太湖、千島湖、丹江口水庫等均是我國大型的飲用水水源地。在2007年經(jīng)歷過太湖藍(lán)藻爆發(fā)引起的供水恐慌之后，政府及公共均意識到采取有效管理措施、減少水體藻華污染的迫切性，也認(rèn)識到監(jiān)測預(yù)警的重要性。因此，在水專項(xiàng)和其他項(xiàng)目的支持下，包括上述大型水源地均建設(shè)和運(yùn)行著以有害藻華監(jiān)測為主，包括其他水質(zhì)多個指標(biāo)的多臺多點(diǎn)位水質(zhì)浮標(biāo)、多層面水質(zhì)剖面浮標(biāo)。
這是因?yàn)?，一個完整的藻類監(jiān)測包含了多個因子，這些因子里面部分是水質(zhì)本身的參數(shù)，包括氮磷輸入和底部沉積物中死亡藻類和底泥的釋放，同時還包括了其他相關(guān)因子，如光合有效輻射（PAR）、風(fēng)速、風(fēng)向及CO2等非水體參數(shù)。
而在水質(zhì)參數(shù)里，首先是需要測量和監(jiān)測水質(zhì)五參數(shù)，這是因?yàn)樗鼈兣c藻類的狀態(tài)、藻類的成長和消亡密切相關(guān)，如圖簡要描述了五參數(shù)與藻類的關(guān)系。
下面的實(shí)例來自我國某供水公司的一個實(shí)際和具體的項(xiàng)目。該客戶也面臨著嗅味的困擾。為了了解和掌握原水中的藍(lán)綠藻水平，從而為自來水的生產(chǎn)贏得時間，管理者們要求在原水（湘江江水）階段采取技術(shù)手段。
客戶需求
監(jiān)測點(diǎn)位 | 水源進(jìn)水池和輸水管（進(jìn)入水廠）末端設(shè)置，共兩處 |
監(jiān)測形式 | 針對以藍(lán)綠藻監(jiān)測為主的原位自動連續(xù)監(jiān)測 |
監(jiān)測頻次 | 可設(shè)（1次/秒～1次/天） |
投放方式 | PVC豎管保護(hù)安裝于水池 |
數(shù)據(jù)顯示和傳輸 | 現(xiàn)場顯示（立桿安裝或者壁掛）和無線4G傳輸 |
供 電 | 現(xiàn)場需提供12V直流電 |
表1 基本要求
方案選擇
為了滿足這種監(jiān)測需要，賽萊默的工程師向客戶介紹了可能的方案，包括便攜式現(xiàn)場測量的方式，以便其供水公司的客戶選擇適合的技術(shù)路線和實(shí)施方法，請見表2
主機(jī)+傳感器 | 方案 | 同類型程序凍融系統(tǒng) |
EXO+TAL-PC | 連續(xù)監(jiān)測 | 可同時監(jiān)測多個水質(zhì)參數(shù)，可自清潔，適合原位、、在線、連續(xù)監(jiān)測 |
ProDSS+TAL-PC | 便攜測量 | 可同時測量多個水質(zhì)參數(shù)，含藍(lán)綠藻，便攜式巡測使用 |
ProSwap log ger+TAL-PC | 便攜測量或連續(xù)監(jiān)測 | 單參數(shù)（比如總藻 - 藍(lán)綠藻和葉綠素）連續(xù)監(jiān)測或者便攜式巡測 |
表2 可供選擇的測量和監(jiān)測方案
備注：
上述TAL-PC均指總藻傳感器，包含葉綠素和藍(lán)綠藻（藻藍(lán)蛋白）二合一傳感器；
上述三處提及的TAL-PC傳感器，設(shè)計(jì)原理和材質(zhì)相同，區(qū)別在于EXO上的總藻傳感器TAL-PC與后兩者的TAL-PC接口不同（詳見下面1照片）
解決方案
經(jīng)過對方案的評審、選擇，針對該項(xiàng)目的監(jiān)測方案業(yè)已得到真正的實(shí)踐。下圖是該項(xiàng)目選擇的儀器（YSI EXO）、系統(tǒng)和現(xiàn)場安裝實(shí)況。
599503-00 | EXO3 主機(jī)，五傳感器接口 |
599102-01 | EXO 總藻傳感器 |
599090-01 | EXO 清潔刷 |
599008-10 | EXO 10 米野外電纜 |
599870 | 溫度電導(dǎo)率傳感器 |
599820 | 信號轉(zhuǎn)換器DCP |
RIC-DL800 | 儀器集成、顯示和數(shù)據(jù)傳輸 |
