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对水环境质量的监测,通常流程是监测人员到现场采样,遇到环境应急事件,环境监测人员更需要长时间反复在被污染水域上采样监测,再送回实验室分析。不仅人力耗费大,数据产生周期也长。
最近,江苏省镇江市使用采样无人监测船辅助工作,满足了针对流域监测每隔200米~500米进行多次采样监测的要求,提高了工作效率。
边走边测,省时省力还能深入危险河段
江苏省镇江市水域水系发达,有32条河、12个湖泊、141座水库,还有长江、太湖两大流域,监测任务非常重。
但目前来看,镇江市国控、省控、市控水质监测点位总共有63个,并且仅在重要交界断面和水源区等8个水体设置了16个水质自动站,包括8个省控和8个市控。
“50多个点位要依靠人工监测,一些大型河流和湖泊必须租用船舶工作人员才能抵达监测点,需要投入大量的人力、物力、财力,耗时又耗力。”镇江市环境监测站副站长张建军表示,但建设自动监测站又耗资巨大,经过多方论证,最终,无人监测船成为解开难题的金钥匙。目前,无人船监测已经对镇江市内河及湖泊进行了三轮网格化监测,顺利完成了内河水质摸排调查工作。
无人监测船可以边走边测,从采样到分析可以同时推进,监测人员在现场电脑屏幕上就可以看到采样点、采样路径、预计时间和相关水文参数等。
“通常一个样品平均分析速度是3~5分钟,也可以根据分析要求设定不同的时长。这就节省了大量的人力物力,提高了工作效能。同时,无人监测船是密封船,具有防水功能,即使遇到下雨天等极端天气,无人监测船也可以照常工作,自动采样分析。”张建军说,相比监测站的建设来说,投资很小,大大减少了耗资。
据了解,以往金山湖整体监测从采样到分析需要1天时间,现在无人采样船每隔500米采一个点,大概两小时就完成了全部监测项目。监测完成后,检测机器人就能实时绘制出污染物分布状况图,工作人员可以直接判断哪里污染浓度高、哪种污染物多。金山湖主要污染物为氨氮,结合气象情况,近日由于下雨,导致氨氮浓度略高于日常值。
同时,由于一些流域存在危险性,工作人员在日常监测中很难深入。而无人监测船在破解“监测难”方面有独特优势,只要规定好路线,无人监测船就可以自动采样、分析、监测。
张建军举例说,丹阳和金坛交界的丹金槽河常年受氮磷污染,由于潮汐效应,流向不定,加之地理位置复杂,许多地点工作人员很难到达,采用常规手段几乎无法实现,虽然双方环保局都进行了大量的摸排工作,但一直找不到原因,而镇江很多水域都存在这样的问题。
近期,镇江市环保局通过无人监测船对丹金槽河进行网格化监测,画出了整个流域的总磷污染分布图,根据高浓度的GPS点位,发现了4处高浓度样品位置,并清晰地断定了磷污染的原因,1个工业企业排放支流和两个个乡镇生活污水排放所致。
采样分析报表一体化,原理类似无人机
无人监测船与众所周知的无人机是否有类似之处呢?
同无人机一样,无人监测船也可以实现无人导航航行、自动监测数据并实时上传。无人监测船靠锂电池工作,可连续8小时工作,航速约每小时6公里,续航约50公里。
船体密封,长约1.4米,宽约0.9米,舱外有两个白色“触角”,据介绍,这是传感器,一个负责检测溶氧和氧化还原电位,另外一个负责检测氨氮和浊度。船舱内有检测机器人及各类显示仪表。“检测机器人是无人监测船的核心部件,发挥着核心作用。”张建军介绍说,从样品采样、试剂添加、样品的前处理(如蒸馏,萃取,加热消解),到最后检测结果,都依靠检测机器人自动计算,并形成报表。据了解,除常规的电化学电极方法外,监测机器人还可以对氰化物、挥发酚、氨氮、总磷、总氮、COD等项目进行分析。
据介绍,无人监测船主要有两种航行模式,一种是根据预先设定的河流或湖泊的GPS位置点位自动导航自动航行,另一种是通过无线电信号遥控航行。根据设定好的轨迹,无人监测船可以绘制出水中污染物的分布图。“分布图标明了流域的GPS点位及污染物浓度变化,不同的颜色代表不同的浓度,这些浓度和数据都是检测机器人计算分析出来的。”张建军指着电脑屏幕说。
此外,无人监测船在航行过程中,船载超声波探测仪可以自动探索前方是否有障碍物,自动修改船体的航速和航向。
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