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   活動(dòng)鏈接：2013年控制網(wǎng)技術(shù)專題---引領(lǐng)水工業(yè)智能化新時(shí)代 

   供稿：北京安控科技股份有限公司 李振

   【摘要】

   重金屬水污染事件頻發(fā)，治理和監(jiān)測(cè)體系亟待完善，國(guó)家根據(jù)近幾年的頻發(fā)事件已做出了政策方面的指導(dǎo)方向，并將重金屬的監(jiān)測(cè)方案寫入了“十二五”規(guī)劃，并進(jìn)行了量化。市場(chǎng)和政策的雙重推動(dòng)，讓重金屬水污染在線監(jiān)測(cè)正逐步趨向于規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化。

 【正文】

   在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，以環(huán)境換取經(jīng)濟(jì)效益帶來的負(fù)面影響逐漸突顯，重金屬對(duì)環(huán)境的污染以及對(duì)環(huán)境和人類的影響，極為突出。重金屬污染對(duì)人體的危害主要是“三致”，致癌、致疾、致突變，途徑一般是通過生物鏈和生物富集作用，最終進(jìn)入人體。

   重金屬污染一般分為三類：

1) 土壤污染：具有明顯的區(qū)域性，易控制；
2) 水體污染：具有非常強(qiáng)的擴(kuò)散性，難控制；
3) 大氣污染：具有非常強(qiáng)的擴(kuò)散性，但擴(kuò)散范圍有限，易控制。

   其中，水體污染是重金屬污染最嚴(yán)重、最難控制，也是對(duì)環(huán)境和人體危害最大的一種重金屬污染。

   重金屬水污染現(xiàn)狀

   近幾年的重金屬污染事故頻發(fā)，僅發(fā)生的鎘污染事件，就有2005年的廣東北江韶關(guān)段鎘嚴(yán)重超標(biāo)事件，2006年的湘江湖南株洲段鎘污染事故，2009年的湖南省瀏陽(yáng)市鎘污染事件。

   至于其它重金屬污染事件，僅“血鉛超標(biāo)”事件，就已涉及陜西、安徽、河南、湖南、福建、廣東、四川、湖南、江蘇、山東等省。 

   國(guó)家環(huán)保部數(shù)據(jù)顯示，2009年重金屬污染事件致使4035人血鉛超標(biāo)、182人鎘超標(biāo)，引發(fā)32起群體性事件。水質(zhì)重金屬的治理和監(jiān)測(cè)，刻不容緩。

   重金屬水污染在線監(jiān)測(cè)政策

   環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要任務(wù)是及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地獲取環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，客觀反映環(huán)境質(zhì)量狀況和變化趨勢(shì)，及時(shí)跟蹤污染源變化情況，準(zhǔn)確預(yù)警各類潛在的環(huán)境問題，及時(shí)響應(yīng)突發(fā)環(huán)境事件。

   《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》指出，采礦、冶煉、鉛蓄電池、皮革及其制品、化學(xué)原料及其制品五大行業(yè)成為重金屬污染防治的重點(diǎn)行業(yè)，“未來5年，中央財(cái)政將以百億元為單位增加對(duì)重金屬污染防治的投資”。

   《規(guī)劃》列出了內(nèi)蒙古、江蘇、浙江、江西、河南、湖北、湖南、廣東、廣西、四川、云南、陜西、甘肅、青海等全國(guó)14個(gè)重金屬污染綜合防治重點(diǎn)省區(qū)和138個(gè)重點(diǎn)防治區(qū)域。未來5年，國(guó)家計(jì)劃投入750億元，開展重金屬污染綜合防治，重點(diǎn)防治區(qū)域?qū)⒌玫絿?guó)家項(xiàng)目資金的重點(diǎn)支持。

