水質(zhì)在線檢測(cè)指標(biāo)多參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)

所謂水質(zhì)指標(biāo)是用以評(píng)價(jià)一般淡水水域、海水水域特性的重要參數(shù)?？梢愿鶕?jù)這些參數(shù)對(duì)水質(zhì)的類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)水體質(zhì)量進(jìn)行判斷和綜合評(píng)價(jià)。水質(zhì)指標(biāo)已形成比較完整的指標(biāo)體系。

許多水質(zhì)指標(biāo)是表示水中某一種或一類(lèi)物質(zhì)的含量，常直接用其濃度表示，有些水質(zhì)指標(biāo)則是利用某一類(lèi)物質(zhì)的共同特性來(lái)間接反映其含量。例如水中有機(jī)物質(zhì)具有易被氧化的共同特性，可用其耗氧量作為有機(jī)物含量的綜合性指標(biāo)；還有一些水質(zhì)指標(biāo)是同測(cè)定方法直接聯(lián)系的，例如混濁度，色度等用人為規(guī)定的并配制某種人工標(biāo)準(zhǔn)溶液作為衡量的尺度。水質(zhì)指標(biāo)按其性質(zhì)不同，可分為物理的，生物的和化學(xué)的指標(biāo)。關(guān)于生物指標(biāo)，根據(jù)水生生物的組成（種類(lèi)與數(shù)量）以及它們的生態(tài)學(xué)特征而提出的各項(xiàng)指標(biāo)已在有關(guān)課程中介紹。本節(jié)概要討論一下幾項(xiàng)常用的水質(zhì)物理指標(biāo)的含義。對(duì)于化學(xué)指標(biāo)的含義將在本書(shū)的其他有關(guān)部門(mén)章節(jié)中作有關(guān)深入的討論，這里按測(cè)定所使用的不同方法作粗略的分類(lèi)。

（一）水質(zhì)的物理指標(biāo)

水體環(huán)境的物理指標(biāo)項(xiàng)目頗多，包括水溫、滲透壓、混濁度（透明度）、色度、懸浮固體、蒸發(fā)殘?jiān)约捌渌泄僦笜?biāo)如味覺(jué)、嗅覺(jué)屬性等等。

1．溫度溫度是常用的物理指標(biāo)之一。由于水的許多物理特性、水中進(jìn)行的化學(xué)過(guò)程和生物過(guò)程都同溫度有關(guān)，所以它經(jīng)常是必須加以測(cè)定的。天然水的溫度因水源的不同而異.地表水的溫度與季節(jié)氣候條件有關(guān)，其變化范圍大約在0.1--30℃;地下水的溫度則比較穩(wěn)定，一般變化于8--12℃左右，而海水的溫度變化范圍為-2--30℃。

2．嗅與味被污染的水體往往具有不正常的氣味，用鼻聞到的稱為嗅，口嘗到的稱為味。有時(shí)嗅與味不能截然分開(kāi)。常常根據(jù)水的氣味，可以推測(cè)水中所含雜質(zhì)和有害成分。水中的嗅與味的來(lái)源可能有：水生植物或微生物的繁殖和衰亡；有機(jī)物的分解；溶解氣體H2S等；溶解的礦物鹽或混入的泥土；工業(yè)廢水中的各種雜質(zhì)如石油、酚等；飲用水消毒過(guò)程的余氯等。不同的物質(zhì)有著不同的氣味，例如湖沼水因藻類(lèi)繁生或有機(jī)物產(chǎn)生的魚(yú)腥及霉?fàn)€氣味；渾濁河水常含有泥土的澀味；溫泉水常有硫酸味；有些地下水的H2S氣味；含溶解氧較多的帶甜味；含有機(jī)物較多的也常具有甜味；水中含NaCl帶有咸味，含MgSO4,Na2SO4等帶有苦味；含CuSO4帶有甜味，而Fe的水帶有澀味。人的感官分辨嗅與味，不可避免帶有主觀性。目前對(duì)嗅與味尚無(wú)*客觀的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)的儀器，只有極清潔或已消毒過(guò)的水才可用口嘗試。由于水溫對(duì)水的氣味有很大影響，所以測(cè)定嗅與味常常在室溫20℃和加熱（40-50℃）兩種情況下進(jìn)行。此外，有人提出以臭氣濃度及臭氣強(qiáng)度指數(shù)來(lái)度量水質(zhì)的嗅覺(jué)屬性。臭氣濃度（TO）=200/a，式中a為感覺(jué)到臭氣的最小水樣量（mL）。在給水水源的標(biāo)準(zhǔn)中，要求（TO）值低于3-5。臭氣強(qiáng)度指數(shù)（PO）系指被測(cè)水樣稀釋到?jīng)]有臭氣為止時(shí)以百分率表示的稀釋倍數(shù)。PO與TO通常具有如下關(guān)系：PO=lgTO/lg2（合田健，1989）。

