摘要：本文對(duì)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成和技術(shù)關(guān)鍵，以及在線水質(zhì)自動(dòng)分析儀的技術(shù)原理、發(fā)民現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行了評(píng)述。重點(diǎn)討論了常規(guī)五參數(shù)蔼处、化學(xué)需氧量（COD）、高錳酸鹽指數(shù)跛孕、總有機(jī)碳（TOC）铭能、氨氮、總磷和UV在線自動(dòng)分析儀舟鲁。
關(guān)鍵詞：水質(zhì) 自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng) 自動(dòng)分析儀
1励螺、前言
        水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)是一套以在線自動(dòng)分析儀器為核心，運(yùn)用現(xiàn)代傳感器技術(shù)语但、自動(dòng)測量技術(shù)邪蛔，自動(dòng)控制技術(shù)急黎、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)所組成的一個(gè)綜合性的在線自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)扎狱，統(tǒng)計(jì)、處理監(jiān)測數(shù)據(jù)勃教，可打印輸出日淤击、周、月故源、季污抬、年平勻數(shù)據(jù)以及日、周绳军、月印机、季、年最大值门驾、最小值等各種監(jiān)測射赛、統(tǒng)計(jì)報(bào)告及圖表（棒狀圖、曲線圖多軌跡圖奶是、對(duì)比圖等）楣责，并可輸入中心數(shù)據(jù)庫或上網(wǎng)。收集并可長期存儲(chǔ)指定的監(jiān)測數(shù)據(jù)及各種運(yùn)行資料宋泊、環(huán)境資料備檢索玻温。系統(tǒng)具有監(jiān)測項(xiàng)目超標(biāo)及子站狀態(tài)信號(hào)顯示、報(bào)警功能；自動(dòng)運(yùn)行级闭、停電保護(hù)悲碰、來電自動(dòng)恢復(fù)功能；維護(hù)檢柞狀態(tài)測試本洁，便于例行維修和應(yīng)急故障處理等功能昌嘶。
        實(shí)施水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測，可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控晨丸，達(dá)到及掌握主要流域重點(diǎn)斷面水體的水質(zhì)狀況诱榴、預(yù)警預(yù)報(bào)重大或流域性水質(zhì)污染事故、解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛云卤、監(jiān)督總量控制制度落實(shí)情況备则、排放達(dá)標(biāo)情況等目的。
2城也、水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)
       2.1水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成
        在水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中隐锭，中心站通過衛(wèi)星和電話撥叼兩種通訊方式實(shí)現(xiàn)對(duì)各子站的實(shí)時(shí)監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)傳輸功能计贰，　托管站也可以通過電話撥號(hào)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)所托管子站的實(shí)時(shí)監(jiān)視钦睡、遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)傳輸功能，其他經(jīng)授權(quán)的相關(guān)部門可通過電話撥號(hào)方式 產(chǎn)現(xiàn)對(duì)相關(guān)子站的實(shí)時(shí)監(jiān)視和數(shù)據(jù)傳輸或能躁倒。
