的模拟水样pH测量结果 (□表示平均值, 垂直线表示2倍标准差范围, 水平线表示组平均值)

    Fig. 2  Statistics of the pH measurement results at stations in the field investigation (the open squares (□) stand for the averages, vertical line for the range of±2σ, horizontal lines for the group averages)

    图  3  某站模拟水样pH测量值时间序列图

    (○点表示第1支电极的测量结果,◆点表示第2支电极的测量结果)

    Fig. 3  pH measurement results of target samples at aselected station

    (circles (○) stand for the results of first electrode, and diamond (◆) for the result of second electrode)

    图  4  模拟水样pH测量偏差与水样电导率值的关系

    Fig. 4  The relationship of pH measurement bias to the ion strength of the target samples

    图  5  模拟水样pH测量偏差与水样pH值的关系

    Fig. 5  The relationship of pH measurement bias to the pH values of the target samples

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出版历程
  • 收稿日期:  2009-06-30
  • 修回日期:  2010-05-17
  • 刊出日期:  2010-08-31

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