3．顏色與色度天然水經(jīng)常表現(xiàn)出各種顏色。湖沼水常有黃褐色、或黃綠色，這往往是由腐殖質(zhì)造成的。水中懸浮泥沙和不溶解的礦物質(zhì)也長(zhǎng)帶有顏色，例如粘土使水呈黃色；鐵的氧化物使水呈黃褐色；硫化氫氧化析出的硫使水呈藍(lán)色等等。各種水藻如球藻、硅藻等的繁殖使水呈黃綠色、褐色等。根據(jù)水的顏色，可以推測(cè)水中雜質(zhì)的數(shù)量和種類(lèi)。色度是對(duì)天然的或處理之后的各種用水進(jìn)行水色測(cè)定時(shí)所規(guī)定的指標(biāo)。目前世界各國(guó)統(tǒng)一用氯化鉑酸鉀（K2PtCl6）和氯化鈷（CoCl2.6H2O）配制的混合溶液作為色度的標(biāo)準(zhǔn)。

水質(zhì)在線檢測(cè)指標(biāo)多參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)

4．混濁度與透明度水中若含有懸浮及膠體狀態(tài)的物質(zhì)，常會(huì)發(fā)生混濁現(xiàn)象。地表水的混濁是由泥沙、粘土、有機(jī)物造成的。地下水一般比較清澈透明，但若水中含有Fe2+鹽，與空氣接觸后就可能產(chǎn)生Fe(OH)3,使水呈棕黃色混濁狀態(tài)；海洋在近岸和河口區(qū)由于陸地徑流攜帶大量泥沙、粘土、有機(jī)物造成的。不同河流因流經(jīng)地區(qū)的地質(zhì)土壤條件不同，混濁程度可能有很大的差別。地下水一般比較清澈透明，但若水中含有Fe2+鹽，與空氣接觸后就可能產(chǎn)生Fe(OH)3,使水呈棕黃色混濁狀態(tài)；海洋在近岸和河口區(qū)由于陸地徑流攜帶大量泥沙和其它有機(jī)物，水質(zhì)比較混濁而遠(yuǎn)岸海區(qū)水區(qū)水質(zhì)透明。

混濁度是一種光學(xué)效應(yīng)，它表示光線透過(guò)水層時(shí)受到阻礙的程度。這種光學(xué)效應(yīng)和和微粒的大小及形狀有關(guān)。從膠體顆粒到懸浮顆粒都能產(chǎn)生混濁現(xiàn)象，其粒徑的變化幅度是很大的。所有有相同懸浮物質(zhì)含量的兩種水體若顆粒粒徑分級(jí)狀況不同，其混濁程度就未必相等。渾濁度的標(biāo)準(zhǔn)單位是以不溶性硅如漂白土、高嶺土在光學(xué)阻礙作為測(cè)量的基礎(chǔ)，即規(guī)定1mgSiO2.L-1所構(gòu)成的混濁度為1度。把預(yù)測(cè)水樣與標(biāo)準(zhǔn)混濁度按照比濁法原理進(jìn)行比較就可以測(cè)得其混濁度。

透明度是表示水體透明程度的指標(biāo)。它與混濁度的意義恰恰相反。都表明水中雜質(zhì)對(duì)透過(guò)光線的阻礙程度。若把某一方面白色或黑白相間的圓盤(pán)作為觀察對(duì)象，透過(guò)水層俯視圓盤(pán)并調(diào)節(jié)圓盤(pán)深度至恰能看到為止，此時(shí)圓盤(pán)所在深度位置稱為透明度。

5．固體含量天然水體中所含物質(zhì)大部分屬于固體物質(zhì)，經(jīng)常有必要測(cè)定其含量作為直接的水質(zhì)指標(biāo)。各種固體含量可以分為以下幾類(lèi)：（1）總固體。即水樣在一定溫度下蒸發(fā)干燥后殘存的固體物質(zhì)總量，也稱蒸發(fā)殘留物；（2）懸浮性固體。即將水樣過(guò)濾①，截留物烘干后的殘存的固體物質(zhì)的量，也就是懸浮物質(zhì)的含量，包括不溶于水的泥土、有機(jī)物、微生物等；（3）溶解性固體。即水樣過(guò)濾后，濾液蒸干的殘余固體量。包括可溶于水的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)及有機(jī)物質(zhì)?？偣腆w量是懸浮固體和溶解性固體二者之和。此外還有可沉降固體，固體的灼燒減重等指標(biāo)。各種固體含量的測(cè)定都是以重量法進(jìn)行的，測(cè)定時(shí)蒸干溫度對(duì)結(jié)果的影響很大。一般規(guī)定的確105--110℃，不能*趕走硫酸鈣、硫酸鎂等結(jié)晶水。不易得到固定不變的重量；若在180℃蒸干，所得結(jié)果雖比較穩(wěn)定，但由于一些鹽類(lèi)如CaCl2、Ca(NO3)2MgCl2、Mg(NO3)2等具有強(qiáng)烈的吸濕性，極易吸收空氣中的水分，在稱量時(shí)也不易得到滿意的結(jié)果。因此測(cè)定的結(jié)果比較粗略。

