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摘要:水體質(zhì)量監(jiān)測過程中,在線水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用具有重要作用。在系統(tǒng)應(yīng)用運行中,將先進技術(shù)應(yīng)用于水質(zhì)自動監(jiān)測,能夠?qū)崿F(xiàn)對水體質(zhì)量的全面了解,進而根據(jù)實際情況采取相應(yīng)改善措施,做好質(zhì)量控制工作。詳細(xì)闡述在線水質(zhì)自動監(jiān)測質(zhì)量控制措施,并與實際經(jīng)驗相結(jié)合,對質(zhì)量檢查及審核提出相關(guān)建議。
關(guān)鍵詞:自動監(jiān)測;系統(tǒng)設(shè)計;質(zhì)量控制
隨著科技發(fā)展及技術(shù)進步,自動化技術(shù)得以在在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)在運行過程中,可以提前設(shè)置好相關(guān)程序,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化采集與處理,并詳細(xì)分析數(shù)據(jù),進而直接體現(xiàn)出水體的質(zhì)量。工作人員便可以根據(jù)所得數(shù)據(jù),制定有效的改善措施,進而有效保證水質(zhì)監(jiān)測工作的準(zhǔn)確性,以及在線水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在線水質(zhì)自動監(jiān)測質(zhì)量控制,包括人員素質(zhì)提升、運行及管理機制制定、試劑與標(biāo)準(zhǔn)配制等,自動監(jiān)測有別于傳統(tǒng)監(jiān)測方式,它具有連續(xù)監(jiān)測的特點,因此做好質(zhì)量控制工作十分重要。
1.水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)組成
水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的核心元件為在線自動分析儀,該系統(tǒng)有效集合了現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動化測量技術(shù)、自動化控制技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)以及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等,其主要組成部分為水質(zhì)自動監(jiān)測站以及水質(zhì)自動監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺,如圖1所示。水質(zhì)自動監(jiān)測站的主要部分包括站房、采水系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、質(zhì)量控制單元、傳輸單元及數(shù)據(jù)采集單元等。輔助單元的主要組成部分為廢液單元、防雷設(shè)施及純水制備單元等;水站自動監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺的主要功能為對水站進行遠(yuǎn)程監(jiān)控以及數(shù)據(jù)的傳輸、統(tǒng)計及應(yīng)用。
2.自動站建設(shè)過程中需重視問題
2.1站點選擇
站點選擇決定著監(jiān)測水樣時間及空間上是否具有典型性,能否將監(jiān)測水體質(zhì)量情況真實有效地體現(xiàn)出來。選擇站點位置的過程中需要對斷面的特征進行全面分析,需要考慮的因素較多,主要包括水流穩(wěn)定性強弱,水流是否存在湍流或者紊流,水深以及河道或堤岸抗沖刷性能強弱等,在選擇站點時需要對下述幾點加以重視。選擇斷面時應(yīng)該盡量保證其位于平直河段,水文條件良好;同上流支流匯合位置或者排污口有一定的距離,能夠確保水質(zhì)的均勻穩(wěn)定性;基于不對航道正常運行的影響,取水點需要與河岸保持較遠(yuǎn)的距離;取水口位置應(yīng)該具有一定的水交換性能,不能將河流取水口設(shè)置在死水區(qū)域、緩流區(qū)域或者回流區(qū)域;將取水點設(shè)置在水下0.5~1m的范圍之內(nèi),并預(yù)防底質(zhì)淤泥影響到采水水質(zhì);明確站點位置的過程中需要認(rèn)真比較取水口位置水質(zhì)和斷面水質(zhì),如果二者指標(biāo)相差較大,應(yīng)該及時更換位置。