   《規(guī)劃》要求：到 2015 年，重點(diǎn)區(qū)域鉛、汞、鉻、鎘和類金屬砷等重金屬污染物的排放，比 2007 年削減 15%；非重點(diǎn)區(qū)域的重點(diǎn)重金屬污染排放量不超過 2007 年的水平。并首次提出重金屬總量控制的目標(biāo)，這意味著重金屬污染防治將采取總量控制與濃度控制相結(jié)合的思路。據(jù)悉，此次國(guó)家總量控制的重金屬主要有五種，即汞、鉻、鎘、鉛和類金屬砷。

   水中重金屬在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)進(jìn)展

   市場(chǎng)的需求，政策的指導(dǎo)，必將推動(dòng)重金屬在線監(jiān)測(cè)儀器市場(chǎng)的革新與進(jìn)步，并逐步趨于規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化。重金屬在線監(jiān)測(cè)儀發(fā)展進(jìn)步的有以下三個(gè)方面：

   一、檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步

   新情況對(duì)水環(huán)境重金屬污染的檢測(cè)提出了新的挑戰(zhàn)與要求，會(huì)衍生更多更簡(jiǎn)便、更準(zhǔn)確、更穩(wěn)定的檢測(cè)方法。 
從目前的檢測(cè)技術(shù)看, ICP - MS 優(yōu)點(diǎn)眾多, 在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域, ISO 等國(guó)際組織和發(fā)達(dá)國(guó)家(如美國(guó)) 在20 世紀(jì)就先后制定相應(yīng)利用ICP - MS技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范。

   由于新型電化學(xué)傳感器在陽(yáng)極溶出伏安法中的應(yīng)用降低了儀器的檢測(cè)限, 并且可以進(jìn)行便攜式的野外現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè), 美國(guó)EPA 將其列為標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法。 

   激光誘導(dǎo)擊穿光譜法由于靈敏度高, 可進(jìn)行多元檢測(cè), 近年來也得到廣泛的應(yīng)用。 

   酶抑制法、免疫分析法、生物傳感器等新的重金屬檢測(cè)方法, 隨著檢測(cè)技術(shù)的成熟也必將在水環(huán)境重金屬檢測(cè)中發(fā)揮重要作用。 

   二、更成熟可靠的自動(dòng)化控制技術(shù)

   重金屬的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)較為繁瑣，要求定量準(zhǔn)確，使用的試劑品種多而且大部分試劑含有劇毒成分。特別是地表水體中重金屬的痕量分析更加困難，即便是有經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)員也不能百分之百做到精準(zhǔn)測(cè)量。在線式重金屬分析儀器要做到和實(shí)驗(yàn)室同等或更好的效果就要求儀器更精細(xì)、更準(zhǔn)確、更穩(wěn)定。

   安控科技成功的將自行研發(fā)的Super系列RTU應(yīng)用到重金屬水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器中，極大的提高了儀器的適用性和準(zhǔn)確性。其特點(diǎn)如下：

   控制性能更強(qiáng)：在線式分析儀器需要具有無人值守、全自動(dòng)分析、故障自診斷并自動(dòng)恢復(fù)等功能，這就需要儀器擁有一顆智慧的大腦，Super E系列 RTU正是這樣一顆智慧的大腦。它采用32位ARM高性能低功耗微處理器，配以128M內(nèi)存，可執(zhí)行C語(yǔ)言、梯形圖等程序，完全可替代人在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，減少了人工需求，而且避免了人接觸含毒藥劑帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

   計(jì)量更精確：重金屬的分析要求對(duì)樣品和試劑的計(jì)量非常精確，我們采用計(jì)量管加光電計(jì)量的方式。光電傳感器模擬了人眼判斷液位的過程，但避免了角度、光線和個(gè)人差異帶來的誤差，光電傳感器的信號(hào)被RTU接收并識(shí)別可準(zhǔn)確對(duì)試劑量進(jìn)行計(jì)量，而且一致性要優(yōu)于人工計(jì)量。

