水環(huán)境監(jiān)測(cè)中水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用

張康 方芳 金雅薇

摘 要： 在我國(guó)進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在迅猛發(fā)展，社會(huì)在不斷進(jìn)步，讓眾多行業(yè)都因此得到轉(zhuǎn)型發(fā)展機(jī)會(huì)。但是，在發(fā)展中過(guò)于重視經(jīng)濟(jì)效益，沒(méi)有對(duì)資源進(jìn)行有效保護(hù)，出現(xiàn)了嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，這對(duì)于國(guó)家未來(lái)發(fā)展十分不利。水是萬(wàn)物之源，若沒(méi)有水人們的生活必然無(wú)法進(jìn)行，若水資源在開(kāi)發(fā)過(guò)程中受到污染，必然會(huì)對(duì)人們的生活產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，水質(zhì)監(jiān)測(cè)極為重要，在水質(zhì)監(jiān)測(cè)過(guò)程中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性極為重要，對(duì)水環(huán)境改善具有積極意義。時(shí)代不斷發(fā)展，水質(zhì)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中至關(guān)重要，必須要合理運(yùn)用，提升水環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量，為預(yù)防水質(zhì)污染打下良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 水環(huán)境監(jiān)測(cè);水質(zhì);自動(dòng)監(jiān)測(cè);運(yùn)用

【中圖分類(lèi)號(hào)】X832 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）07-0243-01

1 水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以水質(zhì)在線(xiàn)分析技術(shù)為核心的，通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成一個(gè)連續(xù)、自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其具有全天候、高頻率和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)。水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由取水單元、預(yù)處理單元、輔助單元、分析監(jiān)測(cè)單元、系統(tǒng)控制單元、通信單元、運(yùn)行環(huán)境單元組成。其中，取水單元、預(yù)處理單元和輔助分析單元主要用于完成對(duì)水樣的采樣和預(yù)處理工作。分析單元用于開(kāi)展對(duì)水樣的在線(xiàn)檢測(cè)分析。系統(tǒng)控制單元主要用于完成對(duì)整個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行控制。通信單元用于對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸，還可以通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元對(duì)子系統(tǒng)下達(dá)各種工作命令。箱體式水質(zhì)自動(dòng)站是在站房式水質(zhì)自動(dòng)站基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的，進(jìn)行了小型化和模塊化的設(shè)計(jì)，將龐大的預(yù)處理單元、監(jiān)測(cè)分析單元、控制單元和運(yùn)行環(huán)境支持單元等壓縮在了整體機(jī)柜當(dāng)中，系統(tǒng)的運(yùn)行比較平穩(wěn)，系統(tǒng)的體積也比較小，對(duì)空間需要不是很大，但由于采用的是電極測(cè)量原理，在測(cè)量精度上還有一定的欠缺，多用在湖泊監(jiān)測(cè)過(guò)程當(dāng)中。

2 水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

2.1 監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)水源污染總量

水域污染總量的計(jì)算工作，必須有相應(yīng)的數(shù)據(jù)作為參考，為保證水環(huán)境質(zhì)量，所需計(jì)算數(shù)據(jù)要求極高，傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)獲取信息的準(zhǔn)確性有待考量。若因信息不準(zhǔn)確導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤，必然無(wú)法制定針對(duì)性的污染改善計(jì)劃。若是使用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)變能夠夠?qū)λh(huán)境的污染物總量進(jìn)行有效管理，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

2.2 預(yù)警監(jiān)測(cè)實(shí)際應(yīng)用分析

在水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，要想在水環(huán)境監(jiān)測(cè)的過(guò)程中充分發(fā)揮水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的作用，首先就要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步深入的研究與探析。根據(jù)分析某一水站近一面的電導(dǎo)率El均值變化可知，若水體電導(dǎo)率數(shù)據(jù)已經(jīng)超過(guò)特定的數(shù)值時(shí)，水站的相關(guān)技術(shù)人員就要進(jìn)行實(shí)地采樣，并對(duì)所采集的樣品進(jìn)行分析與研究，在這一過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了重金屬污染的現(xiàn)象。在實(shí)際操作過(guò)程中，在一定的幅度范圍內(nèi)，水站監(jiān)測(cè)參數(shù)每Et的數(shù)據(jù)都會(huì)發(fā)生不同的變化，如果水質(zhì)濁度變化范圍在5～120NTI之間，電導(dǎo)率的變化范圍就應(yīng)該在30～380之間，DO的變化范圍在6～9之間。共性表現(xiàn)在峰值出現(xiàn)的時(shí)間上在正常的情況下可以達(dá)到一致?tīng)顟B(tài)，并且會(huì)形成一定的規(guī)律，經(jīng)常出現(xiàn)在2：00—8：00這一時(shí)間段內(nèi)。通過(guò)實(shí)地考察可知，斷面上游有水電站排水發(fā)電。因此在這一時(shí)間段內(nèi)得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要是其自身匯入到水站中的支流水質(zhì)。