        每個(gè)子站是一個(gè)獨(dú)立完整的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)荞怒，一般由6個(gè)主要子系統(tǒng)構(gòu)成，包括：采樣系統(tǒng)秧秉、預(yù)處理系統(tǒng)褐桌、監(jiān)測儀器系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)象迎、數(shù)據(jù)采集荧嵌、處理與傳輸子系統(tǒng)及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理中心、監(jiān)測站房或監(jiān)測小屋砾淌。目前啦撮，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)中的子系統(tǒng)及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理中心、監(jiān)測站房或監(jiān)測小屋汪厨。目前例是，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)中的子站的構(gòu)成方式大致有三種：
     （1）由一臺(tái)或多臺(tái)小型的多參數(shù)水質(zhì)自動(dòng)分析儀（如：YS1公司和HYDROLAB公司的常規(guī)五參數(shù)分析儀）組成的子站（多臺(tái)組合可用于測量不同水深的水質(zhì)）。其特點(diǎn)是儀器可直接放于水中測量株矩，系統(tǒng)構(gòu)成靈活方便茧津。
      （2）固定式子站：為較傳統(tǒng)的系統(tǒng)組成方式。其特點(diǎn)是監(jiān)測項(xiàng)目的選擇范圍寬碱跃。
      （3）流動(dòng)式子站：一種為固定式子站儀器設(shè)備全部裝于一輛拖車（監(jiān)測小屋）上营鸽，可根據(jù)需要遷移場所鳖进，也可認(rèn)為是半固定式子站。其特點(diǎn)是組成成本較高奴万。
        各單元通過水樣輸送管路系統(tǒng)葵斗、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、壓縮空氣輸送管路系統(tǒng)个荔、純水輸送管路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相互聯(lián)系杂虐。
一個(gè)可*性很高的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，　必須同時(shí)具備4個(gè)要素易贿，即（1）高質(zhì)量的系統(tǒng)設(shè)備意沸；（2）完備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（3）嚴(yán)格的施工管理烦租；（4）負(fù)責(zé)的運(yùn)行管理延赌。
        2.2、水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測的技術(shù)關(guān)鍵
        2.2-1叉橱、采水單元
包括水泵挫以、管路、供電及安裝結(jié)構(gòu)部分窃祝。在設(shè)計(jì)上必須對(duì)各種氣候掐松、地形、水位變化及水中泥沙等提出相應(yīng)解決措施粪小，能夠自動(dòng)連續(xù)地與整個(gè)系統(tǒng)同步工作大磺，向系統(tǒng)提供可*、有效水樣糕再。
        2.2-2量没、配水單元
包括水樣預(yù)處理裝置、自動(dòng)清洗裝置及輔助部分突想。配水單元直接向自動(dòng)監(jiān)測儀器供水，具有在線除泥沙和在線過濾究抓，手動(dòng)和自動(dòng)管道反沖洗和除藻裝置侄侨；其水質(zhì)、水壓和水量應(yīng)滿足自動(dòng)監(jiān)測儀器的需要肚微。
         2.2-3气凫、分析單元
