當(dāng)前我國海洋生態(tài)環(huán)境存在著不同程度的惡化, 亟需引起重視以及做出改善海洋生態(tài)環(huán)境的各種措施。水質(zhì)分析儀的作用機(jī)制以及作用效果概況, 分析水質(zhì)分析儀對海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要性。

近些年來, 我國海洋局對于海水的各種構(gòu)成要素的監(jiān)測力度逐步增強(qiáng), 為準(zhǔn)確把握海洋環(huán)境的動態(tài)變化走勢, 海洋局開展了多種監(jiān)測的工程項目。“十二五”期間, 各項對海洋生態(tài)保護(hù)的工作戰(zhàn)略方針相繼出臺。根據(jù)《2016年中國海洋環(huán)境狀況公報》中指出, 我國的海洋生態(tài)環(huán)境狀態(tài)基本穩(wěn)定, 符合第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的海域面積對比往年為增長態(tài)勢。但是不可否認(rèn)的是臨近海岸的部分海洋區(qū)域污染依然嚴(yán)重, 陸地污染源入海排污口達(dá)標(biāo)排放比率為55%, 受到監(jiān)測的河口、海灣等生態(tài)系統(tǒng)76%處于亞、不健康狀態(tài)。赤潮、綠潮的災(zāi)害問題較往年顯著增加。渤海濱海平原地區(qū)受到的海水入侵和土壤鹽漬化問題依然嚴(yán)重, 砂質(zhì)海岸部分地區(qū)的海岸受到嚴(yán)重的侵蝕。由此, 對海洋的各項物質(zhì)等的監(jiān)測顯得愈發(fā)重要, 亟需發(fā)展對海水物質(zhì)監(jiān)測的儀器。

1.水質(zhì)分析儀概述

近年來, 國家在海洋環(huán)境保護(hù)方面的力度不斷加強(qiáng)、水利工程事業(yè)飛速發(fā)展、人們深入了解并接受可持續(xù)發(fā)展理念, 環(huán)境保護(hù)意識明顯提升及追求高質(zhì)量水資源。以上均表現(xiàn)對水質(zhì)監(jiān)測和分析項目的迫切需要, 其在精確性、快速性和在線監(jiān)測性質(zhì)方面的要求是追求水資源健康發(fā)展的一個重要前進(jìn)方向。同時, 隨著科技的發(fā)展, 水質(zhì)分析技術(shù)在儀器的自動化和衡量有機(jī)物污染物程度能力方面也顯著提升, 生物技術(shù)的深入研究為水質(zhì)監(jiān)測分析儀器拓展了新的發(fā)展空間。

1) 水質(zhì)分析儀器的簡介:水質(zhì)分析儀是對水質(zhì)的分析測量的一種精密型儀器, 能對水體中物質(zhì)的化學(xué)及物理特性 (如相對濃度、含量) 進(jìn)行監(jiān)測, 最主要的監(jiān)測作用是針對水中某些污染物質(zhì)進(jìn)行專門化監(jiān)測。廣泛應(yīng)用于污染水處理廠、環(huán)保部門、水產(chǎn)業(yè)、海洋環(huán)境監(jiān)測等。能簡單、快捷地定量出檢測水中各類鹽、金屬離子等各種污染物的準(zhǔn)確濃度。

2) 水質(zhì)分析儀的種類:水質(zhì)分析儀分為簡分析、全分析和專項分析三種。簡分析在戶外進(jìn)行, 分析項目少, 但能夠達(dá)到快捷準(zhǔn)確的目的, 適用于初步了解水質(zhì)的主要化學(xué)成分, 具體成分需經(jīng)全分析儀或?qū)ｍ椃治鰞x進(jìn)行測定, 按照具體情況和項目要求而定。

3) 水質(zhì)分析儀的發(fā)展:隨著我國微型計算機(jī)的發(fā)展, 許多產(chǎn)品正向著智能化方向發(fā)展, 水質(zhì)分析儀作為精密型設(shè)備也需與時俱進(jìn)。另水質(zhì)分析儀在各領(lǐng)域均有突出的改進(jìn), 高質(zhì)量分析儀是發(fā)展的方向和前提, 而多功能集成, 自動監(jiān)測和系統(tǒng)化則將成為水質(zhì)分析儀的主要發(fā)展趨勢。

2.水質(zhì)分析儀的特點(diǎn)分析

經(jīng)科學(xué)的發(fā)展, 水中物質(zhì)逐漸被探索, 其物質(zhì)的多樣性, 作用特性各異, 同時又因環(huán)境差異造成各種作用效果, 使水質(zhì)分析儀亟需得到改進(jìn)。簡單概括, 它具有以下幾個特點(diǎn):

