地表水水質實時(shi)監(jian)測：紫外光譜(pu)COD傳(chuan)感(gan)器的(de)部(bu)署(shu)要點與數(shu)據(ju)可靠性分析

地表水作(zuo)為重(zhong)要的淡水(shui)資(zi)源(yuan)載(zai)體(ti)，其(qi)水質狀況(kuang)直接關(guan)系(xi)到(dao)飲用(yong)水(shui)安全(quan)、生態(tai)環境(jing)穩定(ding)及經(jing)濟(ji)社會(hui)可持續發展(zhan)。化(hua)學(xue)需氧量(liang)（COD）作(zuo)為表征地表水有(you)機汙染程(cheng)度(du)的(de)核(he)心指(zhi)標，實現(xian)其(qi)高精(jing)度(du)實時(shi)監(jian)測是開展(zhan)水(shui)環境(jing)質量評(ping)估、汙染溯(su)源(yuan)與(yu)應(ying)急(ji)管(guan)控(kong)的(de)關(guan)鍵(jian)前(qian)提(ti)。紫(zi)外光譜(pu) COD 傳(chuan)感(gan)器基於朗伯-比(bi)爾定律，利(li)用有(you)機汙染物(wu)對(dui)特(te)定(ding)波長紫外光的(de)特(te)征吸(xi)收特(te)性實現(xian) COD 濃(nong)度(du)快(kuai)速(su)檢測(ce)，具(ju)備無(wu)需試劑、響應(ying)迅(xun)速(su)、運(yun)維(wei)成本低(di)等顯(xian)著(zhu)優勢(shi)，已(yi)成為地表水水質實時(shi)監(jian)測網絡的核(he)心裝備(bei)。然而，地表水水質受季(ji)節(jie)變(bian)化、水(shui)文波動、沿岸(an)汙染源(yuan)排(pai)放(fang)等多重(zhong)因(yin)素(su)影(ying)響，存(cun)在基質復(fu)雜、幹(gan)擾組(zu)分多變(bian)、監(jian)測環境(jing)多樣(yang)等特(te)點(dian)，傳(chuan)感(gan)器的(de)部(bu)署(shu)合(he)理(li)性與(yu)數(shu)據(ju)可靠性控(kong)制(zhi)直(zhi)接決定監(jian)測結果的科(ke)學性。本文結(jie)合地表水監(jian)測場(chang)景特(te)性，系(xi)統剖(pou)析(xi)紫(zi)外光譜(pu) COD 傳(chuan)感(gan)器的(de)部(bu)署(shu)要點，並(bing)從(cong)幹(gan)擾修正(zheng)、校準(zhun)質控、數(shu)據(ju)驗(yan)證(zheng)三方(fang)面(mian)構(gou)建數(shu)據(ju)可靠性保(bao)障(zhang)體系(xi)，為地表水水質實時(shi)監(jian)測工作(zuo)提(ti)供(gong)技(ji)術參(can)考(kao)。

精(jing)準(zhun)的幹(gan)擾修正(zheng)是提(ti)升(sheng)數(shu)據(ju)可靠性的(de)核(he)心環節(jie)，需結合地表水幹(gan)擾組(zu)分特(te)性采(cai)用針對(dui)性技(ji)術方案(an)。對(dui)於懸(xuan)浮(fu)物(wu)與(yu)色(se)度(du)幹(gan)擾，采(cai)用多波長協同檢(jian)測(ce)技術(shu)是主流解(jie)決方案(an)：傳(chuan)感(gan)器同時(shi)檢(jian)測 254 nm（有(you)機汙染物(wu)特(te)征吸(xi)收波長）與 550 nm（懸(xuan)浮(fu)物(wu)與(yu)色(se)度(du)參(can)考(kao)吸(xi)收波長）的吸(xi)光度(du)，通(tong)過(guo)差(cha)分吸(xi)收算法剝離懸(xuan)浮(fu)物(wu)與(yu)色(se)度(du)對(dui) COD 檢(jian)測的幹(gan)擾——其(qi)核(he)心邏輯(ji)是(shi)懸(xuan)浮(fu)物(wu)與(yu)色(se)度(du)在紫(zi)外光與(yu)可見光波段均有(you)吸(xi)收，而有(you)機汙染物(wu)在可見光波段吸(xi)收微弱，通(tong)過(guo)兩(liang)者(zhe)吸(xi)光度(du)差(cha)值(zhi)可精準(zhun)量化(hua)有(you)機汙染物(wu)的(de)真(zhen)實吸(xi)收信號。對(dui)於 DOM 幹(gan)擾，需結合地表水 DOM 組(zu)分特(te)性優化算(suan)法：地表水 DOM 主要包括(kuo)腐殖(zhi)質、富裏(li)酸(suan)等，不(bu)同組(zu)分在紫(zi)外波段的吸(xi)收特(te)征存在差(cha)異(yi)，采(cai)用四(si)波長檢測技(ji)術(shu)（新增 365 nm、420 nm 波長）可區分不同類(lei)型(xing) DOM 的吸(xi)收貢獻(xian)，通過(guo)構建(jian) DOM 組(zu)分動態(tai)補(bu)償(chang)模(mo)型(xing)，進(jin)壹(yi)步修(xiu)正(zheng)其(qi)對(dui) COD 檢(jian)測的影(ying)響。某水庫(ku)監(jian)測案例顯示，采(cai)用雙波長傳(chuan)感(gan)器時(shi)，懸(xuan)浮(fu)物(wu)濃(nong)度(du)超(chao)過(guo) 100 NTU 時 COD 測(ce)量誤(wu)差(cha)超(chao) 15%，更換(huan)四(si)波長傳(chuan)感(gan)器並(bing)啟(qi)用 DOM 補(bu)償(chang)模(mo)型(xing)後，測量(liang)誤(wu)差(cha)穩定(ding)控制(zhi)在 5%以(yi)內，數(shu)據(ju)壹(yi)致性顯(xian)著(zhu)提升(sheng)。此(ci)外，通過(guo)光學(xue)設計優化可規避環境(jing)光幹(gan)擾，采(cai)用寬(kuan)禁帶半(ban)導(dao)體紫(zi)外光電(dian)探(tan)測(ce)器與(yu)遮光罩(zhao)設計，有(you)效(xiao)屏(ping)蔽(bi)日(ri)光中(zhong)紫外組(zu)分的侵入(ru)，確(que)保(bao)露(lu)天監(jian)測場(chang)景下(xia)的檢(jian)測穩定(ding)性。

