當前我國海洋生態環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環境的各種措施。水質分析儀的作用機制以及作用效果概況, 分析水質分析儀對海洋生態環境保護的重要性。

近些年來, 我國海洋局對于海水的各種構成要素的監測力度逐步增強, 為準確把握海洋環境的動態變化走勢, 海洋局開展了多種監測的工程項目。“十二五”期間, 各項對海洋生態保護的工作戰略方針相繼出臺。根據《2016年中國海洋環境狀況公報》中指出, 我國的海洋生態環境狀態基本穩定, 符合第一類海水水質標準的海域面積對比往年為增長態勢。但是不可否認的是臨近海岸的部分海洋區域污染依然嚴重, 陸地污染源入海排污口達標排放比率為55%, 受到監測的河口、海灣等生態系統76%處于亞、不健康狀態。赤潮、綠潮的災害問題較往年顯著增加。渤海濱海平原地區受到的海水入侵和土壤鹽漬化問題依然嚴重, 砂質海岸部分地區的海岸受到嚴重的侵蝕。由此, 對海洋的各項物質等的監測顯得愈發重要, 亟需發展對海水物質監測的儀器。

1.水質分析儀概述

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

1) 水質分析儀器的簡介:水質分析儀是對水質的分析測量的一種精密型儀器, 能對水體中物質的化學及物理特性 (如相對濃度、含量) 進行監測, 最主要的監測作用是針對水中某些污染物質進行專門化監測。廣泛應用于污染水處理廠、環保部門、水產業、海洋環境監測等。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確濃度。

2) 水質分析儀的種類:水質分析儀分為簡分析、全分析和專項分析三種。簡分析在戶外進行, 分析項目少, 但能夠達到快捷準確的目的, 適用于初步了解水質的主要化學成分, 具體成分需經全分析儀或專項分析儀進行測定, 按照具體情況和項目要求而定。

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

2.水質分析儀的特點分析

經科學的發展, 水中物質逐漸被探索, 其物質的多樣性, 作用特性各異, 同時又因環境差異造成各種作用效果, 使水質分析儀亟需得到改進。簡單概括, 它具有以下幾個特點:

2.1 工作原理多樣性

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

水質分析要求測定的參數很多, 如電導率、渾濁率、p H值以及鈉、聯氨、硅、殘余氯、溶解氧和其他化合物或離子的含量。與此相應, 必須采用適當的分析方式和測量儀器。目前水質監測技術多樣, 大體上分為化學方法和物理方法——其中主要應用的有原子光譜技術、分子光譜技術、電化學分析技術、色譜分析技術、流動注射分析技法、生物傳感器、生物指示器和生物標識器。通過各種工作原理分析各物質成分及含量, 涉及測量種類多。新技術的發展極大提高水質分析的廣度。

表1 我國海洋水質監測指標

2.2 精確性

海水各元素物質處于動態變化之中, 其濃度及含量對環境造成的影響各異。以赤潮為例, 其形成和發展在物質方面的要素包括營養鹽 (如氮、磷) 、微量元素 (如鐵和錳) 、維生素及某些特殊有機物 (如蛋白質) 。海水綜合質量總體是否處于污染水平或富營養化狀態, 溫度、光照、降水等外部環境因素所造成的變化均需水質分析儀的協助進行分析判定。水質分析儀從另一方面分為常規分析儀、實驗室大型分析儀和自動化分析儀、現場分析儀。其作用效果與特點各異, 以合理的監測技術手段 (如火花質譜分析技術是監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方面的局限性。此外, 我國制造工藝能力加強, 儀器的制造方式得以改善, 極大提高其精確性, 也直接為水質分析儀的精密度提供強有力的科技前提。目前對大多數物質的監測誤差能控制在國家標準范圍內, 市場上普遍水質分析儀誤差氨氮為±5%、p H為±0.2等, 體現其精確性及穩定性。

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的變化之中, 變化的結果往往會對環境即時造成危害。因此, 在進行處理水污染工作時, 有必要對受污染的水域內各成分進行快速檢測與分析, 及時為污染水處理工作提供重要的數據參考。社會的不斷發展要求科技技術水平要相應地提高, 各種類型的水質分析儀接受研發與改善, 在處理各方面高要求的問題上都可以比較好地完成, 如現今市場上存在的在線水質闡發儀器應運而生, 為在水質監測中做到保持較高的正確度并具有及時性提供強有力的科技后盾。

