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(dāng)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(shè)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(luò)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(zhǔn)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(yuǎn)，現(xiàn)結(jié)合工作實踐就此問題進(jìn)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(guān)專用分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)所組成，其系統(tǒng)構(gòu)成一般含采水單元、預(yù)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(yuǎn)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(hù)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(shè)計與維護(hù)、儀器性能及運行維護(hù)狀況、試劑與標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(shè)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(shè)置不當(dāng)可能會導(dǎo)致水樣供應(yīng)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(shè)備。清洗水用于清洗儀器和系統(tǒng)補水，一旦不能及時供應(yīng)就會直接影響系統(tǒng)的提水和監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
4）水樣預(yù)處理裝置。水樣預(yù)處理設(shè)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(yù)處理設(shè)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(jìn)行的電磁閥壓力控制，保證各種電磁閥處于準(zhǔn)確的開關(guān)狀態(tài)。如果壓縮空氣的壓力達(dá)不到要求，電磁閥不能正行開關(guān)，系統(tǒng)氣路和水無法正常供應(yīng)，導(dǎo)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(yīng)針對性地從多方面開展細(xì)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(shè)方面
?。?）站點選擇。站點選擇直接關(guān)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(yīng)注意如下幾點：斷面應(yīng)在平直河段設(shè)置；應(yīng)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(yuǎn)離河岸；取水口處應(yīng)有良好的水交換能力，河流取水口不能設(shè)在死水區(qū)、緩流區(qū)及回流區(qū)；取水點設(shè)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(biāo)差異較大應(yīng)變更點位。
（2）采、配水單元設(shè)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(shè)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(yīng)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(yù)處理及系統(tǒng)清洗三個部分，配水單元要滿足不同儀器設(shè)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(dá)到平衡，此時水的流速對測定影響較大，設(shè)計配水單元時應(yīng)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(zhǔn)確、可靠，應(yīng)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(shè)置量程是否一致，若有差異應(yīng)恢復(fù)系統(tǒng)的原設(shè)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(yīng)及時解決。
3.2 日常運行方面
?。?）儀器校準(zhǔn)。每月均對各臺分析儀器進(jìn)行手工校準(zhǔn)，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(jìn)行不定期校準(zhǔn)，并檢查儀器的檢查值是否在正常范圍之內(nèi)。當(dāng)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(zhǔn)。
（2）質(zhì)控樣核查。每周使用按規(guī)定方法配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液對自動監(jiān)測儀器的準(zhǔn)確度進(jìn)行核查，標(biāo)準(zhǔn)溶液測定的相對誤差應(yīng)不大于推薦值的±10%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于±5%，否則說明儀器基線發(fā)生漂移，須重新校準(zhǔn)。
（3）對比實驗驗證。每月進(jìn)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(yīng)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(yīng)在±20%內(nèi)，否則須重新校準(zhǔn)或進(jìn)行必要的維護(hù)和調(diào)整。
（4）試劑有效性檢查。嚴(yán)格按照要求配置實驗用水、試劑、標(biāo)準(zhǔn)溶液等，并對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行核查和記錄，確保達(dá)到《國家環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中的質(zhì)量保證要求。同時，對氧化或還原性試劑進(jìn)行避光保存，對濃度低、易分解的試劑進(jìn)行低溫保存，以確保試劑的準(zhǔn)確性。此外，要經(jīng)常檢查試劑或標(biāo)準(zhǔn)溶液的有效性，及時更換即將到期的試劑及標(biāo)準(zhǔn)溶液。
（5）數(shù)據(jù)檢查與審核。每天定時遠(yuǎn)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(jìn)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(biāo)液、內(nèi)部清洗、更換零配件或標(biāo)定電極等相應(yīng)措施，另一方面對異常值作出明確判斷，及時采取相應(yīng)的處理措施。嚴(yán)格實行三級審核制度，在數(shù)據(jù)報出前進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)。
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(shè)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(yīng)優(yōu)先考慮年富力強、有責(zé)任感的同志，并確保他們熟悉儀器的原理、操作、維護(hù)、檢修等內(nèi)容，并掌握分析化學(xué)、自動控制、計算機等相關(guān)知識。此外，還要加強人員的技術(shù)培訓(xùn)，培訓(xùn)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(hù)保養(yǎng)、計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)應(yīng)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(zhǔn)確性、精密性、代表性、完整性和可比性的關(guān)鍵所在，盡管當(dāng)前受到技術(shù)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(shù)的逐步發(fā)展以及技術(shù)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(zhǔn)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(shè)作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