規(gui)範的校(xiao)準(zhun)與質控是(shi)保(bao)障(zhang)傳(chuan)感(gan)器長(chang)期穩定(ding)運(yun)行(xing)的關鍵，需建立定期校準(zhun)與日(ri)常質控相結(jie)合(he)的(de)工(gong)作(zuo)機制(zhi)。校(xiao)準(zhun)工作(zuo)分為實驗(yan)室(shi)校準(zhun)與現(xian)場(chang)校準(zhun)：實驗(yan)室(shi)校準(zhun)每(mei)半年開展(zhan) 1 次，將(jiang)傳(chuan)感(gan)器送(song)至具(ju)備資(zi)質的實驗(yan)室(shi)，采(cai)用國(guo)家(jia)認可的 COD 標準(zhun)溶液(ye)（濃(nong)度(du)梯(ti)度(du)為 0、10、20、50、100 mg/L）進(jin)行(xing)多點(dian)校(xiao)準(zhun)，繪(hui)制(zhi)校(xiao)準(zhun)曲線(xian)並(bing)更新傳(chuan)感(gan)器內置參(can)數(shu)，確(que)保(bao)校(xiao)準(zhun)結果(guo)符合(he)相關(guan)標準(zhun)要求(qiu)（示值(zhi)誤(wu)差(cha)≤±10%）。現(xian)場(chang)校準(zhun)每(mei)月開展(zhan) 1 次，針對(dui)地表水實際(ji)水(shui)質特(te)性，采(cai)集監(jian)測點位水樣，采(cai)用重鉻酸(suan)鹽(yan)法（GB 11914-89）測定(ding)水(shui)樣 COD 真(zhen)值(zhi)，同時(shi)記(ji)錄(lu)傳(chuan)感(gan)器同期檢測值(zhi)，計算兩(liang)者(zhe)偏差(cha)，若(ruo)偏(pian)差(cha)超(chao)過(guo) 10%，立即進(jin)行(xing)現(xian)場(chang)校準(zhun)修正(zheng)。日(ri)常質控需關註傳(chuan)感(gan)器運(yun)行(xing)狀態(tai)：每(mei)日(ri)遠(yuan)程(cheng)查(zha)看傳(chuan)感(gan)器光窗清(qing)潔(jie)狀態(tai)、透光率(lv)數(shu)據(ju)及供電(dian)情況(kuang)，發現(xian)異常及時處(chu)理(li)；每(mei)周采(cai)集 1 次水樣(yang)進(jin)行(xing)實驗(yan)室(shi)比對(dui)，建(jian)立比對(dui)數(shu)據(ju)臺(tai)賬，跟(gen)蹤(zong)數(shu)據(ju)偏(pian)差(cha)變(bian)化趨(qu)勢(shi)，提(ti)前(qian)預(yu)判傳(chuan)感(gan)器性能(neng)衰(shuai)減(jian)情(qing)況(kuang)。

