摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境的破壞和環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越突出，人們生活環(huán)境的質(zhì)量也在不斷的惡化，在這種情況下環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，也逐漸成為了學(xué)者非常重視的課題。本文主要講述了現(xiàn)在環(huán)境監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，主要有大氣和水方面的環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)評(píng)職論文,期刊征稿,在線監(jiān)測(cè),環(huán)境監(jiān)測(cè),技術(shù)

　　近年來(lái)，環(huán)境與資源約束瓶頸加大，環(huán)境污染呈加劇蔓延趨勢(shì)，新污染物質(zhì)和持久性有機(jī)污染物的危害逐步顯現(xiàn)，生態(tài)與環(huán)境問(wèn)題變得更加復(fù)雜，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)更加巨大，環(huán)境問(wèn)題引起了國(guó)家的高度重視。而環(huán)境自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)也為良好的保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)，提供了有力的保證，這項(xiàng)技術(shù)在全國(guó)各地區(qū)普遍推廣的同時(shí)，也在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，值得每位熱愛(ài)環(huán)保的同仁去思考解決這些問(wèn)題。下面介紹幾種在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，以供同行參考。

　　一、 污水COD在線監(jiān)測(cè)的分類(lèi)及工作原理

　　污水COD的在線監(jiān)測(cè)方法按采用氧化劑的不同可分為：重鉻酸鉀法(CODCr)、高錳酸鉀指數(shù)法、臭氧法、羥基自由基法等。根據(jù)工作原理的不同，可分為化學(xué)法、電化學(xué)法、光譜法和生物法四類(lèi)。化學(xué)法基于外加氧化劑K，Cr20，KMnO。或O，與水中有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng);電化學(xué)法是利用電解產(chǎn)生Fe2+與剩余C r“反應(yīng)(庫(kù)侖滴定)或電生羥基自由基直接氧化水有機(jī)物;光譜總體上講，COD在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)思路大體有兩種，一種是模擬傳統(tǒng)濕化學(xué)法的原理，將分析過(guò)程住線化，樣品必須先消解后測(cè)定，多數(shù)COD在線監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)遵循這一思路;另一種則徹底摒棄樣品消解，采用全新的原理進(jìn)行測(cè)定，例如利用電解產(chǎn)物直接與有機(jī)物反應(yīng)、利用生物快速降解有機(jī)物或直接測(cè)定有機(jī)物的紫外吸收光譜等。后一思路是對(duì)COD測(cè)定方法的突破。

　　目前我國(guó)廣泛使用的污水COD的在線監(jiān)測(cè)方法主要是分光光度法和電位滴定法，COD在線監(jiān)測(cè)儀的工作綜合運(yùn)用了流動(dòng)注射技術(shù)，電化學(xué)技術(shù)，現(xiàn)代傳感技術(shù)、自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、現(xiàn)代光機(jī)電技術(shù)，儀器一般包括進(jìn)樣系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)四部分。光度分析法污水COD在線監(jiān)測(cè)儀的工作原理為：載流液(含重鉻酸鉀的稀硫酸)由恒流泵輸送至反應(yīng)管道中，基本裝置流動(dòng)注射分析是基于把一定體積的液體樣本通過(guò)閥切入到一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的由適當(dāng)液體組成的連續(xù)載流中，當(dāng)注入閥將水樣切入反應(yīng)管道中后。試樣帶被載流液推進(jìn)并在推進(jìn)過(guò)程中漸漸擴(kuò)散，樣品和試劑混合。在強(qiáng)酸溶液中，以銀鹽作催化劑，定量的重鉻酸鉀氧化水樣中的還原性物質(zhì)，在一定的消解溫度下，加熱消解一定時(shí)間，六價(jià)鉻被水中還原性物質(zhì)定量還原為三價(jià)鉻，在一定波長(zhǎng)下，用分光光度計(jì)測(cè)定三價(jià)鉻的吸光度，通過(guò)吸光度與水樣COD的線性關(guān)系進(jìn)行定量分析測(cè)定。進(jìn)樣系統(tǒng)由輸液泵、定量館、電磁閥、管路、接門(mén)等組成，完成對(duì)水樣的采集、輸送、試劑混合、廢液排除及反應(yīng)室清洗等功能。反應(yīng)系統(tǒng)主要有加熱單元和反應(yīng)室，完成水樣的消解和反應(yīng)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括單片機(jī)(或工控機(jī))、時(shí)序控制和數(shù)據(jù)處理軟件、鍵盤(pán)和顯示屏等，完成對(duì)在線分析全過(guò)程的控制、數(shù)據(jù)采集與處理、現(xiàn)實(shí)、儲(chǔ)存及打印輸出。