（二）水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)

利用化學(xué)反應(yīng)、生物化學(xué)的反應(yīng)及物理化學(xué)的原理測(cè)定的水質(zhì)指標(biāo)，總稱為化學(xué)指標(biāo)。由于化學(xué)組成的復(fù)雜性，通常選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)特性進(jìn)行檢查或作定性、定量的分析。根據(jù)不同的分析方法可以把化學(xué)指標(biāo)歸納如下：

水環(huán)境調(diào)查或監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在理化指標(biāo)方面多根據(jù)各類(lèi)水體目前和將來(lái)的用途而加以選擇和確定的。在養(yǎng)殖生產(chǎn)和有關(guān)部門(mén)水生生物科學(xué)研究中，為了充分利用和改良或控制水的理化條件，常常必須對(duì)10多項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，包括溫度、含鹽量（鹽度）、溶解氧、pH、堿度、硬度、硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨氮、總氮、磷酸鹽、總磷、硅酸鹽、化學(xué)耗氧量等等；對(duì)水環(huán)境的污染物質(zhì)的調(diào)查中常按基礎(chǔ)調(diào)查、檢測(cè)性調(diào)查、專題性調(diào)查及應(yīng)急性調(diào)查等多種不同類(lèi)型的用途而選擇不同的檢測(cè)項(xiàng)目。淡水水體和海水水體常常也有所差異。

從國(guó)外報(bào)道各種類(lèi)型的水質(zhì)調(diào)查或監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，由于國(guó)情的不同，其側(cè)重點(diǎn)各異。而且調(diào)查或監(jiān)測(cè)指標(biāo)的選擇和確定問(wèn)題本身也還有一個(gè)逐步深入和不斷發(fā)展的過(guò)程，例如對(duì)污染指標(biāo)隨著新的化學(xué)物質(zhì)的品種的增加、水質(zhì)監(jiān)測(cè)的發(fā)展，以及在流行病學(xué)研究中對(duì)致癌、致畸及致突變的生理生化過(guò)程的深入研究，監(jiān)測(cè)或調(diào)查項(xiàng)目會(huì)不斷的加以改變，方法也會(huì)逐步發(fā)展和完善。

（三）測(cè)試系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)理化指標(biāo)進(jìn)行的測(cè)試實(shí)驗(yàn)可采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、船上測(cè)試和陸上實(shí)驗(yàn)室測(cè)試三種方式。采用不同方式測(cè)試所得結(jié)果的確切程度是不同的，特別是深層水樣的采集和儲(chǔ)存，其溫度、壓力產(chǎn)生變化，都將使化學(xué)平衡點(diǎn)產(chǎn)生變化。例如[HCO3-]/[CO32-]等離子成分的濃度比值以及溶解氣體的含量等都回發(fā)生變化。；儲(chǔ)存的水樣，即使排除了容器污染和通過(guò)容器表面散失的可能性，水質(zhì)也會(huì)因?yàn)閼腋∥锏哪鄢两狄约吧锾岬拇x過(guò)程、死亡分解過(guò)程等的影響而發(fā)生改變。

目前，可采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的項(xiàng)目越來(lái)越多，遙控遙感技術(shù)的發(fā)展使許多水質(zhì)指標(biāo)項(xiàng)目的測(cè)試可以字響當(dāng)大的范圍進(jìn)行同步觀測(cè)。但借助儀器的探頭作高深度水域（特別是海洋）的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試常常遇到很多困難。加在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀器尚未能普及的情況下，水質(zhì)理化指標(biāo)測(cè)試工作常常必須先采樣后在船上實(shí)驗(yàn)室或陸上實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

隨著自動(dòng)化分析技術(shù)的發(fā)展，水質(zhì)指標(biāo)的調(diào)查、監(jiān)測(cè)分析已經(jīng)逐步使用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般由采樣裝置，水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測(cè)儀器，數(shù)據(jù)傳輸、記錄及處理幾部分組成，其特點(diǎn)是自動(dòng)化、儀器化和連續(xù)性。目前已采用自動(dòng)化試系統(tǒng)的有：水溫、Ph、電導(dǎo)率、氧化還原電位、混濁度、懸浮物、溶解氧、COD、TOC、TOD、某些金屬離子、等等。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可避免人工采樣所得數(shù)據(jù)的不全面性，大大縮短采樣分析到獲得結(jié)果之間的時(shí)間。但自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)也有局限性，不能對(duì)大部分指標(biāo)逐一單項(xiàng)進(jìn)行測(cè)定，因?yàn)樗|(zhì)化學(xué)組成（尤其是污染物）復(fù)雜，組分價(jià)態(tài)、形態(tài)多變，干擾嚴(yán)重，需要一系列的化學(xué)預(yù)處理操作和各種高靈敏度的檢測(cè)方法。因此，利用無(wú)人機(jī)、無(wú)人船搭載AMT-W100多參數(shù)水質(zhì)檢測(cè)儀進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)是完善水質(zhì)理化指標(biāo)的一系列切實(shí)可行的途徑。