水源地浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

張 霆

張?chǎng)?，男，金華市九峰水庫(kù)管理處。

水源地浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

張 霆

張?chǎng)?，男，金華市九峰水庫(kù)管理處。

近年來(lái)，水污染事故頻發(fā)，飲用水安全關(guān)系千百萬(wàn)人民群眾的身體健康。水庫(kù)作為水源重要儲(chǔ)存庫(kù)，水庫(kù)的水質(zhì)信息與人類(lèi)生存及發(fā)展密切相關(guān)。水庫(kù)本身具有面積大、難以建設(shè)觀測(cè)站點(diǎn)、上游污染匯總等制約因素，不易采用常規(guī)河道監(jiān)測(cè)手段，需要快速的進(jìn)行污染監(jiān)測(cè)和預(yù)警，浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確的對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

浮標(biāo)系統(tǒng)由浮標(biāo)體、維護(hù)平臺(tái)、傳感器組、通訊設(shè)備、供電系統(tǒng)、錨系等組成。具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括水溫、pH 值、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、氨氮、硝酸鹽氮、葉綠素、藍(lán)綠藻9項(xiàng)。

浮標(biāo)系統(tǒng)由浮標(biāo)體、維護(hù)平臺(tái)、供電單元、通訊單元、水質(zhì)監(jiān)測(cè)單元、錨系單元等組成。

浮標(biāo)體主體為不銹鋼浮體，表層噴涂高耐磨防銹防污保護(hù)層。浮體外側(cè)搭載維護(hù)平臺(tái)，在便于維護(hù)的同時(shí)，也降低了浮標(biāo)的重心，有效的增強(qiáng)了抗惡劣環(huán)境的能力。浮標(biāo)體內(nèi)分為控制艙和水下穩(wěn)定艙，用于安裝電池、通訊設(shè)備、控制單元等。通過(guò)密封圈、螺絲等密封措施，構(gòu)建一個(gè)封閉的內(nèi)殼體環(huán)境，能有效地防止內(nèi)部設(shè)備受到環(huán)境的破壞，以及盜竊和破壞。上層支架為不銹鋼支架，支架上安裝太陽(yáng)能電池、航標(biāo)燈、GPS 定位系統(tǒng)、氣象參數(shù)等設(shè)備；中層為控制艙安裝水質(zhì)分析單元、供電單元、通訊單元、控制單元等；下層為平衡艙及錨系單元。

浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行

為了保障水庫(kù)的水質(zhì)安全，在金華九峰水庫(kù)投放水質(zhì)監(jiān)測(cè)浮標(biāo)。浮標(biāo)投放點(diǎn)位于水庫(kù)出水口側(cè)方，采用馬鞍鏈錨固定，在保證采集有代表水樣的同時(shí)，保證了浮標(biāo)的穩(wěn)定，減少水流對(duì)浮標(biāo)的遷移。

運(yùn)行情況

浮標(biāo)水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投放后，定期安排人員維護(hù)，維護(hù)的主要內(nèi)容主要是定期校準(zhǔn)和設(shè)備清洗維護(hù)。由于采用外置維護(hù)平臺(tái)以及設(shè)計(jì)了中央控制艙的結(jié)構(gòu)所以維護(hù)簡(jiǎn)單、方便，人員只需要船送到浮標(biāo)上即可，相對(duì)于小型的浮標(biāo)更加的安全。小型的浮標(biāo)需要船只和浮標(biāo)固定在一起進(jìn)行維護(hù)，存在不安全的因素。

浮標(biāo)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸正常，同時(shí)委托有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了數(shù)據(jù)比對(duì)，數(shù)據(jù)比對(duì)的誤差如表1、表2所示。

如表1、表2所示自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀與實(shí)驗(yàn)室的比對(duì)分析的誤差較小，各參數(shù)的平均誤差為pH 0.1，溫度0.07、溶解氧0.3、電導(dǎo)率2.2%、濁度0.8、葉綠素4.0%、硝酸鹽12.9%，氨氮3.4%，說(shuō)明自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的；同時(shí)大部分的數(shù)據(jù)合格率都在85%以上，說(shuō)明浮標(biāo)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是相對(duì)穩(wěn)定的。

溶解氧與葉綠素、藍(lán)綠藻分析

水庫(kù)中的溶解氧主要來(lái)源于大氣中氧氣的溶入和浮游植物光合作用釋放出的游離氧，而溶解氧的消耗主要是水體生物的呼吸作用和有機(jī)物質(zhì)的氧化分解。有關(guān)研究表明，DO與葉綠素 a 呈較顯著正線(xiàn)性相關(guān)。我們選取九峰水庫(kù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)出趨勢(shì)圖，如圖1、圖2所示。

圖1是九峰水庫(kù)的溶解氧和葉綠素的a的關(guān)系圖。如圖1所示，葉綠素a和溶解氧有較好的線(xiàn)性關(guān)系，可以看出當(dāng)葉綠素a上升的時(shí)候，溶解氧也在上升。 這是因?yàn)樗w中浮游植物數(shù)量越多則葉綠素 a含量也越高，溶解氧含量也越多，水中溶解氧和葉綠素 a 含量的升降趨勢(shì)相同，二者是正相關(guān)關(guān)系。

圖2是溶解氧和葉綠素a、藍(lán)綠藻關(guān)系圖。如圖2所示，水中藍(lán)綠藻和葉綠素 a 含量的升降趨勢(shì)相同，二者是正相關(guān)關(guān)系；于海燕等人的研究也表明水中藍(lán)綠藻和葉綠素 a 含量呈現(xiàn)良好的線(xiàn)性關(guān)系。

表1　浮標(biāo)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器比對(duì)實(shí)驗(yàn)記錄　濃度單位：mg/L

表2　比對(duì)實(shí)驗(yàn)匯總評(píng)價(jià)表

圖1　溶解氧和葉綠素a關(guān)系圖

圖2　溶解氧和葉綠素a、藍(lán)綠藻關(guān)系圖

結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)監(jiān)測(cè)浮標(biāo)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比性較高 ，能夠反映 出飲用水源地的水質(zhì)污染變化的趨勢(shì) ，起到水質(zhì)預(yù)警效果；水庫(kù)中葉綠素a、藍(lán)綠藻和溶解氧呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，可以有效的進(jìn)行水質(zhì)預(yù)警。