基地臭氧氧化化學(xué)發(fā)光新體系的海水化學(xué)需氧量(COD)現(xiàn)場測量儀研制.pdf

1、海水化學(xué)需氧量(COD)是表征海水中有機(jī)污染物的綜合指標(biāo)，是海洋水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測最重要的項(xiàng)目之一。海水COD數(shù)據(jù)是海洋污染評估和海洋水質(zhì)污染災(zāi)害預(yù)報、預(yù)警的基礎(chǔ)，加強(qiáng)其成因機(jī)制以及監(jiān)測技術(shù)水平，對于全面了解和掌握多介質(zhì)海洋生態(tài)環(huán)境的綜合質(zhì)量狀況及其變化規(guī)律，以緩解海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展與海洋生態(tài)環(huán)境污染之間的矛盾尤為重要。
　　 目前海水COD的測量還是以實(shí)驗(yàn)室為主，采用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的海水COD測量方法-堿性高錳酸鉀法，該方法分析過程繁雜，持

2、續(xù)時間長，時效性差。另外，我國海洋有機(jī)物污染具有相當(dāng)大的復(fù)雜性，一方面污染物質(zhì)進(jìn)入海洋以后，在海水中進(jìn)行復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物過程，通過這三種過程的作用，污染物質(zhì)在海水中被稀釋、吸收、沉降或轉(zhuǎn)化；另一方面污染物質(zhì)受本身的性質(zhì)和濃度影響外，還與海岸地形、水文條件、水中微生物的種類和數(shù)量、海水溫度和含氧狀況等環(huán)境條件密切相關(guān)，因此污染有機(jī)物的形態(tài)和濃度受時空影響大，這決定了目前海水COD測定方法不能有效的反映海洋現(xiàn)場真實(shí)狀況，無法勝任現(xiàn)場的

3、COD跟蹤，更不適用于大范圍內(nèi)的COD實(shí)時調(diào)查，測量結(jié)果的時效性和代表性不能滿足我國海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)的需要。防災(zāi)減災(zāi)的關(guān)鍵是對災(zāi)害性海況進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)報，卓有成效的預(yù)報需要及時準(zhǔn)確的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，因此高質(zhì)量數(shù)據(jù)的獲取必須依靠現(xiàn)場、實(shí)時測量儀，研制開發(fā)海水COD現(xiàn)場測量儀勢在必行。
　　 研制現(xiàn)場、實(shí)時、快速海水COD測量儀一方面可以幫助廣大海洋科學(xué)工作者研究海洋COD細(xì)微變化程度，了解海洋COD形成和去除機(jī)制及與其他海洋生態(tài)要素

4、之間的函數(shù)關(guān)系，為海洋污染評價以及生態(tài)環(huán)境研究提供重要資料；另一方面能夠有效降低海洋調(diào)查、海洋監(jiān)測人員的勞動強(qiáng)度，提高我國對突發(fā)海洋污染事件的反應(yīng)能力。
　　 針對目前海水COD測量方法現(xiàn)狀，本論文研制了一種具有現(xiàn)場、實(shí)時、快速工作特性的海水COD現(xiàn)場測量儀，并將之應(yīng)用到了現(xiàn)場COD的測量。主要結(jié)論如下：
　　 (1)研制成功了海水COD現(xiàn)場測量儀，該儀器基于臭氧氧化化學(xué)發(fā)光原理，應(yīng)用化學(xué)發(fā)光動力學(xué)方法進(jìn)行海水COD現(xiàn)場

5、測量，儀器具有不產(chǎn)生二次污染，分析響應(yīng)速度快，可在海洋環(huán)境中長期工作，適合于船載、海洋臺站、海洋石油平臺等場合使用。在布點(diǎn)方式上可采用定點(diǎn)或走航方式對沿海海洋經(jīng)濟(jì)帶進(jìn)行現(xiàn)場、實(shí)時、連續(xù)的測量。該測量儀的研制成功不僅避免了現(xiàn)場采樣和實(shí)驗(yàn)室分析的繁雜過程，同時也滿足了海洋水質(zhì)污染要素監(jiān)測的特別需要，能真正反映出海洋現(xiàn)場復(fù)雜多變的現(xiàn)狀，增強(qiáng)了我國海洋生態(tài)環(huán)境中COD監(jiān)測技術(shù)水平，同時也提高了現(xiàn)場監(jiān)測能力和監(jiān)測速度。
　　 (2)本儀器

6、用VC++高級語言編寫了上位機(jī)處理軟件，包括信號采集以及信號優(yōu)化處理、分析測量運(yùn)算、實(shí)時監(jiān)測曲線顯示以及人機(jī)對話等各種處理程序。儀器能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制、實(shí)時分析計算、實(shí)時監(jiān)測曲線顯示、數(shù)據(jù)自動存儲以及數(shù)據(jù)圖譜回放等各項(xiàng)功能?？梢愿鶕?jù)實(shí)際要求設(shè)定各種測量模式，上位機(jī)軟件協(xié)調(diào)控制整個儀器各執(zhí)行部分的動作順序，在程序指令控制下自動完成測試工作。通過實(shí)驗(yàn)室性能測試以及現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，上位機(jī)軟件運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)功能執(zhí)行良好。
　　 (3)通過對所研

7、制的儀器進(jìn)行系統(tǒng)測試和實(shí)驗(yàn)分析，首先確定了工作曲線，y=0.033x+0.0503 R2=0.9955，數(shù)據(jù)表明，工作曲線線性度滿足儀器測量要求。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了儀器測量準(zhǔn)確度、精密度、檢出限試驗(yàn)，通過試驗(yàn)分析，儀器準(zhǔn)確度，在海水樣品COD值小于1.0mg/L時，±0.1mg/L，在海水樣品COD值大于等于1.0mg/L時，±10％；精密度為10％，檢出限為0.08mg/L，低于GB17378.4中堿性高錳酸鉀法的檢出限(0.15mg/

8、L)。海水COD是個條件參數(shù)，而儀器采用的原理與國標(biāo)法有一定的差別，因此又進(jìn)行了儀器回收率以及線性關(guān)系實(shí)驗(yàn)，通過添加標(biāo)準(zhǔn)品試驗(yàn)，回收率范圍在90％-120％之間，通過現(xiàn)場水樣等比例稀釋測量，儀器具有很好的線性關(guān)系。因此儀器完全滿足現(xiàn)場、實(shí)時快速分析的要求，數(shù)據(jù)與國標(biāo)法具有非常好的線性關(guān)系。
　　 (4)通過在青島膠州灣兩次海試，儀器運(yùn)行平穩(wěn)，系統(tǒng)工作正常，儀器測量數(shù)據(jù)與國標(biāo)法-堿性高錳酸鉀法誤差處于所研制儀器的正常誤差范圍內(nèi)，儀