太湖、千島湖、丹江口(kǒu)水庫等均是我國超(chāo)大型的(de)飲用水水源地。在2007年經曆過太湖藍藻爆發引起的供水恐慌之後,政府及公共(gòng)均意(yì)識到采取有效管理措施、減少水體藻華汙染的迫切性,也認識到監測預警的重要性。因此,在水專項和其(qí)他項(xiàng)目的支持下,包括上述超大型水源地均建設和運行(háng)著以(yǐ)有害藻華監測為主,包括其他水質多個指標的多台多點位水質浮標、多層麵水質剖麵浮標。
這是因為,一個完整的藻類監測包含了多個因子,這些因子裏麵部分是水質本(běn)身的參數,包括氮磷輸入和底(dǐ)部沉積物中死亡藻類和底泥的釋放,同時還包括了其他相關因子,如光合有效輻射(PAR)、風速、風向及CO2等(děng)非水(shuǐ)體參數。
而在水質參數裏,首先是(shì)需要測量和(hé)監測水質五參數,這是因為它們與藻類的狀態、藻類的成長和消亡密切相關,如圖簡要描(miáo)述了五參數與藻類的關係。
下麵的實例來自我國某(mǒu)供水公司的(de)一個實際和具體的項目(mù)。該客戶也(yě)麵臨著嗅味的(de)困擾。為了了解和掌握原水中的藍綠藻水平,從而為(wéi)自來水的生產贏得時間,管理者們要求在原水(湘江江水)階段采取技術手段。
客戶需求(qiú)
監(jiān)測點位 | 水源進水池和輸水管(guǎn)(進入水廠)末端設置(zhì),共兩處 |
監測形式 | 針對以藍綠藻監測為主的原位自動連續監測 |
監測頻次 | 可設(1次/秒~1次/天) |
投放方式 | PVC豎管保護安裝於水池 |
數據顯示和傳輸 | 現場顯示(立杆(gǎn)安裝或者壁掛)和無線4G傳輸 |
供 電 | 現場需提供12V直流電 |
表1 基(jī)本要求
方案選擇
為了滿足這種監測需要,草莓视频黄污污污的(de)工程師向客戶介紹了可能的方案,包括便攜式現場測量的方式,以便其(qí)供水公司的客戶(hù)選擇適合的技術路線和實施方法(fǎ),請見表2
主(zhǔ)機+傳感器 | 方案 | 同類型程序凍融係統(tǒng) |
EXO+TAL-PC | 連續監測 | 可同時監測多個水質參數,可自清潔,適合原位、長期、在線、連續監測 |
ProDSS+TAL-PC | 便攜測量(liàng) | 可同時測(cè)量(liàng)多個水質參(cān)數,含藍綠藻,便攜式巡測使用 |
ProSwap log ger+TAL-PC | 便攜測量或連續監測 | 單(dān)參數(比如總藻(zǎo) - 藍綠藻和葉綠素)連(lián)續監(jiān)測或者便攜式巡測 |
表2 可供選擇的測量和監測方案
備注:
上述TAL-PC均指總藻傳感器,包含葉綠素和藍綠(lǜ)藻(藻藍蛋白)二合一(yī)傳感器(qì);
2.上述三處提及的TAL-PC傳感器,設計原理和材(cái)質相同,區別在於EXO上的總藻傳感器TAL-PC與後(hòu)兩者的TAL-PC接(jiē)口不同(tóng)(詳見下麵1照片)
解決方案
經過對方案的評(píng)審、選擇,針對該項目(mù)的監測方案業已得到真正的實踐。下圖是該項目選擇的儀器(YSI EXO)、係統和現場安裝實況。
599503-00 | EXO3 主機,五傳感器接口 |
599102-01 | EXO 總藻傳感器(qì) |
599090-01 | EXO 清潔刷 |
599008-10 | EXO 10 米野外電纜 |
599870 | 溫度電導率傳感(gǎn)器 |
599820 | 信號轉換器DCP |
RIC-DL800 | 儀器集成、顯示和數據傳輸(shū) |
CabinCase01 | 室外機櫃和安裝組件 |
表3 選型(xíng)和配置
更多關於水質參數和藻類,包含藍綠藻(zǎo)關係的更為詳細的描述,按(àn)水質參數對有害藻華監測的(de)重要性排列和說明如(rú)下[2][4]:
