環(huán)境水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量控制探析
發(fā)布時間：2021-01-07
當前，水環(huán)境污染問題日益凸顯，傳統(tǒng)的環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測工作主要以人工現(xiàn)場采樣，實驗室儀器分析為主，但缺陷較多，如監(jiān)測工作量及誤差較大、監(jiān)測結(jié)果滯后難以及時反映污染狀況等。近幾年來，我國大部分地區(qū)都建設了水質(zhì)自動監(jiān)測站，并在一定區(qū)域內(nèi)形成了水質(zhì)自動監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)，水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)能反映監(jiān)測斷面的水質(zhì)連續(xù)動態(tài)變化，隨時了解水質(zhì)狀況，為環(huán)境管理工作提供準確、及時的數(shù)據(jù)資料，社會效益和經(jīng)濟效益較高，但因無人值守且連續(xù)工作，如何保證系統(tǒng)的運行質(zhì)量，意義深遠，現(xiàn)結(jié)合工作實踐就此問題進行粗淺探討。
1 環(huán)境水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)組成
水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)以在線自動分析儀器為核心，由現(xiàn)代傳感器、自動測量裝置、自動控制器、計算機及相關專用分析軟件和通訊網(wǎng)絡所組成，其系統(tǒng)構(gòu)成一般含采水單元、預處理單元、輔助單元、分析測量單元、過程邏輯控制（PLC）單元、數(shù)據(jù)采集和傳輸單元、遠程數(shù)據(jù)管理中心等，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2 環(huán)境水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量問題簡析
水質(zhì)自動檢測系統(tǒng)具有工作環(huán)境惡劣、工作連續(xù)運行、維護周期長等特點，較之人工采樣送實驗室分析的傳統(tǒng)監(jiān)測方式，其開放性較強但可控性較弱，站點選址、站房環(huán)境、采水和配水單元設計與維護、儀器性能及運行維護狀況、試劑與標準溶液的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)采集和傳輸及數(shù)據(jù)的檢查與審核、人員素質(zhì)等各環(huán)節(jié)一旦有誤，都有可能影響到檢測數(shù)據(jù)的準確性。以系統(tǒng)采水配水單元為例，其可能影響到檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素主要有：
1）采水點設置。以廣西為例，廣西境內(nèi)河流多屬季節(jié)性河流，豐、平、枯三水期水位變化較大，若采樣點位設置不當可能會導致水樣供應不足，造成系統(tǒng)無法采水。
2）采水泵。由于采水泵需連續(xù)運行，因此故障率較高，尤其是國產(chǎn)泵故障更頻繁，有的1個月左右就需更換。
3）清洗設備。清洗水用于清洗儀器和系統(tǒng)補水，一旦不能及時供應就會直接影響系統(tǒng)的提水和監(jiān)測結(jié)果的準確性。
4）水樣預處理裝置。水樣預處理設備位于整個水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的前端，起到樣品前處理的作用。河水中的泥沙、藻類滋生會堵塞預處理設備如過濾器的濾芯、濾網(wǎng)等，水樣壓力不足，引起儀器不能正常采樣監(jiān)測。
5）空氣壓縮機。壓縮機作用是進行的電磁閥壓力控制，保證各種電磁閥處于準確的開關狀態(tài)。如果壓縮空氣的壓力達不到要求，電磁閥不能正行開關，系統(tǒng)氣路和水無法正常供應，導致監(jiān)測儀器無法正常采樣監(jiān)測。因此，我們在實際工作中應針對性地從多方面開展細致工作，如此，才能確保系統(tǒng)長周期有效平穩(wěn)運行。
3 環(huán)境水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)量控制措施
3.1 自動站建設方面
?。?）站點選擇。站點選擇直接關系到所監(jiān)測的水樣是否真實地反映所監(jiān)測水體的質(zhì)量狀況，應注意如下幾點：斷面應在平直河段設置；應距上游支流匯合處或排污口有足夠的距離；在不影響航道運行的前提下，取水點盡量遠離河岸；取水口處應有良好的水交換能力，河流取水口不能設在死水區(qū)、緩流區(qū)及回流區(qū)；取水點設在水下0.5～lm范圍內(nèi)，并防止底質(zhì)淤泥對采水水質(zhì)的影響；確定點位時要分析對比取水口處的水質(zhì)與斷面水質(zhì)，若二者水質(zhì)指標差異較大應變更點位。
