張 霆

張霆，男，金華市九峰水庫管理處。

水源地浮標式水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)應用

張 霆

張霆，男，金華市九峰水庫管理處。

近年來，水污染事故頻發(fā)，飲用水安全關系千百萬人民群眾的身體健康。水庫作為水源重要儲存庫，水庫的水質(zhì)信息與人類生存及發(fā)展密切相關。水庫本身具有面積大、難以建設觀測站點、上游污染匯總等制約因素，不易采用常規(guī)河道監(jiān)測手段，需要快速的進行污染監(jiān)測和預警，浮標式水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)能夠快速、準確的對水質(zhì)進行監(jiān)測并實時傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)。

浮標式水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)簡介

浮標系統(tǒng)由浮標體、維護平臺、傳感器組、通訊設備、供電系統(tǒng)、錨系等組成。具體監(jiān)測項目包括水溫、pH 值、溶解氧、電導率、濁度、氨氮、硝酸鹽氮、葉綠素、藍綠藻9項。

浮標系統(tǒng)由浮標體、維護平臺、供電單元、通訊單元、水質(zhì)監(jiān)測單元、錨系單元等組成。

浮標體主體為不銹鋼浮體，表層噴涂高耐磨防銹防污保護層。浮體外側(cè)搭載維護平臺，在便于維護的同時，也降低了浮標的重心，有效的增強了抗惡劣環(huán)境的能力。浮標體內(nèi)分為控制艙和水下穩(wěn)定艙，用于安裝電池、通訊設備、控制單元等。通過密封圈、螺絲等密封措施，構建一個封閉的內(nèi)殼體環(huán)境，能有效地防止內(nèi)部設備受到環(huán)境的破壞，以及盜竊和破壞。上層支架為不銹鋼支架，支架上安裝太陽能電池、航標燈、GPS 定位系統(tǒng)、氣象參數(shù)等設備；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。

浮標式水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)運行

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

運行情況

浮標水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)投放后，定期安排人員維護，維護的主要內(nèi)容主要是定期校準和設備清洗維護。由于采用外置維護平臺以及設計了中央控制艙的結(jié)構所以維護簡單、方便，人員只需要船送到浮標上即可，相對于小型的浮標更加的安全。小型的浮標需要船只和浮標固定在一起進行維護，存在不安全的因素。

浮標運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸正常，同時委托有資質(zhì)的實驗室進行了數(shù)據(jù)比對，數(shù)據(jù)比對的誤差如表1、表2所示。

如表1、表2所示自動監(jiān)測儀與實驗室的比對分析的誤差較小，各參數(shù)的平均誤差為pH 0.1，溫度0.07、溶解氧0.3、電導率2.2%、濁度0.8、葉綠素4.0%、硝酸鹽12.9%，氨氮3.4%，說明自動監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)是準確的；同時大部分的數(shù)據(jù)合格率都在85%以上，說明浮標的監(jiān)測數(shù)據(jù)是相對穩(wěn)定的。

溶解氧與葉綠素、藍綠藻分析

水庫中的溶解氧主要來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物質(zhì)的氧化分解。有關研究表明，DO與葉綠素 a 呈較顯著正線性相關。我們選取九峰水庫的監(jiān)測數(shù)據(jù)導出趨勢圖，如圖1、圖2所示。

圖1是九峰水庫的溶解氧和葉綠素的a的關系圖。如圖1所示，葉綠素a和溶解氧有較好的線性關系，可以看出當葉綠素a上升的時候，溶解氧也在上升。 這是因為水體中浮游植物數(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 含量的升降趨勢相同，二者是正相關關系。

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

表1　浮標自動監(jiān)測儀器比對實驗記錄　濃度單位：mg/L

表2　比對實驗匯總評價表

圖1　溶解氧和葉綠素a關系圖

圖2　溶解氧和葉綠素a、藍綠藻關系圖

結(jié)語

水庫監(jiān)測浮標的監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可比性較高 ，能夠反映 出飲用水源地的水質(zhì)污染變化的趨勢 ，起到水質(zhì)預警效果；水庫中葉綠素a、藍綠藻和溶解氧呈現(xiàn)正相關關系，可以有效的進行水質(zhì)預警。