藻類色素 在HAB監測中(zhōng),葉綠素、藻(zǎo)藍蛋(dàn)白和藻紅蛋白是非常有(yǒu)用的。幾十年來,葉綠(lǜ)素一直被用來監測任何類(lèi)型(xíng)的藻(zǎo)類的生長。藻青蛋白是淡水係統中藍綠藻的一種更特異的指示物,而藻紅(hóng)蛋白是海洋係統中藍綠藻(zǎo)的一種有用的指示物
注:HAB-有害藻華
硝酸鹽 YSI的HAB監測愛好者和其(qí)他人(rén)一樣,熱切期待EXO NitraLED傳感器的推出,因為對(duì)於HAB的促進與營養(yǎng)鹽汙染高度相關。硝酸鹽是兩種關鍵營養鹽之其一,另一種是磷酸鹽,它對於健康水體中的(de)藻類生長通常是有限的。在監(jiān)測中加入NitraLED對(duì)於掌握淡水係統的富營養化是非常重要的。在海水係統中監測熒光溶解有機物(fDOM)會(huì)有幫助(zhù)
注:
NitraLED- YSI推出的光學硝酸(suān)鹽原位監測(cè)傳(chuán)感器,該傳感器適(shì)配於YSI EXO任意型號的(de)主機(jī)平(píng)台上。
fDOM - 熒光性有機(jī)物,下同
溶(róng)解氧 氧氣是光(guāng)合作用的產物(wù),在光合作用和呼吸作用(yòng)的晝夜循環(huán)的平衡中,藻類分別會產生氧氣(qì)和消耗氧氣。與此同時,其他(tā)生物也在晝夜不停地消耗氧氣。在HAB生長的早期和高峰階段,由於白天的高(gāo)光合活性,DO顯著增加。隨著藻華消退和死亡,藻類(lèi)成為細菌和其他消耗氧氣的生物的食物,溶解氧水平會急劇下降
pH 與DO一樣(yàng),pH值對藻類生長有響應,通常隨藻類的(de)生長而增加(jiā)。和DO一(yī)樣,這部分(fèn)是由於光合作用(在這種情況下消耗(hào)溶(róng)解的二氧化碳)和呼吸作用(產生二氧化碳)之間的平衡。二(èr)氧化碳溶解在水中的(de)主要(yào)形式之(zhī)一是碳酸(H2CO3),顧名思義,它的pH值(zhí)很低。它與其他碳形式保持平衡,特別是(shì)碳酸氫鹽(HCO3-)和碳酸鹽(CO3-)。隨著藻類消耗二氧化碳,越來越少的二氧化碳以碳(tàn)酸的形式溶解(jiě)在水中,pH值將會(huì)增加,最(zuì)終在嚴重時的HAB中可達到9或10
溫度(dù) 氣候變化導致季節變化(huà)或者存在熱汙染,會使水體變暖,這將(jiāng)有利於大多數藍綠藻在淡水係統中的增殖從而形成有害藻華。在海水係統中,許多紅潮和褐潮的藻類形成也對特定的溫度範圍有偏好。雖然它(tā)影響藻類的生長,但是溫度不受藻類的影響,這(zhè)與上麵討論的色素、DO和pH參數不同。因此,作為HAB監測的一部分,監測溫度的主要目的是為了(le)更好地了解什麽溫度(dù)是的藻類爆發所中意(yì)的最佳溫度
光(guāng)合有(yǒu)效輻射PAR PAR是指與表麵光相比,通過擴散進入(rù)到水體中可被藻類吸收所利用的陽光量。了解PAR及它是如何隨(suí)時間、季節或處理措施的變化(huà)而變化將有助於管理HAB,尤其是與(yǔ)上(shàng)述參數結合在一起
濁度 濁度會幹擾(rǎo)光的穿透(tòu),從而會幹擾藻類的監測。濁度也可以(yǐ)檢測徑流中帶來的泥沙羽流,有時它也指(zhǐ)標著營養鹽的進入,同時濁度測量也是NitraLED硝酸(suān)鹽氮傳感器準確測量的需要
fDOM 熒光(guāng)溶解有機物(fDOM)是水中有機(jī)物的一小部分(fèn)。在某些環(huán)境中,導致水中有機物含量(liàng)高的條件也可以促進藻類的生長(zhǎng)
總結起(qǐ)來,完整(zhěng)的有害藻華監測可以考慮選(xuǎn)擇的水質參(cān)數應包括:
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