談在線水質(zhì)自動監(jiān)測質(zhì)量控制措施
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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)認真核查系統(tǒng)各種不好走，并采集水樣進行詳細分析，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
