1. Veebikvaliteedi jälgimise andurite määratlus
Veebikvaliteedi jälgimise andur on täppisanalüütiline seade, mis tuvastab pidevalt reaalajas veekogude füüsikalisi ja keemilisi parameetreid. See muudab aine kontsentratsiooni või iseloomuliku intensiivsuse väikesed muutused standardseteks töödeldavateks elektrilisteks signaalideks, võimaldades ööpäevaringset automaatset salvestamist, kuvamist ja andmete analüüsi veekeskkonna seiresüsteemide jaoks.
Lihtsamalt öeldes toetub veebipõhise veekvaliteedi jälgimise andurite põhitöömehhanism kahele põhifunktsioonile:
andur ja
signaali muundamine..
Andur : varustatud spetsiaalsete tundlike komponentidega, nagu ioonelektroodid, läbilaskvad membraanid ja optilised sondid, käivitavad andurid spetsiifilised füüsikalised või keemilised reaktsioonid veeproovides olevate sihtainetega, et jäädvustada reaalajas veekvaliteedi muutusi.
Signaali muundamine : reaktsioonide (sealhulgas potentsiaalide erinevus, vool, valguse intensiivsus ja temperatuurimuutused) tekitatud peened muutused teisendatakse standardiseeritud elektrilisteks väljundsignaalideks, sealhulgas 4–20 mA analoogvoolusignaalideks ja digitaalseteks sidesignaalideks.
Intelligentsete veekeskkonna seiresüsteemide peamise esiosa riistvarana kasutatakse veebipõhiseid veekvaliteedi jälgimise andureid laialdaselt
Vesiviljeluse veekvaliteedi seiresüsteem , veebipõhised automaatsed seirejaamad, veekeskkonna seirepoid, mobiilsed seirelaevad ja tööstusliku vee reaalajas jälgimise stsenaariumid.
2. Viis tavapärast veekvaliteedi mõõtmise parameetrit
Viis tavapärast veekvaliteedi parameetrit on kõige fundamentaalsemad ja autoriteetsemad näitajad veekeskkonna põhiseisundi hindamisel, hõlmates veekogude füüsikalisi, keemilisi ja ökoloogilisi iseloomulikke mõõtmeid. Üldtunnustatud põhiparameetrid on järgmised:
Vee temperatuur : peamine parandusparameeter peaaegu kõigi veekvaliteedi mõõtmiste jaoks. See mõjutab otseselt vees lahustunud hapniku sisaldust, mikroobide aktiivsust ja vees toimuvate keemiliste reaktsioonide kiirust, olles veekeskkonna hindamise põhialuseks.
pH väärtus : veekogude happesust ja aluselisust iseloomustav võtmenäitaja. See mõjutab põhjalikult veeorganismide ellujäämist ja paljunemist, samuti erinevate veesaasteainete rännet, muundumist ja rikastumist.
Lahustatud hapnik (DO) : viitab vees lahustunud molekulaarse hapniku kontsentratsioonile. See on kriitiline hindamisindeks veekogude isepuhastumisvõime hindamiseks ja veeökoloogilise keskkonna tervisliku seisundi hindamiseks.
Juhtivus : peegeldab kaudselt vees lahustunud ioonide kogukontsentratsiooni, mis vastab vee soolsusele ja lahustunud tahkete ainete kogusisaldusele (TDS). See võib tõhusalt iseloomustada veekogude mineralisatsiooniastet ja anorgaanilise reostuse taset.
Hägusus : näitab heljumite, vetikate, orgaanilise prahi ja muude tahkete osakeste põhjustatud veekogude valgust blokeerivat astet. See on oluline visuaalne ja füüsiline näitaja vee puhtuse ja heljumi taseme hindamisel.
Märkus . Viie tavapärase parameetri konfiguratsiooni võib konkreetsete rakendusstsenaariumide jaoks veidi kohandada. Individuaalsete seirevajaduste korral võivad redokspotentsiaal (ORP) või soolsus asendada osalisi parameetreid, samas kui ülaltoodud viis näitajat on endiselt kõige laialdasemalt kasutusele võetud ja tööstusharu tunnustatud standardkonfiguratsioon.