由一系列水質(zhì)自動(dòng)分析和測量儀器組成，　包括：水溫旭眼、PH市协、溶解氧（DO）、電導(dǎo)率料害、濁度瞬芒、氨氮凯辆、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)接吠、總有機(jī)碳（TOC）宜裂、總氮、總磷缕圣、硝酸鹽掀哎、磷酸鹽、氰化物旺坠、氟化物乔遮、氯化物、酚類取刃、油類申眼、金屬離子、水位計(jì)蝉衣、流量/流量/流向計(jì)及自動(dòng)采樣器等組成括尸。各主要在線自動(dòng)分析儀器的發(fā)展現(xiàn)狀將地第3節(jié)詳述。
        2.2-4病毡、控制單元
包括：（1）系統(tǒng)控制柜和系統(tǒng)控制軟件濒翻；（2）數(shù)據(jù)采集、處理與存儲(chǔ)及其應(yīng)用軟件啦膜；（3）有線通訊和衛(wèi)星通訊設(shè)備有送。
        2.2-5、子站站房及配套設(shè)施
包括：（1）站房主體僧家；（2）配套設(shè)施
        3雀摘、在線自動(dòng)分析儀器的發(fā)展
        3.1概述
        水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測儀器仍在發(fā)展之中，歐侦演、美编喊、日本、澳大利亞等國均有一些專業(yè)廠商生產(chǎn)左撤。目前潭均，經(jīng)較成熟的常規(guī)項(xiàng)目有：水溫、PH三二、溶解氧（DO）号找、電導(dǎo)率、濁度会刀、氧化還原電位（ORP）泥碳、流速和水位等。常用的監(jiān)測項(xiàng)目有：COD掏绍、高錳酸鹽指數(shù)泰牵、TOC锭测、氨氮、總氮脸候、總磷穷娱。其他還有：氟化物、氯化物运沦、硝酸鹽泵额、亞硝酸鹽、氰化物携添、硫酸鹽嫁盲、磷酸鹽、活性氯烈掠、TOD羞秤、BOD、UV左敌、油類瘾蛋、酚、葉綠素矫限、金屬離子（如六價(jià)鉻）等哺哼。
        目前的自動(dòng)分析儀一般具有如下功能：自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換，遙控叼风、標(biāo)準(zhǔn)輸出接口和數(shù)字顯示虽柜，自動(dòng)清洗（在清洗時(shí)具有數(shù)據(jù)鎖定功能）、狀態(tài)自檢和報(bào)警功能（如：液體泄漏威众、管路堵塞财偶、超出量程、儀器內(nèi)部溫度過高哼股、試劑用尺课枉、高/低濃度、斷電等）讥蚯，干運(yùn)轉(zhuǎn)和斷電保護(hù)偷被，來電自動(dòng)恢復(fù)，COD犬耀、氨氮、TOC书县、總磷把鹊、總氮等儀器具有自動(dòng)標(biāo)定校正功能。
        3.2常規(guī)五參數(shù)分析儀
        常規(guī)五參數(shù)分析儀經(jīng)常采用流通式多傳感器測量池結(jié)構(gòu)叉屠，無零點(diǎn)漂移伏尼，無需基線校正忿檩，具有一體化生物清洗及壓縮空氣清洗裝置。如：英國ABB公司生產(chǎn)的 EIL7976型多參數(shù)分析儀爆阶、法國Polymetron公司生產(chǎn)的常規(guī)五參數(shù)分析儀燥透、澳大利亞GREENSPAN公司生產(chǎn)的Aqualab型多參數(shù)分析儀（包括常規(guī)五參數(shù)、氨氮辨图、磷酸鹽）班套。另一種類型（“4+1”型）常規(guī)五參數(shù)自動(dòng)分析儀的代表是法國SERES公司生產(chǎn)的MP2000型多參數(shù)在線不質(zhì)分析儀，其特點(diǎn)是儀器結(jié)構(gòu)緊湊故河。
        常規(guī)五參數(shù)的測量原理分別為：　水溫為溫度傳感器法（Platinum RTD）吱韭、PH為玻璃或銻電極法、DO為金-銀膜電極法（Galvanic）鱼的、電導(dǎo)率為電極法（交流阻抗法）理盆、濁度為光學(xué)法（透射原理或紅外散射原理）。
        3.3化學(xué)需氧量（COD）分析儀
        COD在線自動(dòng)分析儀的主要技術(shù)原理有六種：（1）重鉻酸鉀消解-光度測量法凑阶；（2）重鉻酸鉀消解-庫侖滴定法猿规；（3）重鉻酸鉀消解-氧化還原滴定法；（4）UV計(jì)（254nm）宙橱；（5）氫氧基及臭氧（混和氧化劑）氧化-電化學(xué)測量法么缴；（6）臭氧氧化-電化學(xué)測量法。