2.1 工作原理多樣性

海水污染物多種多樣, 可從物質(zhì)方面探究, 如有毒金屬、農(nóng)藥、氰化物等;深究為元素方面, 如磷、氮等造成海水富營養(yǎng)化的物質(zhì)。不同的物質(zhì)對海洋具有不一樣的影響, 有好有壞, 因此水質(zhì)分析儀需要做到全面化, 對不同物質(zhì)作出相應(yīng)的監(jiān)測方式。

水質(zhì)分析要求測定的參數(shù)很多, 如電導(dǎo)率、渾濁率、p H值以及鈉、聯(lián)氨、硅、殘余氯、溶解氧和其他化合物或離子的含量。與此相應(yīng), 必須采用適當(dāng)?shù)姆治龇绞胶蜏y量儀器。目前水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)多樣, 大體上分為化學(xué)方法和物理方法——其中主要應(yīng)用的有原子光譜技術(shù)、分子光譜技術(shù)、電化學(xué)分析技術(shù)、色譜分析技術(shù)、流動注射分析技法、生物傳感器、生物指示器和生物標(biāo)識器。通過各種工作原理分析各物質(zhì)成分及含量, 涉及測量種類多。新技術(shù)的發(fā)展極大提高水質(zhì)分析的廣度。

表1 我國海洋水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)

2.2 精確性

海水各元素物質(zhì)處于動態(tài)變化之中, 其濃度及含量對環(huán)境造成的影響各異。以赤潮為例, 其形成和發(fā)展在物質(zhì)方面的要素包括營養(yǎng)鹽 (如氮、磷) 、微量元素 (如鐵和錳) 、維生素及某些特殊有機(jī)物 (如蛋白質(zhì)) 。海水綜合質(zhì)量總體是否處于污染水平或富營養(yǎng)化狀態(tài), 溫度、光照、降水等外部環(huán)境因素所造成的變化均需水質(zhì)分析儀的協(xié)助進(jìn)行分析判定。水質(zhì)分析儀從另一方面分為常規(guī)分析儀、實(shí)驗室大型分析儀和自動化分析儀、現(xiàn)場分析儀。其作用效果與特點(diǎn)各異, 以合理的監(jiān)測技術(shù)手段 (如火花質(zhì)譜分析技術(shù)是監(jiān)測天然水中超微量元素最有效的方法之一) 可降低分析儀在技術(shù)方面的局限性。此外, 我國制造工藝能力加強(qiáng), 儀器的制造方式得以改善, 極大提高其精確性, 也直接為水質(zhì)分析儀的精密度提供強(qiáng)有力的科技前提。目前對大多數(shù)物質(zhì)的監(jiān)測誤差能控制在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi), 市場上普遍水質(zhì)分析儀誤差氨氮為±5%、p H為±0.2等, 體現(xiàn)其精確性及穩(wěn)定性。

3.3即時性

天然水域里廢水源泉相對較多、較廣, 其組分較龐大, 且各組分含量常處于相對動態(tài)的變化之中, 變化的結(jié)果往往會對環(huán)境即時造成危害。因此, 在進(jìn)行處理水污染工作時, 有必要對受污染的水域內(nèi)各成分進(jìn)行快速檢測與分析, 及時為污染水處理工作提供重要的數(shù)據(jù)參考。社會的不斷發(fā)展要求科技技術(shù)水平要相應(yīng)地提高, 各種類型的水質(zhì)分析儀接受研發(fā)與改善, 在處理各方面高要求的問題上都可以比較好地完成, 如現(xiàn)今市場上存在的在線水質(zhì)闡發(fā)儀器應(yīng)運(yùn)而生, 為在水質(zhì)監(jiān)測中做到保持較高的正確度并具有及時性提供強(qiáng)有力的科技后盾。

3.水質(zhì)分析儀對海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的作用

3.1 海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的前提

海洋環(huán)境監(jiān)測工作通常包括監(jiān)測方案的設(shè)計、現(xiàn)場取樣、分析處理樣本、獲取整理數(shù)據(jù)、分析并制定策略等過程, 根據(jù)水質(zhì)分析儀的作用機(jī)制, 主要體現(xiàn)在現(xiàn)場采樣到數(shù)據(jù)收集與處理, 表明水質(zhì)分析儀處于海洋環(huán)境監(jiān)測中及其重要的一環(huán), 是最為前提的要素。水質(zhì)分析儀的合理使用, 保證了監(jiān)測的正常運(yùn)行, 實(shí)現(xiàn)設(shè)計方案的實(shí)踐, 也為后續(xù)的分析綜合等過程提供有力的數(shù)據(jù)支撐, 是對海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的前提之一。

