当前我国海洋生态环境存在着不同程度的恶化, 亟需引起重视以及做出改善海洋生态环境的各种措施。水质分析仪的作用机制以及作用效果概况, 分析水质分析仪对海洋生态环境保护的重要性。

近些年来, 我国海洋局对于海水的各种构成要素的监测力度逐步增强, 为准确把握海洋环境的动态变化走势, 海洋局开展了多种监测的工程项目。“十二五”期间, 各项对海洋生态保护的工作战略方针相继出台。根据《2016年中国海洋环境状况公报》中指出, 我国的海洋生态环境状态基本稳定, 符合第一类海水水质标准的海域面积对比往年为增长态势。但是不可否认的是临近海岸的部分海洋区域污染依然严重, 陆地污染源入海排污口达标排放比率为55%, 受到监测的河口、海湾等生态系统76%处于亚、不健康状态。赤潮、绿潮的灾害问题较往年显著增加。渤海滨海平原地区受到的海水入侵和土壤盐渍化问题依然严重, 砂质海岸部分地区的海岸受到严重的侵蚀。由此, 对海洋的各项物质等的监测显得愈发重要, 亟需发展对海水物质监测的仪器。

1.水质分析仪概述

近年来, 国家在海洋环境保护方面的力度不断加强、水利工程事业飞速发展、人们深入了解并接受可持续发展理念, 环境保护意识明显提升及追求高质量水资源。以上均表现对水质监测和分析项目的迫切需要, 其在精确性、快速性和在线监测性质方面的要求是追求水资源健康发展的一个重要前进方向。同时, 随着科技的发展, 水质分析技术在仪器的自动化和衡量有机物污染物程度能力方面也显著提升, 生物技术的深入研究为水质监测分析仪器拓展了新的发展空间。

1) 水质分析仪器的简介:水质分析仪是对水质的分析测量的一种精密型仪器, 能对水体中物质的化学及物理特性 (如相对浓度、含量) 进行监测, 最主要的监测作用是针对水中某些污染物质进行专门化监测。广泛应用于污染水处理厂、环保部门、水产业、海洋环境监测等。能简单、快捷地定量出检测水中各类盐、金属离子等各种污染物的准确浓度。

2) 水质分析仪的种类:水质分析仪分为简分析、全分析和专项分析三种。简分析在户外进行, 分析项目少, 但能够达到快捷准确的目的, 适用于初步了解水质的主要化学成分, 具体成分需经全分析仪或专项分析仪进行测定, 按照具体情况和项目要求而定。

3) 水质分析仪的发展:随着我国微型计算机的发展, 许多产品正向着智能化方向发展, 水质分析仪作为精密型设备也需与时俱进。另水质分析仪在各领域均有突出的改进, 高质量分析仪是发展的方向和前提, 而多功能集成, 自动监测和系统化则将成为水质分析仪的主要发展趋势。

2.水质分析仪的特点分析

经科学的发展, 水中物质逐渐被探索, 其物质的多样性, 作用特性各异, 同时又因环境差异造成各种作用效果, 使水质分析仪亟需得到改进。简单概括, 它具有以下几个特点:

2.1 工作原理多样性

海水污染物多种多样, 可从物质方面探究, 如有毒金属、农药、氰化物等;深究为元素方面, 如磷、氮等造成海水富营养化的物质。不同的物质对海洋具有不一样的影响, 有好有坏, 因此水质分析仪需要做到全面化, 对不同物质作出相应的监测方式。

水质分析要求测定的参数很多, 如电导率、浑浊率、p H值以及钠、联氨、硅、残余氯、溶解氧和其他化合物或离子的含量。与此相应, 必须采用适当的分析方式和测量仪器。目前水质监测技术多样, 大体上分为化学方法和物理方法——其中主要应用的有原子光谱技术、分子光谱技术、电化学分析技术、色谱分析技术、流动注射分析技法、生物传感器、生物指示器和生物标识器。通过各种工作原理分析各物质成分及含量, 涉及测量种类多。新技术的发展极大提高水质分析的广度。

表1 我国海洋水质监测指标

2.2 精确性

海水各元素物质处于动态变化之中, 其浓度及含量对环境造成的影响各异。以赤潮为例, 其形成和发展在物质方面的要素包括营养盐 (如氮、磷) 、微量元素 (如铁和锰) 、维生素及某些特殊有机物 (如蛋白质) 。海水综合质量总体是否处于污染水平或富营养化状态, 温度、光照、降水等外部环境因素所造成的变化均需水质分析仪的协助进行分析判定。水质分析仪从另一方面分为常规分析仪、实验室大型分析仪和自动化分析仪、现场分析仪。其作用效果与特点各异, 以合理的监测技术手段 (如火花质谱分析技术是监测天然水中超微量元素最有效的方法之一) 可降低分析仪在技术方面的局限性。此外, 我国制造工艺能力加强, 仪器的制造方式得以改善, 极大提高其精确性, 也直接为水质分析仪的精密度提供强有力的科技前提。目前对大多数物质的监测误差能控制在国家标准范围内, 市场上普遍水质分析仪误差氨氮为±5%、p H为±0.2等, 体现其精确性及稳定性。