        從原理上講衫荒，方法（3）更接近國標(biāo)方法盲陨，方法（2）也是推薦的統(tǒng)一方法。方法（1）在快速COD測定儀器上已經(jīng)采用液啃。方法（5）和方法（6）雖然不屬于國標(biāo)或推薦方法岂便，但鑒于其所具有的運(yùn)行可*等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中墨仰，只需將其分析結(jié)果與國標(biāo)方法進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ笊畹螅纯捎枰哉J(rèn)可。但方法（4）用于表片水質(zhì)COD拯耿，雖然在日本已得到較廣泛的應(yīng)用贪类，但歐美各國尚未應(yīng)用（未得到行政主客部門的認(rèn)可），在我國尚需開展相關(guān)的研究射粹。
        從分析性能上講暑尝，在線COD儀的測量范圍一般在10（或30）~2000mg/l,因此，目前的在線COD儀僅能滿足污染源在線自動(dòng)監(jiān)測的需要雅镊，難以應(yīng)用于地表水的自動(dòng)監(jiān)測襟雷。另外，與采用電化學(xué)原理的儀器相比仁烹，采用消解-氧化還原滴定法耸弄、消解-光度法的儀器的分周期一般更長一些（10min~2h）咧虎，前者一般為2~8min。
        從儀器結(jié)構(gòu)上講计呈，　采用電化學(xué)原理或UV計(jì)的在線COD儀的一般比采用消解-氧化還原滴定法砰诵、消解-光度法的儀器結(jié)構(gòu)簡單，并且由于前者的進(jìn)樣及試劑加入系統(tǒng)簡便（泵捌显、管更少）茁彭，所以不僅在操作上更方便，而且其運(yùn)行可*性也更好苇瓣。
         從維護(hù)的難易程度上講尉间，　由于消解-氧化還原滴定法、消解-光度法所采用的試劑種類較多击罪，泵管系統(tǒng)較復(fù)雜哲嘲，因此在試劑的更換以及泵管的更換維護(hù)方面較煩瑣，維護(hù)周期比采用電化學(xué)原理的儀器要短崭夺，維護(hù)工作量大宁斋。
        從對(duì)環(huán)境的影響方面講，重鉻酸鉀消解-氧化還原滴定法（或光度法史代、或庫侖滴定法）均有鉻慧男、汞的二次污染問題，廢液需要特別的處理乐玛。而UV計(jì)法和電化學(xué)法（不包括庫侖滴定法）則不存在此類問題比摆。
        3.4高錳酸鹽指數(shù)分析儀
高錳酸鹽指數(shù)在線自動(dòng)分析儀的主要技術(shù)原理有三種：（1）高錳酸鹽氧化-化學(xué)測量法；（2）高錳酸鹽氧化-電流/電位滴定（3）UV計(jì)法（與在線COD儀類似）纪立。
        從原理上講休台，方法（1）和方法（2）并無本質(zhì)的區(qū)別（只是終點(diǎn)指示方式的差異而已），在歐美和日本等國是法定方法胰肆，與我國的標(biāo)準(zhǔn)方法也是一致的征啦。將方法（3）用于表征水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)的方法，在日本已得到較廣泛的應(yīng)用桦闪，但在我國尚未推廣應(yīng)用侠坎，也未得到行政主客部門的認(rèn)可。
從分析性能上講裙盾，目前的高錳酸鹽指數(shù)在線自動(dòng)分析儀已能夠滿足地表水在線自動(dòng)監(jiān)測的需要实胸。另外，與彩和化學(xué)方法的儀器相比番官，采用氧化還原滴定法的儀器的分析周期一般更長一些（2h）,前者一般為15~60min童芹。
        從儀器結(jié)構(gòu)上講，兩種儀器的結(jié)構(gòu)均比較復(fù)雜鲤拿。
        3.5總有機(jī)碳（TOC）分析儀
         TOC自動(dòng)分析儀在歐美假褪、日本和澳大利亞等國的應(yīng)用較廣泛，其主要技術(shù)原理有四種：（1）（催化）燃燒氧化-非分散紅外光度法（NDIR法）近顷；（2）UV催化-過硫酸鹽氧化-NDIR法生音；（3）UV-過硫酸鹽氧化-離子選擇電極法（ISE）法；（4）加熱-過硫酸鹽氧化-NDIR法窒升；（5）UV-TOC分析計(jì)法缀遍。
        從原理上講，方示（1）更接近國標(biāo)方法饱须，但方法（2）~方法（4）在歐美等國也是法定方法域醇。將方法（5）用于表征水質(zhì)TOC，雖然在日本已得到較廣泛的應(yīng)用果孝，但在歐美各國尚未得到行政主管部門的認(rèn)可肖升。
