激光粒度仪在悬浮泥沙浓度测定中的实验室应用

了解海洋沉积学中悬浮颗粒的粒度分布对探索海洋水动力和沉积过程具有重要意义。悬浮泥沙浓度（SSC）也是泥沙输移过程、初级生产和水色遥感研究的重要组成部分。江等^[1]研究了渤海SSC与海洋水动力过程的关系。Bao等人^[2]研究了北黄海9个剖面沉积物分布特征的季节变化。Song等^[3]根据悬浮泥沙样品粒度分布特征，分析了南黄海春季和秋季SSC的来源及其影响因素。

多年来，测量SSC一直是泥沙输移研究的一部分。通常使用三种方法来确定SSC：重量法、卫星遥感法和声学或光学法。周等^[4]报道了用重量法分析SSC的关键技术，包括样品的干燥温度、干燥时间和恒重时间。卫星遥感方法是通过卫星图像的颜色来估计SSC的一种新技术。随着技术的发展，已经开发出许多声学和光学设备来原位测量SSC。

Sequoia Scientific股份有限公司生产的激光原位散射和透射（LISST）可用于测量悬浮泥沙的粒径分布和体积浓度，并已在现场应用中广受欢迎。LISST成功地测量了悬浮沉积物的原位体积浓度和粒度分布。然而，SSC通常指质量浓度，而不是体积浓度，因此LISST的结果必须用沉积物密度进行校准。同时，由于资金或其他限制，许多实验仅在实验室进行，分别使用室内激光粒度分析仪和重量法测量粒度分布和浓度。因此，如果室内激光粒度分析仪能够同时测定粒度分布和浓度，则可以简化重量法。

使用从福建海岸采集的9个水样来验证上述结果。使用激光粒度分析仪（Mastersizer 2000）测量样品的中值尺寸、分选指数和遮蔽度。结果表明，两组结果之间几乎没有差异，这表明SSC与其他参数（遮蔽度、D50和排序指数）有密切的相关性（图1）。因此，新方法可以作为基于遮蔽度和晶粒尺寸参数获得SSC的替代方法。

图1 激光粒度测定和重量分析方法得出的SSC结果之间的相关性

测试SSC与其他参数之间的关系，地表沉积物样品应具有代表性的区域覆盖范围。本研究从渤海和黄海近海不同地点采集了124个沉积物样品。这些样品具有广泛的沉积物性质和广泛的代表性，涵盖了不同的形成条件、粒度分布和颗粒的比重。所有沉积物样品均绘制在Shepard分类图上（图2）。为本研究收集的沉积物样本分为十类中的两类，粘质粉土和砂质粉土。因此，基于这些样品开发的两个公式应该是通用的，适用于这两种沉积物。

图2 沉积物样品在Shepard三元图上的分布图

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