[发明专利]鼓泡法测量不同深度海水中溶解氡浓度的装置和方法

权利要求书

1.鼓泡法测量不同深度海水中溶解氡浓度的装置，其特征是：包括鼓泡测量瓶、瓶盖、出气管套、重物绳套、进气管套、出气管、进气管、电磁阀、氡测量仪、三通阀、气泵、电机、单向阀、重物和数据采集及处理中心；

所述鼓泡测量瓶为立体锥形结构，其底部设有多个入水孔，在鼓泡测量瓶内的底部设有温湿度及水压传感器、盐度传感器，氡测量仪的进气口端设有压力传感器，两个液位传感器分别设于鼓泡测量瓶的上下内侧壁上；

所述出气管套、重物绳套、进气管套分别安装在瓶盖上，出气管插在出气管套上，进气管插在进气管套上，进气管伸入鼓泡测量瓶内的底部，出气管的进气端伸入鼓泡测量瓶内，出气管的出气端通过电磁阀与氡测量仪的进气端连接，氡测量仪的出气端与三通阀的第一进气口连通，三通阀的第二进气口与大气连通，三通阀的出气口与气泵进气端连通，气泵的出气端与单向阀的进气口连通，单向阀的出气口与进气管的进气端连通；

电机的输出端通过牵引绳吊着重物，牵引绳穿过瓶盖上的重物绳套、鼓泡测量瓶底部的入水孔使得重物沉入海水中，电磁阀、氡测量仪、三通阀、气泵、电机、温湿度及水压传感器、盐度传感器、压力传感器、两个液位传感器通过有线或无线与数据采集及处理中心电连接。

2.如权利要求1所述的鼓泡法测量不同深度海水中溶解氡浓度的装置，其特征是：所述进气管伸入鼓泡测量瓶内的末端为多孔腔体。

3.应用于权利要求1或2所述的鼓泡法测量不同深度海水中溶解氡浓度的装置的方法，其特征是：包括测量过程及计算过程，

一、测量过程

将电机牵引绳下端的重物沉入水中，海水通过鼓泡测量瓶底部的入水孔进入鼓泡测量瓶内部，测量两个液位传感器的数据控制三通阀、气泵和单向阀，使得鼓泡法测量不同深度海水中溶解氡浓度的装置下沉至待测氡浓度深度的海水中；

打开电磁阀、单向阀并启动气泵、连通三通阀的第一进气口和出气口，鼓泡测量瓶内鼓出的气泡在鼓泡测量瓶内与海水接触，并从鼓泡测量瓶内的液面鼓出，通过出气管、电磁阀进入氡测量仪中，并从氡测量仪中流出进入三通阀、气泵、单向阀最终流回鼓泡测量瓶内形成气流回路；

待气流稳定后，氡测量仪测量鼓出气体中的氡浓度；且将测得的温度、鼓泡测量瓶底部水压、盐度及鼓泡测量瓶上部空间压力、鼓泡测量瓶液面位置信号发送至数据采集及处理中心；

二、计算过程

测量海水中溶解氡的浓度时，需要测得氡的溶解度并且将浓度从气相转换为水相；大气和水相中氡的浓度随时间不变，水和循环空气之间达到氡浓度平衡；

将测得的温度、盐度代入如下的²²²Rn的空气-水分配系数及其水温和盐度的经验方程式计算出氡的溶解度系数K₀：

其中，T为温湿度及水压传感器测得的温度，单位为开尔文；S为盐度传感器测得的盐度S，单位为克/千克；K₀为氡的溶解度系数，单位为mol(L·atm)^-1；

将公式(1)计算出的氡的溶解度系数K₀代入如下公式计算出氡平衡时水/空气中氡的分配系数：

由于氡测量仪测得的氡浓度时氡达到水/空气平衡时的数据，将氡测量仪测得的空气中氡平衡浓度转换为相应的水氡浓度，即得到该深度海水中的氡浓度，计算公式如下：

C_water＝C_air*K_w/air (3)

其中，C_water为水氡的浓度，单位为Bq/L；C_air为气相氡的浓度，单位为Bq/L。

4.如权利要求3所述的鼓泡法测量不同深度海水中溶解氡浓度的装置的方法，其特征是：所述计算过程还包括根据温湿度及水压传感器测得的鼓泡测量瓶底部水压计算鼓泡测量瓶的深度，具体的计算公式为：

其中，Z为鼓泡测量瓶的深度，单位为m；P为温湿度及水压传感器测得的水下压强，单位为decibar，1decibar＝0.01MPa；L为鼓泡测量瓶的纬度，单位为°。