2.2采水、配水系統(tǒng)設(shè)計
采水系統(tǒng)需要確保任何情況下都可以將采樣點的水樣引流到站房,配水系統(tǒng)則需要與儀器設(shè)備結(jié)合合理調(diào)配水流流量及壓力,并進行有效清洗及過濾,為在線自動監(jiān)測儀器提高符合監(jiān)測要求的水樣。對采水系統(tǒng)進行設(shè)計時,需要對當(dāng)?shù)厮臈l件、地質(zhì)環(huán)境、防洪性能等進行全面分析,合理選擇。應(yīng)將采水口設(shè)置在沖刷區(qū)域,盡量不要設(shè)置在死水區(qū)域、緩流區(qū)域或者回流區(qū)域,不要設(shè)置在湍流區(qū)域以及淤泥較多的區(qū)域,以防水樣在傳輸管路中發(fā)生物理及化學(xué)作用,水質(zhì)發(fā)生變化。很多水質(zhì)自動站建設(shè)過程中因為沒有合理設(shè)計采水系統(tǒng),直接導(dǎo)致采水難度較多或是采集水樣沒有典型性。除此之外,北方地區(qū)溫度偏低,需要對該系統(tǒng)設(shè)置專門的動態(tài)加熱裝置,以防管路在寒冬季節(jié)被凍結(jié),水流中泥沙含量較多的點位需要合理設(shè)置反沖洗系統(tǒng),做好排沙處理。表1為不同種類采水系統(tǒng)及使用場合。配水系統(tǒng)則需要滿足儀器設(shè)備對水流和水壓的要求,例如如果使用膜電極法對溶解酶進行測定,在該環(huán)節(jié)中,需要補充溶解酶才能保持平衡,這水流速對測定有較大影響,配水系統(tǒng)的設(shè)計需要結(jié)合儀器要求流速情況進行分析,否則測試數(shù)據(jù)會較低。通過配水系統(tǒng)處理水樣的過程中要注意不要破壞被測水樣的成分,水質(zhì)參數(shù)不需要進行預(yù)處理,直接分析即可。
2.3自動監(jiān)測儀器選型
水質(zhì)自動監(jiān)測需要通過相關(guān)儀器設(shè)備實施,為了確保儀器量值溯源和常規(guī)檢測結(jié)果能夠進行有效對比,儀器監(jiān)測方法需要根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)方法執(zhí)行。同時儀器監(jiān)測的范圍要與監(jiān)測水質(zhì)的要求相符,與水質(zhì)情況結(jié)合明確儀器量程,通常情況下監(jiān)測水樣的濃度范圍在滿量程的20%~90%,否則則可能出現(xiàn)較大誤差。對水質(zhì)較好的斷面來說,應(yīng)選擇高靈敏度的設(shè)備,例如對低濃度氨氮監(jiān)測時,則需要選擇氨氣敏電極,有效降低誤差。對于水質(zhì)較差的斷面來說,可選擇燃燒法TOC。
2.4數(shù)據(jù)輸出及采集
應(yīng)保證數(shù)據(jù)傳輸及采集的完整性和準(zhǔn)確性,最大程度上降低誤差。需要對儀器的輸出量程及控制軟件設(shè)置量程的一致性進行定期檢查,如果兩者存在差異則需要及時恢復(fù)原設(shè)置,嚴(yán)禁工作人員隨意更改量程。除此之外還需要對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)及實時數(shù)據(jù)的一致性進行定期檢查,如果存在較大差異或者無法下載儀器數(shù)據(jù)則需要及時采取有效的處理措施。
3.在線水質(zhì)自動監(jiān)測質(zhì)量控制措施
水質(zhì)自動監(jiān)測所包含的檢測項目較多,使用自動化監(jiān)測儀器的過程中需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行。
3.1定期校準(zhǔn)
與實際水質(zhì)情況結(jié)合,明確分析儀的校準(zhǔn)時間,確保校準(zhǔn)周期不大于1個月。在校準(zhǔn)儀器的過程中還需要及時清洗傳感器,做好試劑更新處理,全面清洗內(nèi)部系統(tǒng),并與檢測數(shù)據(jù)結(jié)合,隨機校準(zhǔn)系統(tǒng)局部單元,分析檢查數(shù)據(jù)是否處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。某分析儀每20天進行一次標(biāo)準(zhǔn)循環(huán),同時更新試劑,全面清洗,需要觀察其V0值和V2值是否符合相關(guān)要求,通常情況下V0值約為400V,V2值約為1200V,二者之間的差值在800V左右。