   分析更準(zhǔn)確：重金屬分析儀采用比色法對(duì)水體中重金屬進(jìn)行定量分析，單色光通過水體被水體中特定物質(zhì)吸收，衰減后的光線被光電二極管接收產(chǎn)生微電流。通常重金屬分析儀器的量程只有幾毫克，電流的變化率在微安級(jí)，要識(shí)別如此小的信號(hào)對(duì)放大電路的要求非常高，Super E系列RTU專為這類儀器集成了高精度、低零漂、低溫漂、抗干擾的智能放大電路。而且電路的零點(diǎn)、量程都可通過人機(jī)界面設(shè)置，不需要用戶進(jìn)行電路板級(jí)的操作。

   通訊更靈活：RTU在工業(yè)上稱為遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)，它的通訊功能是其它PLC、單片機(jī)等工業(yè)控制器所無法比擬的。重金屬分析儀一般安裝在較偏遠(yuǎn)的水體附近或無人值守的站房?jī)?nèi)，人們?nèi)绻爰皶r(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)就需要設(shè)備就有通訊功能。SuperE系列 RTU配有模擬量、RS232、RS485、Ethernet、GPRS等接口，并內(nèi)置Modbus RTU、Modbus ASCII、TCP\IP、DNP3.0、環(huán)保212等協(xié)議。用戶可根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇通訊方式。

   環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)：安控科技的SuperE系列 RTU在新疆、內(nèi)蒙、哈薩克斯坦等極惡劣環(huán)境中有數(shù)以萬計(jì)的應(yīng)用，其環(huán)境適應(yīng)性超過了進(jìn)口產(chǎn)品。雖然重金屬分析儀大部分安裝在分析室內(nèi)，環(huán)境溫度通常保持在室溫，但大多數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站房都有相同的特點(diǎn)就是潮濕，特別是污染源的監(jiān)測(cè)站房不但潮濕而且水汽中含有大量腐蝕性氣體，設(shè)備中的精密器件由于被腐蝕而產(chǎn)生的故障一般很難被查清。安控在Super RTU電路表面進(jìn)行了獨(dú)特的防潮防腐處理，并在出廠前進(jìn)行針對(duì)性的檢測(cè)，完全杜絕了腐蝕給儀器帶來的損害。

   三、監(jiān)測(cè)方案的針對(duì)性

   由于重金屬污染都是很微量的，檢測(cè)過程中很容易受到其他環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，就算是同一種重金屬污染，可能也會(huì)因?yàn)楣S環(huán)境的不同，水質(zhì)特性的不同，污染物濃度的不同，會(huì)應(yīng)用到不同的監(jiān)測(cè)方案。

   監(jiān)測(cè)方案的針對(duì)性，即：針對(duì)不同的企業(yè)類型、污染物濃度、干擾因子等，提供具有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)方案。 在檢測(cè)過程中受影響最大的就是其他重金屬的干擾，比如：鐵、鈣、銅、鋅等對(duì)鉛、汞的檢測(cè)，影響較大，需要在檢測(cè)因子的過程中，祛除干擾因子，增加預(yù)處理或相應(yīng)的掩蔽劑，以保證我們監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性。

   綜上所訴，我國(guó)的重金屬污染，不管是水體、大氣還是土壤都已經(jīng)達(dá)到非常嚴(yán)重的地步，重大事故頻發(fā)，受污染地區(qū)群眾深受其害。但從國(guó)家環(huán)保部的十二五計(jì)劃中已經(jīng)顯示國(guó)家對(duì)重金屬污染防治的決心。

   無論是防還是治，首先都需要對(duì)污染程度和排污狀況進(jìn)行定量和定性分析，而獨(dú)立的分析數(shù)據(jù)并不具有代表性和指導(dǎo)意義，所以在整個(gè)體系中，必須取得連續(xù)的有效的數(shù)據(jù)。所以在線監(jiān)測(cè)分析儀器是體系中重要的手段之一。

    分析儀器最主要的指標(biāo)就是準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，而保障這兩項(xiàng)指標(biāo)需要從檢測(cè)方法、產(chǎn)品工藝和部件選型等幾方面考慮。安控科技研發(fā)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析儀器從這幾方面入手進(jìn)行技術(shù)革新，最終憑借卓越的性能和豐富的功能充分滿足了環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的需求。