3.3即时性

天然水域里废水源泉相对较多、较广, 其组分较庞大, 且各组分含量常处于相对动态的变化之中, 变化的结果往往会对环境即时造成危害。因此, 在进行处理水污染工作时, 有必要对受污染的水域内各成分进行快速检测与分析, 及时为污染水处理工作提供重要的数据参考。社会的不断发展要求科技技术水平要相应地提高, 各种类型的水质分析仪接受研发与改善, 在处理各方面高要求的问题上都可以比较好地完成, 如现今市场上存在的在线水质阐发仪器应运而生, 为在水质监测中做到保持较高的正确度并具有及时性提供强有力的科技后盾。

3.水质分析仪对海洋生态环境保护的作用

3.1 海洋生态环境保护的前提

海洋环境监测工作通常包括监测方案的设计、现场取样、分析处理样本、获取整理数据、分析并制定策略等过程, 根据水质分析仪的作用机制, 主要体现在现场采样到数据收集与处理, 表明水质分析仪处于海洋环境监测中及其重要的一环, 是最为前提的要素。水质分析仪的合理使用, 保证了监测的正常运行, 实现设计方案的实践, 也为后续的分析综合等过程提供有力的数据支撑, 是对海洋生态环境保护的前提之一。

3.2 评价海洋环境, 提供信息

根据国家制定的环境质量标准, 水质分析仪可通过观察分析不同地方、时间的数据来评价海洋环境质量;水质分析仪不断发展, 现已成为精密型仪器设备, 各种数据的监测分析误差可控制在5%以下 (即国标范围内) 。为当前水质是否符合国家标准提供强有力的数据参考;另外环境质量标准涉及多方面, 目前水质分析仪可监测分析出电导率、p H值以及钠、联氨、溶解氧和其他化合物或离子的含量等, 特别是多参数水质分析仪的发展, 为实现同时检测多种物质的效用机制提供技术支撑。结合参考国家环境质量标准, 进而评价海洋环境;从另一个角度来看, 可为公众用海和海产品安全提供各种相关信息, 避免人类活动受影响, 促进人与海洋协调共存。

3.3“防”、“治”结合

在运用水质分析仪时, 应能够划定海洋生态环境问题“热点”区域, 向该热点区域进行警示作用。因水质分析仪具有准确性以及及时反馈性的特点, 可及时准确了解海洋环境的动态变化程度。以赤潮 (绿潮) 为例, 通过运用水质分析仪, 掌握我国管辖海域赤潮发生在不同时间、空间、环境的状态下所产生的准确温度、p H、各种离子等热点问题的变化, 研究分析发现出赤潮产生的最适温度、p H等各种要素, 可在赤潮发生前作出预防性措施, 降低或直接人工干预改变赤潮发生的最适状态, 从而阻止赤潮发生, 或在赤潮发生时作出适应性应急措施, 将损失降到最低, 从“防”和“治”两方面保护海洋生态环境, 维持海洋生态环境的良好发展。

3.4 深入研究, 制定对策

水质分析仪得出的结果能够反映海洋环境质量的基本状况, 可作为海洋环境保护决策制定的参考数据以及采取环保措施后海洋环境的变化的趋势评估。观察思考水质分析仪得出的各项数据并对其进行逻辑性分析, 可深入了解海洋生态系统状况, 及人类活动对其影响, 为评估海洋生态环境现状和趋势、制定合理的海洋生态环境保护对策提供帮助。

3.5 充分发挥水质分析仪的能动作用, 促进海洋发展

目前的水质分析仪很多都是高精密度仪器, 如利用火花质谱分析技术等较为先进的技术, 对海洋水质进行分析, 查看其超微量元素在海洋环境中的浓度、含量, 进一步分析其对海洋环境的影响机制, 探索对海洋生态环境、渔业等是否存在潜在的促进作用, 要尽可能地发挥水质分析仪的能动作用;此外, 未来高质量的分析仪是发展方向和前提, 且多功能集成, 自动监测和系统化成为水质分析仪主要发展趋势, 微机的应用需要进一步被探索出新的道路, 将其更合理地应用于海洋环境方面, 促进海洋生态环境的健康有序发展。

4.结语

到目前为止, 水质分析仪的科技不断创新, 分析仪的工作原理持续改进, 逐步呈现多元化局面, 其广度与深度也不断增加, 可处理多方面问题。但面对我国日渐突显的水资源短缺、海水污染等问题, 固步自封并不可取, 我国在“十二五”期间加强了对海洋生态环境保护方面的重视力度, 旨在追求人与自然和谐共处的美好愿望。因此, 新的方向指导新的发展趋势——在不断发展与更新水质分析仪的基础上, 还需关注新兴技术及运作方式, 新技术与新方式的结合, 往往能造就出强大的发展潜力, 充分发挥水质分析仪的能动作用, 对技术进行更深入的研究, 不断促进海洋的健康发展, 以更好地达到保护海洋生态环境目的。