Darba ūdens kvalitātes uzraudzības princips

Ūdens kvalitātes uzraudzības darba princips galvenokārt ir balstīts uz fizikālo, ķīmisko un bioloģisko sensoru tehnoloģijām, un tā novērtē ūdens kvalitāti, nosakot īpašus parametrus ūdens paraugos. Šie ir vairāki izplatīti darba principi:

‌Elektroķīmiskā metode‌: Piemērots tādu parametru kā pH, izšķīdušā skābekļa, vadītspējas un smago metālu noteikšanai. Elektroķīmiskie sensori saskaras ar ūdens paraugiem caur elektrodiem un mēra elektrisko signālu izmaiņas, lai secinātu ūdens kvalitātes parametrus. Piemēram, pH noteikšana izmanto stikla elektrodu, lai izmērītu potenciālo starpību, ko rada ūdeņraža jonu koncentrācija; Izšķīdušā skābekļa noteikšana izmanto Clark elektrodu, skābeklis iziet cauri plēvei un reaģē ar elektrodu, lai radītu strāvu, un strāvas intensitāte ir proporcionāla izšķīdušā skābekļa koncentrācijai; Vadītspējas noteikšana mēra pretestību starp diviem elektrodiem, lai secinātu ūdens vadītspēju, atspoguļojot kopējo jonu daudzumu ūdenī; Smago metālu noteikšana izmanto voltammetriju, bagātinot metāla jonus, izmantojot elektrolīzi, un mērot to oksidācijas strāvu.

‌OPTISKĀ METODE‌: Piemērots tādu parametru kā duļķainības, hromatiskuma, ķīmiskā skābekļa pieprasījuma (COD) un amonjaka slāpekļa noteikšanai. Piesārņotāju koncentrācijas noteikšanai tiek izmantota mijiedarbība starp gaismas un ūdens paraugiem (absorbcija, izkliede, fluorescence). Piemēram, duļķainības noteikšana izmanto 90 grādu izkliedētu gaismas metodi, lai izmērītu gaismas izkliedes intensitāti ar suspendētām daļiņām ūdenī; COD noteikšanā tiek izmantota UV redzama spektrofotometrija, un absorbciju noteiktā viļņa garumā mēra pēc tam, kad ūdens paraugs reaģē ar oksidantu; Fluorescences metodi izmanto, lai noteiktu noteiktas organiskās vielas (piemēram, naftas piesārņotājus), un to intensitāte ir saistīta ar koncentrāciju.

‌Biosensor metode‌: piemērojams tādiem parametriem kā toksicitāte un mikrobu noteikšana. Piesārņotājiem izmantojiet bioloģisko molekulu (fermentu, antivielu, DNS) vai dzīvu organismu (piemēram, gaismas baktēriju) specifisko reakciju uz piesārņotājiem. Piemēram, BSP noteikšana patērē skābekli, sadaloties organiskajām vielām ar mikroorganismiem un mēra skābekļa satura izmaiņas; Toksicitātes noteikšanā tiek izmantotas gaismas baktērijas (piemēram, vibrio fischeri), un piesārņotāji kavē to luminiscences intensitāti; Escherichia coli noteikšana izmanto fermenta substrāta metodi vai PCR tehnoloģiju.

‌Shromatogrāfija/masas spektrometrija‌: piemērojams tādu parametru kā organisko piesārņotāju un pesticīdu atlieku noteikšanai. Augstas klases laboratorijas aprīkojums precīzai sarežģītu piesārņotāju analīzei. Piemēram, gāzes hromatogrāfiju izmanto, lai atdalītu gaistošos organiskos savienojumus, šķidruma hromatogrāfiju izmanto, lai noteiktu nepastāvīgus piesārņotājus, un masas spektrometrija identificē piesārņotāju veidus, izmantojot molekulāro fragmentu masas uzlādes attiecību.

‌Sensor Fusion Technology‌: Mūsdienu ūdens kvalitāte monitori bieži apvieno vairākus sensorus un reālā laikā pārsūtīt datus, izmantojot lietu internetu (IoT). Piemēram, vairāku parametru ūdens kvalitātes uzraudzības stacijas vienlaikus mēra tādus parametrus kā pH, do, duļķainība, temperatūra un redoksa potenciāls, un izmanto lielo datu analīzi, lai prognozētu ūdens kvalitāti‌.