3.水質分析儀對海洋生態環境保護的作用

3.1 海洋生態環境保護的前提

海洋環境監測工作通常包括監測方案的設計、現場取樣、分析處理樣本、獲取整理數據、分析并制定策略等過程, 根據水質分析儀的作用機制, 主要體現在現場采樣到數據收集與處理, 表明水質分析儀處于海洋環境監測中及其重要的一環, 是最為前提的要素。水質分析儀的合理使用, 保證了監測的正常運行, 實現設計方案的實踐, 也為后續的分析綜合等過程提供有力的數據支撐, 是對海洋生態環境保護的前提之一。

3.2 評價海洋環境, 提供信息

根據國家制定的環境質量標準, 水質分析儀可通過觀察分析不同地方、時間的數據來評價海洋環境質量;水質分析儀不斷發展, 現已成為精密型儀器設備, 各種數據的監測分析誤差可控制在5%以下 (即國標范圍內) 。為當前水質是否符合國家標準提供強有力的數據參考;另外環境質量標準涉及多方面, 目前水質分析儀可監測分析出電導率、p H值以及鈉、聯氨、溶解氧和其他化合物或離子的含量等, 特別是多參數水質分析儀的發展, 為實現同時檢測多種物質的效用機制提供技術支撐。結合參考國家環境質量標準, 進而評價海洋環境;從另一個角度來看, 可為公眾用海和海產品安全提供各種相關信息, 避免人類活動受影響, 促進人與海洋協調共存。

3.3“防”、“治”結合

在運用水質分析儀時, 應能夠劃定海洋生態環境問題“熱點”區域, 向該熱點區域進行警示作用。因水質分析儀具有準確性以及及時反饋性的特點, 可及時準確了解海洋環境的動態變化程度。以赤潮 (綠潮) 為例, 通過運用水質分析儀, 掌握我國管轄海域赤潮發生在不同時間、空間、環境的狀態下所產生的準確溫度、p H、各種離子等熱點問題的變化, 研究分析發現出赤潮產生的最適溫度、p H等各種要素, 可在赤潮發生前作出預防性措施, 降低或直接人工干預改變赤潮發生的最適狀態, 從而阻止赤潮發生, 或在赤潮發生時作出適應性應急措施, 將損失降到最低, 從“防”和“治”兩方面保護海洋生態環境, 維持海洋生態環境的良好發展。

3.4 深入研究, 制定對策

水質分析儀得出的結果能夠反映海洋環境質量的基本狀況, 可作為海洋環境保護決策制定的參考數據以及采取環保措施后海洋環境的變化的趨勢評估。觀察思考水質分析儀得出的各項數據并對其進行邏輯性分析, 可深入了解海洋生態系統狀況, 及人類活動對其影響, 為評估海洋生態環境現狀和趨勢、制定合理的海洋生態環境保護對策提供幫助。

3.5 充分發揮水質分析儀的能動作用, 促進海洋發展

目前的水質分析儀很多都是高精密度儀器, 如利用火花質譜分析技術等較為先進的技術, 對海洋水質進行分析, 查看其超微量元素在海洋環境中的濃度、含量, 進一步分析其對海洋環境的影響機制, 探索對海洋生態環境、漁業等是否存在潛在的促進作用, 要盡可能地發揮水質分析儀的能動作用;此外, 未來高質量的分析儀是發展方向和前提, 且多功能集成, 自動監測和系統化成為水質分析儀主要發展趨勢, 微機的應用需要進一步被探索出新的道路, 將其更合理地應用于海洋環境方面, 促進海洋生態環境的健康有序發展。

4.結語

到目前為止, 水質分析儀的科技不斷創新, 分析儀的工作原理持續改進, 逐步呈現多元化局面, 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”期間加強了對海洋生態環境保護方面的重視力度, 旨在追求人與自然和諧共處的美好愿望。因此, 新的方向指導新的發展趨勢——在不斷發展與更新水質分析儀的基礎上, 還需關注新興技術及運作方式, 新技術與新方式的結合, 往往能造就出強大的發展潛力, 充分發揮水質分析儀的能動作用, 對技術進行更深入的研究, 不斷促進海洋的健康發展, 以更好地達到保護海洋生態環境目的。