活動(dòng)鏈接：2013年控制網(wǎng)技術(shù)專(zhuān)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)，治理和監測體系亟待完善，國家根據近幾年的頻發(fā)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(xiě)入了“十二五”規劃，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(xiàn)監測正逐步趨向于規范化、標準化、產(chǎn)業(yè)化。

 【正文】

   在經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，以環(huán)境換取經(jīng)濟效益帶來(lái)的負面影響逐漸突顯，重金屬對環(huán)境的污染以及對環(huán)境和人類(lèi)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(guò)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(lèi)：

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(huán)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(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(yáng)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(huán)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(fā)32起群體性事件。水質(zhì)重金屬的治理和監測，刻不容緩。

   重金屬水污染在線(xiàn)監測政策

   環(huán)境監測的主要任務(wù)是及時(shí)、準確、全面地獲取環(huán)境監測數據，客觀(guān)反映環(huán)境質(zhì)量狀況和變化趨勢，及時(shí)跟蹤污染源變化情況，準確預警各類(lèi)潛在的環(huán)境問(wèn)題，及時(shí)響應突發(fā)環(huán)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(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(lái)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(gè)重金屬污染綜合防治重點(diǎn)省區和138個(gè)重點(diǎn)防治區域。未來(lái)5年，國家計劃投入750億元，開(kāi)展重金屬污染綜合防治，重點(diǎn)防治區域將得到國家項目資金的重點(diǎn)支持。

   《規劃》要求：到 2015 年，重點(diǎn)區域鉛、汞、鉻、鎘和類(lèi)金屬砷等重金屬污染物的排放，比 2007 年削減 15%；非重點(diǎn)區域的重點(diǎn)重金屬污染排放量不超過(guò) 2007 年的水平。并首次提出重金屬總量控制的目標，這意味著(zhù)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(lèi)金屬砷。

   水中重金屬在線(xiàn)監測的技術(shù)進(jìn)展

   市場(chǎng)的需求，政策的指導，必將推動(dòng)重金屬在線(xiàn)監測儀器市場(chǎng)的革新與進(jìn)步，并逐步趨于規范化、標準化、產(chǎn)業(yè)化。重金屬在線(xiàn)監測儀發(fā)展進(jìn)步的有以下三個(gè)方面：

   一、檢測技術(shù)的進(jìn)步

   新情況對水環(huán)境重金屬污染的檢測提出了新的挑戰與要求，會(huì )衍生更多更簡(jiǎn)便、更準確、更穩定的檢測方法。 
從目前的檢測技術(shù)看, ICP - MS 優(yōu)點(diǎn)眾多, 在環(huán)境監測領(lǐng)域, ISO 等國際組織和發(fā)達國家(如美國) 在20 世紀就先后制定相應利用ICP - MS技術(shù)的標準或技術(shù)規范。

   由于新型電化學(xué)傳感器在陽(yáng)極溶出伏安法中的應用降低了儀器的檢測限, 并且可以進(jìn)行便攜式的野外現場(chǎng)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(jìn)行多元檢測, 近年來(lái)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(zhù)檢測技術(shù)的成熟也必將在水環(huán)境重金屬檢測中發(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(jīng)驗的實(shí)驗員也不能百分之百做到精準測量。在線(xiàn)式重金屬分析儀器要做到和實(shí)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(fā)的Super系列RTU應用到重金屬水質(zhì)監測儀器中，極大的提高了儀器的適用性和準確性。其特點(diǎn)如下：

   控制性能更強：在線(xiàn)式分析儀器需要具有無(wú)人值守、全自動(dòng)分析、故障自診斷并自動(dòng)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(yǔ)言、梯形圖等程序，完全可替代人在現場(chǎng)進(jìn)行監控，減少了人工需求，而且避免了人接觸含毒藥劑帶來(lái)的風(fēng)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(guò)程，但避免了角度、光線(xiàn)和個(gè)人差異帶來(lái)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(jìn)行計量，而且一致性要優(yōu)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(jìn)行定量分析，單色光通過(guò)水體被水體中特定物質(zhì)吸收，衰減后的光線(xiàn)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，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(zhuān)為這類(lèi)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(guò)人機界面設置，不需要用戶(hù)進(jìn)行電路板級的操作。

   通訊更靈活：RTU在工業(yè)上稱(chēng)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(yè)控制器所無(wú)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(wú)人值守的站房?jì)?，人們如果想及時(shí)查看現場(chǎng)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(huán)保212等協(xié)議。用戶(hù)可根據實(shí)際情況靈活選擇通訊方式。

   環(huán)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(huán)境中有數以萬(wàn)計的應用，其環(huán)境適應性超過(guò)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，環(huán)境溫度通常保持在室溫，但大多數水質(zhì)監測站房都有相同的特點(diǎn)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(chǎn)生的故障一般很難被查清。安控在Super RTU電路表面進(jìn)行了獨特的防潮防腐處理，并在出廠(chǎng)前進(jìn)行針對性的檢測，完全杜絕了腐蝕給儀器帶來(lái)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(guò)程中很容易受到其他環(huán)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(huì )因為工廠(chǎng)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(yè)類(lèi)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(guò)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(guò)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(jīng)達到非常嚴重的地步，重大事故頻發(fā)，受污染地區群眾深受其害。但從國家環(huán)保部的十二五計劃中已經(jīng)顯示國家對重金屬污染防治的決心。

   無(wú)論是防還是治，首先都需要對污染程度和排污狀況進(jìn)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(gè)體系中，必須取得連續的有效的數據。所以在線(xiàn)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(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)監測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(mǎn)足了環(huán)境監測領(lǐng)域的需求。