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   活動鏈接：2013年控制網技術專題---引領水工業智能化新時代 

   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，治理和監測體系亟待完善，國家根據近幾年的頻發事件已做出了政策方面的指導方向，并將重金屬的監測方案寫入了“十二五”規劃，并進行了量化。市場和政策的雙重推動，讓重金屬水污染在線監測正逐步趨向于規范化、標準化、產業化。

 【正文】

   在經濟飛速發展的今天，以環境換取經濟效益帶來的負面影響逐漸突顯，重金屬對環境的污染以及對環境和人類的影響，極為突出。重金屬污染對人體的危害主要是“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：具有明顯的區域性，易控制；
2) 水體污染：具有非常強的擴散性，難控制；
3) 大氣污染：具有非常強的擴散性，但擴散范圍有限，易控制。

   其中，水體污染是重金屬污染最嚴重、最難控制，也是對環境和人體危害最大的一種重金屬污染。

   重金屬水污染現狀

   近幾年的重金屬污染事故頻發，僅發生的鎘污染事件，就有2005年的廣東北江韶關段鎘嚴重超標事件，2006年的湘江湖南株洲段鎘污染事故，2009年的湖南省瀏陽市鎘污染事件。

   至于其它重金屬污染事件，僅“血鉛超標”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。 

   國家環保部數據顯示，2009年重金屬污染事件致使4035人血鉛超標、182人鎘超標，引發32起群體性事件。水質重金屬的治理和監測，刻不容緩。

   重金屬水污染在線監測政策

   環境監測的主要任務是及時、準確、全面地獲取環境監測數據，客觀反映環境質量狀況和變化趨勢，及時跟蹤污染源變化情況，準確預警各類潛在的環境問題，及時響應突發環境事件。

   《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》指出，采礦、冶煉、鉛蓄電池、皮革及其制品、化學原料及其制品五大行業成為重金屬污染防治的重點行業，“未來5年，中央財政將以百億元為單位增加對重金屬污染防治的投資”。

   《規劃》列出了內蒙古、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14個重金屬污染綜合防治重點省區和138個重點防治區域。未來5年，國家計劃投入750億元，開展重金屬污染綜合防治，重點防治區域將得到國家項目資金的重點支持。

   《規劃》要求：到 2015 年，重點區域鉛、汞、鉻、鎘和類金屬砷等重金屬污染物的排放，比 2007 年削減 15%；非重點區域的重點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，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合的思路。據悉，此次國家總量控制的重金屬主要有五種，即汞、鉻、鎘、鉛和類金屬砷。

   水中重金屬在線監測的技術進展

   市場的需求，政策的指導，必將推動重金屬在線監測儀器市場的革新與進步，并逐步趨于規范化、標準化、產業化。重金屬在線監測儀發展進步的有以下三個方面：

   一、檢測技術的進步

   新情況對水環境重金屬污染的檢測提出了新的挑戰與要求，會衍生更多更簡便、更準確、更穩定的檢測方法。 
從目前的檢測技術看, ICP - MS 優點眾多, 在環境監測領域, ISO 等國際組織和發達國家(如美國) 在20 世紀就先后制定相應利用ICP - MS技術的標準或技術規范。

   由于新型電化學傳感器在陽極溶出伏安法中的應用降低了儀器的檢測限, 并且可以進行便攜式的野外現場監測, 美國EPA 將其列為標準檢測方法。 

   激光誘導擊穿光譜法由于靈敏度高, 可進行多元檢測, 近年來也得到廣泛的應用。 

   酶抑制法、免疫分析法、生物傳感器等新的重金屬檢測方法, 隨著檢測技術的成熟也必將在水環境重金屬檢測中發揮重要作用。 

   二、更成熟可靠的自動化控制技術

   重金屬的實驗室檢測較為繁瑣，要求定量準確，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，即便是有經驗的實驗員也不能百分之百做到精準測量。在線式重金屬分析儀器要做到和實驗室同等或更好的效果就要求儀器更精細、更準確、更穩定。

   安控科技成功的將自行研發的Super系列RTU應用到重金屬水質監測儀器中，極大的提高了儀器的適用性和準確性。其特點如下：

   控制性能更強：在線式分析儀器需要具有無人值守、全自動分析、故障自診斷并自動恢復等功能，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內存，可執行C語言、梯形圖等程序，完全可替代人在現場進行監控，減少了人工需求，而且避免了人接觸含毒藥劑帶來的風險。

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

   分析更準確：重金屬分析儀采用比色法對水體中重金屬進行定量分析，單色光通過水體被水體中特定物質吸收，衰減后的光線被光電二極管接收產生微電流。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，要識別如此小的信號對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、量程都可通過人機界面設置，不需要用戶進行電路板級的操作。

   通訊更靈活：RTU在工業上稱為遠程終端控制系統，它的通訊功能是其它PLC、單片機等工業控制器所無法比擬的。重金屬分析儀一般安裝在較偏遠的水體附近或無人值守的站房內，人們如果想及時查看現場的數據就需要設備就有通訊功能。SuperE系列 RTU配有模擬量、RS232、RS485、Ethernet、GPRS等接口，并內置Modbus RTU、Modbus ASCII、TCP\IP、DNP3.0、環保212等協議。用戶可根據實際情況靈活選擇通訊方式。

   環境適應性更強：安控科技的SuperE系列 RTU在新疆、內蒙、哈薩克斯坦等極惡劣環境中有數以萬計的應用，其環境適應性超過了進口產品。雖然重金屬分析儀大部分安裝在分析室內，環境溫度通常保持在室溫，但大多數水質監測站房都有相同的特點就是潮濕，特別是污染源的監測站房不但潮濕而且水汽中含有大量腐蝕性氣體，設備中的精密器件由于被腐蝕而產生的故障一般很難被查清。安控在Super RTU電路表面進行了獨特的防潮防腐處理，并在出廠前進行針對性的檢測，完全杜絕了腐蝕給儀器帶來的損害。

   三、監測方案的針對性

   由于重金屬污染都是很微量的，檢測過程中很容易受到其他環境因素的影響，導致監測數據的不準確，就算是同一種重金屬污染，可能也會因為工廠環境的不同，水質特性的不同，污染物濃度的不同，會應用到不同的監測方案。

   監測方案的針對性，即：針對不同的企業類型、污染物濃度、干擾因子等，提供具有針對性的監測方案。 在檢測過程中受影響最大的就是其他重金屬的干擾，比如：鐵、鈣、銅、鋅等對鉛、汞的檢測，影響較大，需要在檢測因子的過程中，祛除干擾因子，增加預處理或相應的掩蔽劑，以保證我們監測數據的準確性、有效性。

   綜上所訴，我國的重金屬污染，不管是水體、大氣還是土壤都已經達到非常嚴重的地步，重大事故頻發，受污染地區群眾深受其害。但從國家環保部的十二五計劃中已經顯示國家對重金屬污染防治的決心。

   無論是防還是治，首先都需要對污染程度和排污狀況進行定量和定性分析，而獨立的分析數據并不具有代表性和指導意義，所以在整個體系中，必須取得連續的有效的數據。所以在線監測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就是準確度和穩定性，而保障這兩項指標需要從檢測方法、產品工藝和部件選型等幾方面考慮。安控科技研發的水質監測分析儀器從這幾方面入手進行技術革新，最終憑借卓越的性能和豐富的功能充分滿足了環境監測領域的需求。