多維(wei)度(du)的(de)數(shu)據(ju)驗(yan)證(zheng)是(shi)監(jian)測數(shu)據(ju)可靠性的(de)最終保(bao)障(zhang)，需結合地表水水質特(te)性與(yu)監(jian)測網絡數(shu)據(ju)開展(zhan)綜(zong)合(he)驗(yan)證(zheng)。壹(yi)是橫(heng)向(xiang)驗(yan)證(zheng)：同壹(yi)監(jian)測斷面(mian)部(bu)署(shu)多臺(tai)同型(xing)號傳(chuan)感(gan)器，同時(shi)開展(zhan)並(bing)行(xing)監(jian)測，計算傳(chuan)感(gan)器間(jian)數(shu)據(ju)的(de)相對(dui)標準(zhun)偏差(cha)（RSD），若(ruo) RSD 超(chao)過(guo) 5%，需排(pai)查(zha)傳(chuan)感(gan)器安裝偏(pian)差(cha)、校(xiao)準(zhun)狀態(tai)等問(wen)題(ti)，確保(bao)單(dan)點(dian)位數(shu)據(ju)的(de)穩定(ding)性。二(er)是縱(zong)向(xiang)驗(yan)證(zheng)：結(jie)合地表水歷史監(jian)測數(shu)據(ju)，分析傳(chuan)感(gan)器監(jian)測數(shu)據(ju)的(de)變(bian)化趨(qu)勢(shi)，若(ruo)出(chu)現(xian)異常波動（如(ru)無(wu)明顯(xian)汙染源(yuan)排(pai)放(fang)時 COD 濃(nong)度(du)驟升(sheng)），需結合水文數(shu)據(ju)、周邊汙染源(yuan)排(pai)查(zha)結果進(jin)行(xing)驗(yan)證(zheng)，判斷是(shi)水質真(zhen)實變(bian)化還(hai)是(shi)傳(chuan)感(gan)器故障(zhang)導(dao)致。三是(shi)標準(zhun)方法驗證(zheng)：每(mei)季度(du)選(xuan)取不同水(shui)質狀況(kuang)（枯(ku)水期、豐水期、汙染期）的水樣，采(cai)用重鉻酸(suan)鹽(yan)法（國(guo)標方(fang)法）與傳(chuan)感(gan)器檢(jian)測法進(jin)行(xing)同步(bu)比(bi)對(dui)，累(lei)計比對(dui)樣(yang)本數(shu)不(bu)少(shao)於 30 組(zu)，通(tong)過(guo)相關(guan)性分析（相關(guan)系(xi)數(shu) R²≥0.95）與(yu)偏(pian)差(cha)分析（相對(dui)偏(pian)差(cha)≤±10%）驗(yan)證(zheng)傳(chuan)感(gan)器數(shu)據(ju)的(de)準(zhun)確性，比(bi)對(dui)結(jie)果不符合要求(qiu)時，需全(quan)面(mian)排(pai)查(zha)幹(gan)擾修正(zheng)、校準(zhun)等環節(jie)，直(zhi)至數(shu)據(ju)達(da)標。

產品(pin)延伸

智(zhi)感(gan)環境(jing)便攜(xie)式(shi)熒光溶(rong)氧儀(yi)依(yi)托優化的(de)熒(ying)光猝(cu)滅核(he)心技術(shu)，搭(da)載(zai)自(zi)主(zhu)研(yan)發的(de)非(fei)消耗(hao)性高(gao)性能(neng)熒光膜(mo)片(pian)，通過(guo)檢測(ce)氧分子導(dao)致的(de)熒(ying)光信(xin)號相位差(cha)來(lai)反(fan)推溶(rong)解(jie)氧濃(nong)度(du)，無(wu)需電解(jie)液(ye)且(qie)無(wu)需頻繁(fan)校(xiao)準(zhun)，從根(gen)源(yuan)解(jie)決了傳(chuan)統電極法耗氧、易汙染等痛(tong)點，其(qi)響應(ying)速(su)度(du)快(kuai)（T90≤40s），在 0 - 20mg/L 量(liang)程(cheng)內測量(liang)精(jing)度(du)達(da) ±0.1mg/L，還(hai)內置高(gao)精(jing)度(du)傳(chuan)感(gan)器可實現(xian)溫度(du)甚(shen)至鹽度(du)的(de)自(zi)動(dong)補(bu)償(chang)，能在 - 20℃~50℃等寬(kuan)溫及高鹽(yan)、強酸(suan)堿(jian)等復(fu)雜工況(kuang)下(xia)穩定(ding)工作(zuo)。該儀(yi)器兼(jian)具(ju)工業級固(gu)定安裝與(yu)輕(qing)量化(hua)手(shou)持便攜(xie)等款(kuan)式(shi)，不僅具(ju)備防(fang)腐(fu)密封(feng)、抗汙染的(de)工業級設計，適配化(hua)工、制(zhi)藥(yao)、水(shui)處(chu)理(li)等行(xing)業的固(gu)定監(jian)測需求(qiu)，也有(you)重(zhong)量≤500g、IP68 及以上(shang)防(fang)水(shui)等級、長續(xu)航(hang)等便攜(xie)特(te)性，適(shi)配水產養(yang)殖巡(xun)檢、野外應(ying)急(ji)監(jian)測等場(chang)景，同時(shi)支(zhi)持數(shu)據(ju)實時(shi)上(shang)傳(chuan)與(yu)多設(she)備(bei)組(zu)網(wang)管(guan)理(li)，廣(guang)泛(fan)助力(li)各領域(yu)實現(xian)溶氧精(jing)準(zhun)監(jian)測與工藝優化，大幅(fu)降低(di)運(yun)維(wei)成本。