（2）采、配水單元設計。采水單元一般含采水構(gòu)筑物、采水泵、采水管道、清洗配套裝置和保溫配套裝置，設計時要綜合考慮站點地理環(huán)境、水文狀況和水位變化以及取水管道長度、管徑等因素，并結(jié)合這些因素采取相應的保溫、防凍、防壓等措施，以減少水質(zhì)在傳輸中的變化。配水單元一般含流量、壓力調(diào)節(jié)、預處理及系統(tǒng)清洗三個部分，配水單元要滿足不同儀器設備對水流和水壓的要求，如采用膜電極法測定溶解氧時，需要溶解氧的不斷補充來達到平衡，此時水的流速對測定影響較大，設計配水單元時應考慮保證儀器所要求的流速，否則測試數(shù)據(jù)也會偏低。（3）數(shù)據(jù)輸出和采集。數(shù)據(jù)采集和傳輸要完整、準確、可靠，應盡量降低數(shù)據(jù)在采集和傳輸過程中造成的誤差，要定期檢查各種儀器輸出量程與控制軟件的設置量程是否一致，若有差異應恢復系統(tǒng)的原設置，切忌隨意修改量程。定期檢查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)下載的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場實時顯示的數(shù)據(jù)及與某個儀器的表頭顯示數(shù)據(jù)是否一致，若差別較大或下載不到該儀器的數(shù)據(jù)時應及時解決。
3.2 日常運行方面
?。?）儀器校準。每月均對各臺分析儀器進行手工校準，并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量情況對某個分析單元進行不定期校準，并檢查儀器的檢查值是否在正常范圍之內(nèi)。當儀器長時間停機后重新啟動、更換電極泵管等或更換不同批號的試劑時要重新校準。
（2）質(zhì)控樣核查。每周使用按規(guī)定方法配制的標準溶液對自動監(jiān)測儀器的準確度進行核查，標準溶液測定的相對誤差應不大于推薦值的±10%，相對標準偏差不大于±5%，否則說明儀器基線發(fā)生漂移，須重新校準。
（3）對比實驗驗證。每月進行一次實際水樣的比對實驗，用于檢查自動監(jiān)測系統(tǒng)的工作情況。水樣的采集應在自動監(jiān)測儀器的取水口處，保證所取樣品與儀器所測樣品相同，在采樣的同時記錄自動監(jiān)測儀器的測定值。兩種測定方法的相對誤差應在±20%內(nèi)，否則須重新校準或進行必要的維護和調(diào)整。
（4）試劑有效性檢查。嚴格按照要求配置實驗用水、試劑、標準溶液等，并對相關指標進行核查和記錄，確保達到《國家環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》中的質(zhì)量保證要求。同時，對氧化或還原性試劑進行避光保存，對濃度低、易分解的試劑進行低溫保存，以確保試劑的準確性。此外，要經(jīng)常檢查試劑或標準溶液的有效性，及時更換即將到期的試劑及標準溶液。
（5）數(shù)據(jù)檢查與審核。每天定時遠程調(diào)取水質(zhì)自動監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時掌握監(jiān)測水體的水質(zhì)狀況，并對采集到的數(shù)據(jù)進行綜合分析，一方面分析現(xiàn)場儀器的運行狀況，并針對實際情況決定是否采取諸如更換試劑和標液、內(nèi)部清洗、更換零配件或標定電極等相應措施，另一方面對異常值作出明確判斷，及時采取相應的處理措施。嚴格實行三級審核制度，在數(shù)據(jù)報出前進行嚴格的把關。
3.3 人員素質(zhì)方面
相較于傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測項目，水質(zhì)自動監(jiān)測具有時間上的連續(xù)性、數(shù)據(jù)報出量大和自動化程度較高等特點，且由于是新上項目，儀器系統(tǒng)整體性能的穩(wěn)定還需要一個過程，且對于不同水體的季節(jié)性變化、地理位置情況和系統(tǒng)設計的差異等問題還不時會影響到系統(tǒng)整體的穩(wěn)定運行，因此在選擇工作人員時應優(yōu)先考慮年富力強、有責任感的同志，并確保他們熟悉儀器的原理、操作、維護、檢修等內(nèi)容，并掌握分析化學、自動控制、計算機等相關知識。此外，還要加強人員的技術培訓，培訓內(nèi)容主要包括監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法和注意事項、監(jiān)測儀器工作原理和簡單維修、監(jiān)測儀器的操作程序和維護保養(yǎng)、計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫基礎應用，等等。
總之，水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的質(zhì)量控制工作是決定監(jiān)測數(shù)據(jù)準確性、精密性、代表性、完整性和可比性的關鍵所在，盡管當前受到技術制約，其水質(zhì)評價成果尚不能完全滿足管理工作需要，但仍是常規(guī)實驗室數(shù)據(jù)的有益補充，相信隨著水質(zhì)自動監(jiān)測技術的逐步發(fā)展以及技術人員經(jīng)驗的不斷豐富和積累，水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)將會更好地發(fā)揮其功能，及時、準確地提供水質(zhì)信息，更好地為環(huán)境管理和社會經(jīng)濟建設作出應有貢獻。