2.3 做好對(duì)水源地的水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作

通過(guò)在水源地建設(shè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，能夠更加及時(shí)開(kāi)展對(duì)水源地水質(zhì)的監(jiān)測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，更加及時(shí)進(jìn)行水質(zhì)預(yù)警，為保障水源地的水質(zhì)安全，打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

2.4 對(duì)重大水質(zhì)污染問(wèn)題進(jìn)行預(yù)警

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)突發(fā)水質(zhì)污染問(wèn)題進(jìn)行控制，提前做出應(yīng)急預(yù)案，確保下游水源安全的同時(shí)對(duì)水污染源展開(kāi)及時(shí)了解，幫助相關(guān)部門(mén)進(jìn)行水質(zhì)污染的排查工作。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中含有預(yù)警功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染問(wèn)題，掌握水質(zhì)變化趨勢(shì)，判斷水質(zhì)污染情況，這對(duì)于提升水環(huán)境質(zhì)量具有良好的幫助。

3 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)參數(shù)的相關(guān)性分析

在進(jìn)行水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)參數(shù)相關(guān)性分析時(shí)，可以選擇常年使用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的水站，對(duì)該水站數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，借此提升相關(guān)性分析結(jié)果的科學(xué)性。在進(jìn)行相關(guān)性分析時(shí)，可以采用Pearson相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和具體分析，以明確水體參數(shù)與其他參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性。例如，新疆烏魯木齊某水站在2012年開(kāi)始使用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)此可以采用Pearson相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行參數(shù)分析。根據(jù)采集數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以看出，水體的五種參數(shù)與其他參數(shù)之間均存在一定的關(guān)聯(lián)性。如水體電導(dǎo)率和水體溫度呈負(fù)相關(guān)，水體溫度越低，導(dǎo)電率越高，根據(jù)兩者相關(guān)性構(gòu)建線(xiàn)性方程，求解可得兩種類(lèi)型數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)為r=-0.38;水資源中氨氮含量和化學(xué)需氧量與水資源中磷元素含量呈正相關(guān)關(guān)系。因?yàn)榱自貙儆谒w微生物必不可少的生長(zhǎng)元素，磷元素含量的增加會(huì)加快水資源中微生物的代謝效率，從而提高水體資源中的化學(xué)需氧量和氨氮含量。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算可以得出氨氮含量與磷元素含量的相關(guān)系數(shù)為0.46，化學(xué)需氧量和磷元素含量的相關(guān)系數(shù)為0.49;水體資源中溶解氧含量和水體溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。在水體溫度上升時(shí)，水體內(nèi)部分子的運(yùn)動(dòng)速率加快，促使水體中的溶解氧分子從水體中剝離，轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氧，導(dǎo)致水體中溶解氧含量下降。根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算可得溶解氧與水溫的相關(guān)系數(shù)為-0.88;水質(zhì)的綜合毒性與水體的pH值成負(fù)相關(guān)關(guān)系，即水體pH值越高，水質(zhì)的綜合毒性越低。容易對(duì)人體造成危害的離子為重金屬離子，如鉛離子、汞離子、亞鐵離子等。此類(lèi)離子在pH值較高的水體中容易發(fā)生沉淀現(xiàn)象，使水資源中離子含量降低，進(jìn)而降低水質(zhì)的綜合毒性。經(jīng)過(guò)計(jì)算可得，水質(zhì)綜合毒性與水體pH值的關(guān)聯(lián)系數(shù)為-0.55。除此之外，水溫的不斷升高會(huì)加快水體環(huán)境離子的運(yùn)動(dòng)速度，使水體呈現(xiàn)較高電導(dǎo)率。以銅離子為例，該離子與水體溫度之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.48。綜上所述，將水體五參數(shù)與其他指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，能夠有效提升數(shù)據(jù)采集的有效性。

結(jié)語(yǔ)：時(shí)代在不斷的發(fā)展，水環(huán)境治理監(jiān)測(cè)要求也越來(lái)越高，相關(guān)檢測(cè)部門(mén)必須要合理地應(yīng)用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，并對(duì)監(jiān)測(cè)過(guò)程中的各種問(wèn)題加以重視，對(duì)待問(wèn)題需要認(rèn)真分析，以問(wèn)題為中心展開(kāi)相應(yīng)的工作，提升水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 皇甫錚，吳旻妍.水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)及應(yīng)用研究[J].智能城市，2018（23）：11-12.