3.2 評價海洋環(huán)境, 提供信息

根據(jù)國家制定的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn), 水質(zhì)分析儀可通過觀察分析不同地方、時間的數(shù)據(jù)來評價海洋環(huán)境質(zhì)量;水質(zhì)分析儀不斷發(fā)展, 現(xiàn)已成為精密型儀器設(shè)備, 各種數(shù)據(jù)的監(jiān)測分析誤差可控制在5%以下 (即國標(biāo)范圍內(nèi)) 。為當(dāng)前水質(zhì)是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)參考;另外環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)涉及多方面, 目前水質(zhì)分析儀可監(jiān)測分析出電導(dǎo)率、p H值以及鈉、聯(lián)氨、溶解氧和其他化合物或離子的含量等, 特別是多參數(shù)水質(zhì)分析儀的發(fā)展, 為實(shí)現(xiàn)同時檢測多種物質(zhì)的效用機(jī)制提供技術(shù)支撐。結(jié)合參考國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn), 進(jìn)而評價海洋環(huán)境;從另一個角度來看, 可為公眾用海和海產(chǎn)品安全提供各種相關(guān)信息, 避免人類活動受影響, 促進(jìn)人與海洋協(xié)調(diào)共存。

3.3“防”、“治”結(jié)合

在運(yùn)用水質(zhì)分析儀時, 應(yīng)能夠劃定海洋生態(tài)環(huán)境問題“熱點(diǎn)”區(qū)域, 向該熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行警示作用。因水質(zhì)分析儀具有準(zhǔn)確性以及及時反饋性的特點(diǎn), 可及時準(zhǔn)確了解海洋環(huán)境的動態(tài)變化程度。以赤潮 (綠潮) 為例, 通過運(yùn)用水質(zhì)分析儀, 掌握我國管轄海域赤潮發(fā)生在不同時間、空間、環(huán)境的狀態(tài)下所產(chǎn)生的準(zhǔn)確溫度、p H、各種離子等熱點(diǎn)問題的變化, 研究分析發(fā)現(xiàn)出赤潮產(chǎn)生的最適溫度、p H等各種要素, 可在赤潮發(fā)生前作出預(yù)防性措施, 降低或直接人工干預(yù)改變赤潮發(fā)生的最適狀態(tài), 從而阻止赤潮發(fā)生, 或在赤潮發(fā)生時作出適應(yīng)性應(yīng)急措施, 將損失降到最低, 從“防”和“治”兩方面保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境, 維持海洋生態(tài)環(huán)境的良好發(fā)展。

3.4 深入研究, 制定對策

水質(zhì)分析儀得出的結(jié)果能夠反映海洋環(huán)境質(zhì)量的基本狀況, 可作為海洋環(huán)境保護(hù)決策制定的參考數(shù)據(jù)以及采取環(huán)保措施后海洋環(huán)境的變化的趨勢評估。觀察思考水質(zhì)分析儀得出的各項數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行邏輯性分析, 可深入了解海洋生態(tài)系統(tǒng)狀況, 及人類活動對其影響, 為評估海洋生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀和趨勢、制定合理的海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)對策提供幫助。

3.5 充分發(fā)揮水質(zhì)分析儀的能動作用, 促進(jìn)海洋發(fā)展

目前的水質(zhì)分析儀很多都是高精密度儀器, 如利用火花質(zhì)譜分析技術(shù)等較為先進(jìn)的技術(shù), 對海洋水質(zhì)進(jìn)行分析, 查看其超微量元素在海洋環(huán)境中的濃度、含量, 進(jìn)一步分析其對海洋環(huán)境的影響機(jī)制, 探索對海洋生態(tài)環(huán)境、漁業(yè)等是否存在潛在的促進(jìn)作用, 要盡可能地發(fā)揮水質(zhì)分析儀的能動作用;此外, 未來高質(zhì)量的分析儀是發(fā)展方向和前提, 且多功能集成, 自動監(jiān)測和系統(tǒng)化成為水質(zhì)分析儀主要發(fā)展趨勢, 微機(jī)的應(yīng)用需要進(jìn)一步被探索出新的道路, 將其更合理地應(yīng)用于海洋環(huán)境方面, 促進(jìn)海洋生態(tài)環(huán)境的健康有序發(fā)展。

4.結(jié)語

到目前為止, 水質(zhì)分析儀的科技不斷創(chuàng)新, 分析儀的工作原理持續(xù)改進(jìn), 逐步呈現(xiàn)多元化局面, 其廣度與深度也不斷增加, 可處理多方面問題。但面對我國日漸突顯的水資源短缺、海水污染等問題, 固步自封并不可取, 我國在“十二五”期間加強(qiáng)了對海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的重視力度, 旨在追求人與自然和諧共處的美好愿望。因此, 新的方向指導(dǎo)新的發(fā)展趨勢——在不斷發(fā)展與更新水質(zhì)分析儀的基礎(chǔ)上, 還需關(guān)注新興技術(shù)及運(yùn)作方式, 新技術(shù)與新方式的結(jié)合, 往往能造就出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?/font>, 充分發(fā)揮水質(zhì)分析儀的能動作用, 對技術(shù)進(jìn)行更深入的研究, 不斷促進(jìn)海洋的健康發(fā)展, 以更好地達(dá)到保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境目的。