3. Optiliste veekvaliteediandurite klassifikatsioon ja põhimõtted
Optilised veekvaliteediandurid tuvastavad veekvaliteedi parameetrid, mis põhinevad vee ainete ja valguse vahelisel optilisel vastastikmõjul, sealhulgas valguse neeldumisel, hajumisel, fluorestsentsil ja fosforestsentsil. Reaktiivi tarbimata jätmise, kiire reageerimiskiiruse ja tugeva elektromagnetiliste häirete vastaste võimetega on neist saanud peamised seireseadmed veekeskkonna ülitäpsel tuvastamisel. Peamised tüübid ja rakendused on kokku võetud allpool:
3.1 Ultraviolett-nähtava (UV-Vis) neeldumisspektri andurid
Tööpõhimõte : Beer-Lamberti seaduse kohaselt tuvastab andur veeproovide valguse neeldumise intensiivsuse teatud ultraviolett- ja nähtavatel lainepikkustel ning arvutab kvantitatiivselt sihtsaasteainete kontsentratsiooni neeldumise ja aine kontsentratsiooni vahelise lineaarse seose kaudu.
Peamised kasutusalad : keemilise hapnikuvajaduse (COD), nitraatlämmastiku (NO3-N), orgaanilise süsiniku üldsisalduse (TOC) ja iseloomulike orgaaniliste saasteainete, nagu benseeni seeria vees, reaalajas tuvastamine.
3.2 Fluorestsentsandurid
Tööpõhimõte : kiiritage veeproove spetsiifilise lainepikkusega ergastusvalgusega ja tuvastage vees fluorestseeruvate ainete ergastamisel tekkiva pika lainepikkusega kiirgusvalguse intensiivsus, et teostada sihtainete kvantitatiivset jälgimist.
Peamised rakendused
• Klorofüll-a andurid: hinnake vetikate biomassi ja tihedust, tuvastades vees klorofülli fluorestsentsi intensiivsuse, andes varakult vetikate õitsengu ja vee eutrofeerumise hoiatuse.
• CDOM/FDOM-andurid: värvilise lahustunud orgaanilise aine (CDOM) ja fluorestseeruva lahustunud orgaanilise aine (FDOM) kontsentratsiooni jälgimine, mida kasutatakse orgaanilise saaste jälgimisel ja veeökoloogilisel hindamisel.
• Nafta saasteainete andurid: kasutage naftaainetes sisalduvate polütsükliliste aromaatsete süsivesinike ainulaadseid fluorestsentsomadusi, et teostada vee-õlireostuse ja naftareostuse veebiseiret.
3.3 Hägususe/hajutatud valguse andurid
Tööpõhimõte : tuvastage vees hõljuvate osakeste tekitatud valguse hajumise intensiivsus. Vee hägususe kvantifitseerimiseks kasutab see enamasti 90° hajutatud valguse tuvastamise või 180° läbiva valguse tuvastamise režiime.
Peamised kasutusalad : Otsene ja ülitäpne reaalajas vee hägususe mõõtmine pinnavees, olmereovees ja tööstusreovees.
3.4 Laserspektri andurid
Tööpõhimõte : kasutage valgusallikana laserit, mille eelisteks on kõrge monokromaatilisus, kõrge heledus ja madal interferents. Koos Ramani spektroskoopia ja häälestatava dioodiga laser-absorptsioonspektroskoopia tehnoloogiaga saavutab see ülitundliku jälgede tuvastamise.
Peamised kasutusalad : lahustunud gaaside jälgede (metaan, süsinikdioksiid jne) ja madala kontsentratsiooniga mikrosaasteainete tuvastamine vees, sobib kõrgetasemeliseks veekeskkonna peenseireks.
4. Ioonvee kvaliteediandurite klassifikatsioon
Ioonvee kvaliteediandurid on professionaalsed seadmed, mis tuvastavad vees teatud ioonseid aineid. Nende põhitehnoloogia põhineb ioonselektiivsetel elektroodidel ja täiustatud elektrokeemilistel tundlikkuse põhimõtetel. Need suudavad täpselt jäädvustada sihtioonide aktiivsust ja kontsentratsiooni veeproovides, millel on lihtne struktuur, kiire reageerimine ja madal hind, ning neid kasutatakse laialdaselt tavapärase veekvaliteedi ioonindeksi jälgimisel.