　　污水COD在線監(jiān)測(cè)儀電位滴定法的工作原理是在強(qiáng)酸溶液中，以銀鹽作催化劑，鉬氯酸、硫酸鋁鉀作助催化劑，經(jīng)恒溫密閉消解一定時(shí)間后，用硫酸亞鐵銨滴定水樣中未被還原的重鉻酸鉀，由消耗的硫酸亞鐵銨的量換算成消耗氧的質(zhì)量濃度。就其反應(yīng)過(guò)程來(lái)看，氧化劑濃度、反應(yīng)液的酸度。消解時(shí)間，消解溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果影響較大。而消解時(shí)間、消解溫度、曲線的有效取值區(qū)間要視不同水質(zhì)、消解反應(yīng)難易程度及污染物濃度正常變化范圍而具體確定，測(cè)試方法較光度分析法復(fù)雜，需要消耗較多的化學(xué)試劑。

　　二、pH值在線檢測(cè)系統(tǒng)

　　1.工作原理

　　系統(tǒng)核心部件是pH值信號(hào)采集裝置和信號(hào)處理控制裝置。系統(tǒng)根據(jù)pH檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的pH值信號(hào)，將輸出檢測(cè)信號(hào)至中央處理單元，中央處理單元經(jīng)信號(hào)處理單元和運(yùn)算單元后，實(shí)現(xiàn)儀表顯示實(shí)際pH值，并與設(shè)定的pH值進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，自動(dòng)向槽中加減中和液，并采用循環(huán)泵對(duì)槽內(nèi)液體迅速循環(huán)，確保其均勻性，使織物達(dá)到所設(shè)定的pH值。

　　2.關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

　　(1)pH值在線檢測(cè)傳感器的研究和選用;

　　(2)對(duì)pH值算法的分析和研究;

　　(3)對(duì)pH值檢測(cè)信號(hào)處理技術(shù)的研究;

　　(4)溫度對(duì)pH值影響需進(jìn)行溫度補(bǔ)償技術(shù)處理;

　　(5)對(duì)自動(dòng)化控制儀表的開(kāi)發(fā)：

　　(6)儀表采用單片機(jī)智能化設(shè)計(jì)，具有自動(dòng)穩(wěn)零、數(shù)字顯示、超限報(bào)警、變送輸出、電流調(diào)節(jié)輸出或時(shí)間比例輸出、RS485通訊等功能系統(tǒng)測(cè)量精確、穩(wěn)定、運(yùn)行可靠;

　　(7)對(duì)檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究和開(kāi)發(fā);

　　三、水質(zhì)總磷總氮在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

　　1.總氮分析方法

　　在線監(jiān)測(cè)方法：在水樣中加入K2S2O8溶液和NaOH溶液，在85℃下紫外線照射，水樣中含氮化合物被分解成NO3。被消解的水樣冷卻至一定溫度后，分取一部分試樣，加HCl調(diào)節(jié)至pH2~3，然后在220nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度值，并計(jì)算出水中的總氮濃度值。該方法的優(yōu)點(diǎn)是在常壓和低溫條件下進(jìn)行氧化分解。在60℃以上水溶液中，過(guò)硫酸鉀可分解產(chǎn)生硫酸氫鉀和原子態(tài)氧，硫酸氫鉀在溶液中離解而產(chǎn)生氫離子，故在氫氧化鈉的堿性介質(zhì)中可促使分解過(guò)程趨于完全。分解出的原子態(tài)氧在120～124℃條件下，可使水樣中含氮化合物的氮元素轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。并且在此過(guò)程中有機(jī)物同時(shí)被氧化分解。可用紫外分光光度法于波長(zhǎng)220nm和275nm處，分別測(cè)出吸光度A220及A275，兩者相減求出校正吸光度A。

　　2.總磷分析方法

　　在線監(jiān)測(cè)方法：采用紫外催化-過(guò)硫酸鉀氧化分光光度法為測(cè)定方法，其理論基礎(chǔ)是光催化氧化技術(shù)，當(dāng)有機(jī)磷吸收紫外光后，原有的C-P鍵被破壞，形成易于測(cè)量的正磷酸鹽成分。在水樣中加入溶液和硫酸溶液，在95℃下紫外線照射，水樣中含磷化合物被分解。試樣冷卻后分取一部分，加入抗壞血酸和鉬酸銨溶液，顯色。然后在700nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度值，并計(jì)算出水中的總磷濃度值。該方法優(yōu)點(diǎn)是可以在常溫常壓下進(jìn)行。在中性條件下用過(guò)硫酸鉀(或硝酸-高氯酸)使試樣消解，將所含磷全部氧化為正磷酸鹽。在酸性介質(zhì)中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng)，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，立即被抗壞血酸還原，生成藍(lán)色的絡(luò)合物。該絡(luò)合物在700nm波長(zhǎng)有較強(qiáng)吸收，通過(guò)測(cè)量吸光度值，計(jì)算出水中的總磷濃度。