        從分析性能上講，目前的在線TOC儀完全能夠滿足污染源在線自動(dòng)監(jiān)測的需要炼缰，并且由于其檢測限較低拦袍，應(yīng)用于地表水的自動(dòng)監(jiān)測也是可行的。另外脸婉，在線TOC儀的分析周期一般較短（3~10min）誓拉。
         從儀器結(jié)構(gòu)上講，除了增加無機(jī)碳去除單元外尝赵，各類在線TOC儀的結(jié)構(gòu)一般比在線COD儀簡單一些篓羊。
         3.6氨氮和總氮分析儀
        氨氮在線自動(dòng)分析儀的技術(shù)原理主要有三種：（1）氨氣敏電極電位法（PH電極法）；（2）分光光度法弓呵；（3）傅立葉變換光譜法六赢。在線氨氮儀等需要連續(xù)和間斷測量方式，在經(jīng)過在線過濾裝置后溃蛙，水樣測定值相對(duì)偏差較大灌旧。
總氮在線自動(dòng)分儀的主要技術(shù)原理有兩種：（1）過硫酸鹽消解-光度法；（2）密閉燃燒氧化-化學(xué)發(fā)光分析法绰筛。
        3.7磷酸鹽和總磷分析儀
      （反應(yīng)性）磷酸鹽自動(dòng)分析儀主要的技術(shù)原理為光度法枢泰。總磷在線自動(dòng)分析儀的主要技術(shù)原理有：
      （1）過硫酸鹽消解-光度法铝噩； （2）紫外線照射-鉬催化加熱消解衡蚂，F(xiàn)LA-光度法。
        從原理上講骏庸，過硫酸鹽消解-光度法是在線總氮和總磷儀的主選方法毛甲，也是各國的法定方法。基于密閉燃燒氧化-化學(xué)發(fā)光分析法的在線總氮儀以及基于紫外線照射-鉬催化加熱消解玻募，F(xiàn)IA-光度法的在線總磷儀主要局限于日本只损。前者是日本工業(yè)規(guī)格協(xié)會(huì)（JIS）認(rèn)可的方法之一。
        從分析性能上講七咧，目前的在線總氮跃惫、總磷儀已能滿足污染源和地表水自動(dòng)監(jiān)測的需要，但靈敏度尚難以滿足評(píng)價(jià)一類顿储、二類地表水（標(biāo)準(zhǔn)值分別為 0.04mg/l和0.02mg/l）水質(zhì)的需要溺联。另外，采用化學(xué)發(fā)光法遮店、FIA-光度法的儀器的分析周期一般更短一些（10~30min）捻境，前者一般為 30~60min。
       從儀器結(jié)構(gòu)上講戳酒，采用化不發(fā)光法或FIA-光度法的在線總氮炸鹅、總磷儀的結(jié)構(gòu)更簡單一些。
       3.8其他在線分析儀器
       TOD自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理一般為燃燒氧化-電極法肯锻。
       油類自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理一般為熒光光度法伍愕。
       酚類自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理一般為比色法。
       UV自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理為比色法（254nm）户犯。具有簡單蓉庆、快捷、價(jià)格低的特點(diǎn)糜透。不適于地表水的自動(dòng)在線監(jiān)測撤宽，國外一般是用于污染源的自動(dòng)監(jiān)測，并經(jīng)常經(jīng)換算表示成COD粤咪、TOC值谚中。應(yīng)用的前提條件是水質(zhì)較穩(wěn)定，在UV吸收信號(hào)與COD或TOC值之間有較確定的線性相關(guān)關(guān)系寥枝。
        硝酸鹽和氰化物自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理主要有：（1）離子選擇電極法宪塔；（2）光度法。
       氟化物和氯化物自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理一般為離子選擇電極法囊拜。

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