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水质采样的演化历程
发布时间:2021-04-10

多年来水质监测从未间断

探究人类生命之初就会发现,水质检测一直是人类经历和生存的核心。当我们与乳齿象和剑齿猫饮用同一个水坑中的水时,水质情况是必需的(尽管当时只是笼统了解)。

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我们对健康和科学的理解也是基于需要洁净水开始。从使用希波克拉底套筒过滤水到范·列文虎克使用第一台显微镜观察水滴,再到由1854年伦敦宽街霍乱爆发事件而诞生的现代流行病学,水质和现代科学一直相伴前行。

在技术、公共卫生、科学和环境问题的推动下,水质监测在过去几十年取得了振奋人心的发展。技术的迅猛发展使监管机构、大学、环境咨询机构和市政当局对水质测量的需求得以满足。

采样能力已经从每天手动测量且仅测一个参数,发展到由一次部署数月的多参数仪器传输的恒定数据流。测量的数据无论在时间、空间或者精度上都显著提高。


高质量的数据

下面三个图表可充分说明水质检测技术的发展过程以及我们可以从中汲取的经验教训。YSI将基于过少数据而得出的结论和假设称为“欠采样困境”。我们不断改进仪器的目标就是让YSI的客户能够获得足够的信息来了解所测系统,并根据高质量的数据做出合理的决策。 


01每周采样

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持续两周每周采集一次数据,生成简单稳定数据图表,据此得出结论是溶解氧波动值约为3mg/l、平均溶解氧水平为11.66mg/l。


02每天采样

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每天对河流进行一次监测,可显著观察到溶解氧、温度和比电导率之间的相关性,甚至可以观测到在周监测计划中检测不到的情况,比如溶解氧水平出现超过10mg/l的大幅下降。


03每小时采样

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在现场部署一个多参数仪将监测频率提高到每小时进行一次监测,显示电导率、溶解氧、浊度和温度之间更多的升降波动。昼夜周期更加清晰,而在部署结束时可见检测到一个短暂事件。

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技术的提升

我们可以用一个词来总结水质监测的发展历程:更多。

更多的参数,更多的灵活性,部署更有深度,更多数据及分辨率更高。我们观察到的事物和我们对世界水的理解之间有更多的联系。

从实验室工作台到河岸再到深海,我们在水质方面的深入见解以及根据观察结果做出的决策的能力,吸引了来自世界各地的专家人士。理所当然,下一步就是为这些专家提供几年前都不可想象的水质探测工具。

水质监测仪器可在野外现场实现复杂的实验室功能。为了向客户提供品质上乘的仪器,我们以多年经验为基础不断突破创新,每次都致力于打造出更加智能、小巧、耐用的水质采样仪器。很多仪器的测量技术已经由湿化学法转向光学传感器,从电化学法转向光学系统。 

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相关政策法规的建立

测量技术发展的同时,我们对全球水资源也有了更多的了解,并且深刻意识到洁净水的重要性,也催生了世界各地的水质法规。 

1972年洁净水法案。美国对新英格兰的染色河流和俄亥俄州凯霍加河油性表面的周期性火灾越来越警惕。继1969年的一场火灾-实际上是一个世纪以来在凯霍加河记录的第13场火灾-之后,美国国会顺应民众意愿,为加强水质监管,通过了洁净水法 (CWA) 的全面立法。

自此污水排放限制得以确立,污水处理厂在全国范围内建立。CWA要求污染物排放许可证,并附有点污染源的数字标准。该法案建立了一个框架,要求各州监测、报告并在必要时改善国家水域的化学、物理和生物完整性。

随后的修正案将城市非点源列入目标清单,并要求市政当局提供水质管理计划,这对数据提出了更为明确要求,只有经过优化的高分辨率数据才更为可靠,才能据此采取适当措施。 

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不断增长的需求

水质法规的制定使得水质测量成为全球焦点。基线、参考数字、量化目标和对合规数据的持续需求,使得从污水处理厂到农场,从溪流中游测量到监测站等各个层面的精确测量变得至关重要。

越来越多的利益相关方参与促使越来越多的人进行水质测量,对稳定可靠、用户友好的仪器需求也更为迫切。高分辨率的数据也给研究人员、咨询人员和工程师带来挑战,他们需对数据进行分析说明,并设法提高世界上最宝贵资源的质量。


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