【JD-LSZ05】山東競(jìng)道廠家攜手共創(chuàng)，讓每一刻都閃耀企業(yè)光輝!

　　傳統(tǒng)接觸式水質(zhì)監(jiān)測(cè)器需浸入水體，在泥沙含量高、流速大的環(huán)境中易發(fā)生沉陷或磨損。非接觸式光譜分析技術(shù)通過(guò)測(cè)量水體對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收或散射特性，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸監(jiān)測(cè)，尤其適用于河流、渠道等復(fù)雜場(chǎng)景。

　　一、非接觸式光譜技術(shù)原理

　　吸收光譜法

　　水體中的溶解性有機(jī)物(DOM)、硝酸鹽等物質(zhì)對(duì)紫外-可見(jiàn)光有特征吸收峰。例如，硝酸鹽在220nm和275nm處有強(qiáng)吸收，通過(guò)測(cè)量吸光度可計(jì)算其濃度。某型便攜式光譜儀采用氘燈作為光源，在190-400nm波段掃描，硝酸鹽檢測(cè)限達(dá)0.05mg/L。

　　熒光光譜法

　　溶解性有機(jī)物受激發(fā)光照射后發(fā)射熒光，其強(qiáng)度與濃度成正比。例如，類(lèi)蛋白質(zhì)在280nm激發(fā)下發(fā)射350nm熒光，某型熒光傳感器通過(guò)光纖探頭測(cè)量熒光強(qiáng)度，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體有機(jī)污染程度。在太湖某入湖河道監(jiān)測(cè)中，該技術(shù)與接觸式COD傳感器結(jié)果相關(guān)性達(dá)0.92。

　　拉曼光譜法

　　拉曼散射光頻率偏移與物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)相關(guān)，可用于鑒定水體中的重金屬離子。例如，汞離子(Hg2?)在253nm激光激發(fā)下產(chǎn)生特征拉曼峰，某型手持式拉曼儀檢測(cè)限達(dá)0.1μg/L，較傳統(tǒng)原子吸收光譜法提升10倍靈敏度。

　　二、非接觸式監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)

　　光學(xué)探頭結(jié)構(gòu)

　　探頭需具備防污、防水與抗干擾能力。某型水下光譜探頭采用藍(lán)寶石窗口(莫氏硬度9)，表面涂覆疏水涂層，接觸角達(dá)150°，可減少泥沙附著。同時(shí)，探頭內(nèi)置溫度補(bǔ)償模塊，消除水溫對(duì)熒光強(qiáng)度的影響。

　　安裝方式優(yōu)化

　　橋墩懸掛式：適用于河流監(jiān)測(cè)，探頭通過(guò)不銹鋼支架固定于橋墩，距水面1-2m，避免沉陷風(fēng)險(xiǎn)。某設(shè)備在黃河某斷面運(yùn)行2年，未出現(xiàn)因泥沙沖刷導(dǎo)致的損壞。

　　無(wú)人機(jī)搭載式：用于突發(fā)污染事件應(yīng)急監(jiān)測(cè)，無(wú)人機(jī)懸停于水面上方3-5m，通過(guò)光纖傳輸光譜數(shù)據(jù)。在某化工企業(yè)泄漏事故中，該技術(shù)4小時(shí)內(nèi)完成10km河道掃描，定位污染源位置誤差小于50m。

　　三、數(shù)據(jù)校正與驗(yàn)證

　　環(huán)境因素補(bǔ)償

　　懸浮物濃度(SS)會(huì)干擾光譜信號(hào)。某算法通過(guò)建立SS-吸光度關(guān)系模型，對(duì)硝酸鹽測(cè)量值進(jìn)行校正：

　　C硝酸鹽=b×(1+α×SS)A220?k×A275其中，A220、A275為雙波長(zhǎng)吸光度，k、b、α為校正系數(shù)。在長(zhǎng)江某泥沙含量高的斷面應(yīng)用中，該算法使硝酸鹽數(shù)據(jù)偏差從30%降至8%。

　　與接觸式數(shù)據(jù)對(duì)比

　　非接觸式監(jiān)測(cè)需定期與實(shí)驗(yàn)室分析或接觸式傳感器數(shù)據(jù)比對(duì)。某研究在10個(gè)不同水體(包括污水廠出水、河流、湖泊)中同步采集光譜數(shù)據(jù)與水樣，結(jié)果顯示：

　　熒光法溶解氧與電化學(xué)傳感器偏差小于0.5mg/L;

　　吸收光譜法氨氮與納氏試劑分光光度法偏差小于0.2mg/L。

　　四、典型應(yīng)用案例

　　在南水北調(diào)中線工程某渠段，傳統(tǒng)接觸式監(jiān)測(cè)設(shè)備因泥沙沉積頻繁故障。2024年部署非接觸式光譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后：

　　設(shè)備故障率從每月2次降至0次;

　　氨氮、高錳酸鹽指數(shù)等指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)更新頻率提升至每10分鐘1次;

　　運(yùn)維成本較傳統(tǒng)模式降低65%(無(wú)需定期清理傳感器)。

　　通過(guò)以上技術(shù)分析可見(jiàn)，非接觸式光譜分析技術(shù)為復(fù)雜水體監(jiān)測(cè)提供了可靠解決方案，其無(wú)接觸、高精度、低維護(hù)的特性正逐步推動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)向智能化、無(wú)人化方向發(fā)展。