　　四、 PTR-MS在線監(jiān)測(cè)大氣揮發(fā)性有機(jī)物

　　利用質(zhì)譜對(duì)VOCs進(jìn)行測(cè)量前，必須把VOCs分子離子化。PTR-MS采用的是軟電離技術(shù)，即利用母體離子與VOCs反應(yīng)，把VOCs分子轉(zhuǎn)換成離子。PTR-MS利用的母體離子是H3O+離子，之所以用H3O+是因?yàn)橐环矫妫琀2O的質(zhì)子親合勢(shì)為7.22eV，而大多數(shù)VOCs的質(zhì)子親合勢(shì)在7~9eV之間，因此H3O+分子可以和大多數(shù)的VOCs(除了CH4和C2H4等少數(shù)有機(jī)物)分子發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng);另一方面，空氣中主要成分 (N2、O2、CO2和AR等)的質(zhì)子親合勢(shì)都小于H2O的質(zhì)子親合勢(shì),因此,它們不會(huì)與H3O+發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。所以，在測(cè)量空氣中的痕量VOCs時(shí) ,H3O是最合適的母體離子。

　　測(cè)量的一般過(guò)程為:離子源產(chǎn)生離子母體H3O+，進(jìn)入充滿(mǎn)空氣的流動(dòng)管，與空氣中的VOC發(fā)生離子-分子反應(yīng)，將VOC離子化為唯一的(VOC)H+離子，產(chǎn)生的離子進(jìn)入流動(dòng)管末端的質(zhì)譜進(jìn)行檢測(cè)。

　　為了消除水團(tuán)簇離子的影響，PTR-MS采用在離子-分子反應(yīng)區(qū)加可調(diào)電場(chǎng)的技術(shù)，當(dāng)離子碰撞的動(dòng)能超過(guò)水團(tuán)簇離子中離子-分子之間的鍵能時(shí)，水團(tuán)簇離子將不會(huì)形成，由此消除水的影響，使得質(zhì)譜圖像非常簡(jiǎn)單，易于對(duì)有機(jī)物的識(shí)別。

　　五、基于紅外光譜和GPRS的大氣有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和氣體濃度紅外檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用基于紅外檢測(cè)技術(shù)、GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和 ARM 技術(shù)，構(gòu)建有害氣體監(jiān)控系統(tǒng)的方案。通過(guò)對(duì)測(cè)試原理和方法的充分論證之后，設(shè)計(jì)了氣體濃度測(cè)試的紅外傳感器;開(kāi)發(fā)了以32位處理器S3C44B0為核心，包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、LED/LCD液晶顯示模塊、GPRS模塊以及鍵盤(pán)模塊在內(nèi)的ARM中央硬件處理平臺(tái);完成了各電路模塊印刷電路板的制作和分步調(diào)試;在ARM集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 ADS1.2下完成了系統(tǒng)的啟動(dòng)代碼和應(yīng)用程序的編寫(xiě)，和上位機(jī)監(jiān)控軟件的編寫(xiě);并結(jié)合硬件電路完成了整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試;最后在實(shí)驗(yàn)室完成了測(cè)試系統(tǒng)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于利用了GPRS網(wǎng)覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速率高、永遠(yuǎn)在線、費(fèi)用低，無(wú)地域限制，節(jié)省巨額建網(wǎng)費(fèi)等優(yōu)勢(shì)，解決了大氣污染的大范圍、實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)問(wèn)題;濃度測(cè)試中采用紅外光譜檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)出的傳感器與傳統(tǒng)的同類(lèi)傳感器相比，具有響應(yīng)速度快、能在惡劣環(huán)境下工作的優(yōu)點(diǎn);系統(tǒng)采用了ARM嵌入式處理器，實(shí)時(shí)性好，可脫機(jī)運(yùn)行，攜帶方便，除了用于大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)，還可推廣到化工、電力、礦山等行業(yè)的危險(xiǎn)氣體檢測(cè)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　環(huán)境監(jiān)測(cè)通過(guò)對(duì)影響環(huán)境質(zhì)量因素的代表值測(cè)定,確定環(huán)境質(zhì)量或污染程度及其變化趨勢(shì)。隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,監(jiān)測(cè)的內(nèi)容也不斷延伸,由對(duì)工業(yè)污染源的監(jiān)測(cè)逐步發(fā)展到對(duì)大環(huán)境的監(jiān)測(cè),即監(jiān)測(cè)的對(duì)象不僅僅是影響環(huán)境質(zhì)量的污染因子,還擴(kuò)展到對(duì)生物、生態(tài)變化的監(jiān)測(cè)。在線監(jiān)測(cè)、監(jiān)督監(jiān)測(cè)在摒棄過(guò)去理化監(jiān)測(cè)弊端的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮理化監(jiān)測(cè)快速準(zhǔn)確的特點(diǎn),增加理化監(jiān)測(cè)單位時(shí)間內(nèi)的監(jiān)測(cè)頻率或提高現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)能力,切實(shí)反映污染排放的全過(guò)程。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]金順平，李建權(quán)，韓海燕等等. PTR-MS在線監(jiān)測(cè)大氣揮發(fā)性有機(jī)物研究進(jìn)展.《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》ISTIC PKU 2007年6期.

　　[2]張健.基于紅外光譜和GPRS的大氣有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究.