3.2標(biāo)液核查
定期檢測自配標(biāo)準(zhǔn)溶液,低儀器的基線漂移情況進行分析。具體應(yīng)用步驟:某儀器使用71號管,連續(xù)6次檢測自配標(biāo)準(zhǔn)溶液,根據(jù)結(jié)果計算儀器的精密度和準(zhǔn)確度,如果使用質(zhì)控樣對共同檢測,則需要查看測定值是否和標(biāo)準(zhǔn)值相符。質(zhì)控樣和自配標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度值范圍在儀器量值的中間區(qū)域,計算公式如下(RE表示準(zhǔn)確度,如果該值大于10,則需要對儀器重新校準(zhǔn)):該計算公式中表示對樣品6次檢測的平均值,c表示標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)準(zhǔn)值,使用RSD表示儀器精密度,計算公式如下:
3.3試劑有效性檢測
工作人員需要定期更換水質(zhì)自動監(jiān)測儀器的標(biāo)準(zhǔn)溶液及試劑,使其于常溫狀態(tài)下存儲數(shù)周,但是在使用過程中,標(biāo)準(zhǔn)溶液及試劑極容易受到外部環(huán)境因素的影響,很容易發(fā)生分解和降解。例如試劑性質(zhì)、室內(nèi)環(huán)境因素及試劑濃度等都對標(biāo)準(zhǔn)溶液及試劑的穩(wěn)定性有較大影響。一般情況下,需要將氧化試劑儲存在避光區(qū)域。標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度越高,其分解速度越慢,二者呈反相關(guān)關(guān)系。溶液及試劑都不可儲存在溫度較高的區(qū)域。為了確保二者檢測的可靠性,定期更換十分重要。
3.4比對實驗
在對水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行情況進行檢查的過程中,應(yīng)與實際情況結(jié)合進行水樣的比對實驗。應(yīng)使用相同的水樣進行比對實驗,如果監(jiān)測儀器需要過濾水樣,那么實驗中也需要過濾水樣,兩者取樣的位置需要相同。對瞬時水樣采取的過程中,同自動監(jiān)測儀共同采樣,每次僅采取一個水樣進行實驗,采樣的過程中詳細(xì)記錄監(jiān)測儀讀數(shù),共采集兩個平行樣,將兩者對比分析。對比每次實驗結(jié)果平均值和自動監(jiān)測儀的結(jié)果,計算誤差。計算公式:其中Xi表示監(jiān)測儀器測試具體值,i表示實驗平均值。
3.5數(shù)據(jù)的檢查及審核
數(shù)據(jù)檢查及審核對于監(jiān)測儀器來說十分重要,在線分析儀的一個周期通常為4個小時,定時對每組的數(shù)據(jù)展開分析。通常情況下,自動檢測數(shù)據(jù)具有較大的信息量,在實際操作環(huán)節(jié),難免會發(fā)生數(shù)值較高或者較低的情況,如果在前后均為正常值的前提下數(shù)值異常,主要原因便是儀器內(nèi)部試劑傳輸?shù)纫蛩貙?dǎo)致,應(yīng)及時解決。但是如果某參數(shù)發(fā)生改變,相關(guān)參數(shù)也隨之改變,則需要全面分析導(dǎo)致該問題的具體原因。如果數(shù)無法查明據(jù)異常原因,應(yīng)認(rèn)真核查系統(tǒng)各種不好走,并采集水樣進行詳細(xì)分析,并且增加監(jiān)測的頻率,知道發(fā)現(xiàn)問題為止。通常情況下可以通過不同指標(biāo)和數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性進行檢查和審核。數(shù)據(jù)檢查及審核工作是保障數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要途徑,能夠有效提高數(shù)據(jù)的可靠性,工作人員需要加以重視。
4.結(jié)語
在線水質(zhì)自動監(jiān)測的目的為了解水體變化情況,對于水環(huán)境的保護及治理提供重要參考數(shù)據(jù),所以為了能夠保證數(shù)據(jù)的可靠性及準(zhǔn)確性,應(yīng)確保監(jiān)測系統(tǒng)始終處于正常運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下,根據(jù)實際情況實施有效的質(zhì)量控制措施。
作者:吳瓊 湛忠宇 朱永軍 單位:江蘇省水文水資源勘測局南京分局