CabinCase01 | 室外機(jī)柜和安裝組件 |
表3 選型和配置
更多關(guān)于水質(zhì)參數(shù)和藻類，包含藍(lán)綠藻關(guān)系的更為詳細(xì)的描述，按水質(zhì)參數(shù)對有害藻華監(jiān)測的重要性排列和說明如下[2][4]：
藻類色素
在HAB監(jiān)測中，葉綠素、藻藍(lán)蛋白和藻紅蛋白是非常有用的。幾十年來，葉綠素一直被用來監(jiān)測任何類型的藻類的生長。藻青蛋白是淡水系統(tǒng)中藍(lán)綠藻的一種更特異的指示物，而藻紅蛋白是海洋系統(tǒng)中藍(lán)綠藻的一種有用的指示物
注：HAB-有害藻華
硝酸鹽
YSI的HAB監(jiān)測愛好者和其他人一樣，熱切期待EXO NitraLED傳感器的推出，因?yàn)閷τ贖AB的促進(jìn)與營養(yǎng)鹽污染高度相關(guān)。硝酸鹽是兩種關(guān)鍵營養(yǎng)鹽之其一，另一種是磷酸鹽，它對于健康水體中的藻類生長通常是有限的。在監(jiān)測中加入NitraLED對于掌握淡水系統(tǒng)的富營養(yǎng)化是非常重要的。在海水系統(tǒng)中監(jiān)測熒光溶解有機(jī)物(fDOM)會有幫助
注：
NitraLED- YSI推出的光學(xué)硝酸鹽原位監(jiān)測傳感器，該傳感器適配于YSI EXO任意型號的主機(jī)平臺上。
fDOM - 熒光性有機(jī)物,下同
溶解氧
氧氣是光合作用的產(chǎn)物，在光合作用和呼吸作用的晝夜循環(huán)的平衡中，藻類分別會產(chǎn)生氧氣和消耗氧氣。與此同時，其他生物也在晝夜不停地消耗氧氣。在HAB生長的早期和高峰階段，由于白天的高光合活性，DO顯著增加。隨著藻華消退和死亡，藻類成為細(xì)菌和其他消耗氧氣的生物的食物，溶解氧水平會急劇下降
pH
與DO一樣，pH值對藻類生長有響應(yīng)，通常隨藻類的生長而增加。和DO一樣，這部分是由于光合作用(在這種情況下消耗溶解的二氧化碳)和呼吸作用(產(chǎn)生二氧化碳)之間的平衡。二氧化碳溶解在水中的主要形式之一是碳酸(H2CO3)，顧名思義，它的pH值很低。它與其他碳形式保持平衡，特別是碳酸氫鹽(HCO3-)和碳酸鹽(CO3-)。隨著藻類消耗二氧化碳，越來越少的二氧化碳以碳酸的形式溶解在水中，pH值將會增加，終在嚴(yán)重時的HAB中可達(dá)到9或10
溫度
氣候變化導(dǎo)致季節(jié)變化或者存在熱污染，會使水體變暖，這將有利于大多數(shù)藍(lán)綠藻在淡水系統(tǒng)中的增殖從而形成有害藻華。在海水系統(tǒng)中，許多紅潮和褐潮的藻類形成也對特定的溫度范圍有偏好。雖然它影響藻類的生長，但是溫度不受藻類的影響，這與上面討論的色素、DO和pH參數(shù)不同。因此，作為HAB監(jiān)測的一部分，監(jiān)測溫度的主要目的是為了更好地了解什么溫度是的藻類爆發(fā)所中意的溫度
光合有效輻射PAR
PAR是指與表面光相比，通過擴(kuò)散進(jìn)入到水體中可被藻類吸收所利用的陽光量。了解PAR及它是如何隨時間、季節(jié)或處理措施的變化而變化將有助于管理HAB，尤其是與上述參數(shù)結(jié)合在一起
濁度
濁度會干擾光的穿透，從而會干擾藻類的監(jiān)測。濁度也可以檢測徑流中帶來的泥沙羽流，有時它也指標(biāo)著營養(yǎng)鹽的進(jìn)入，同時濁度測量也是NitraLED硝酸鹽氮傳感器測量的需要
fDOM
熒光溶解有機(jī)物(fDOM)是水中有機(jī)物的一小部分。在某些環(huán)境中，導(dǎo)致水中有機(jī)物含量高的條件也可以促進(jìn)藻類的生長
總結(jié)起來，完整的有害藻華監(jiān)測可以考慮選擇的水質(zhì)參數(shù)應(yīng)包括：
有關(guān)有害藻華的測量和監(jiān)測及完整的解決方案請聯(lián)系我們獲取，期待更多的客戶合作，解決更多的水資源問題。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊敏，于建偉等 ，2021， 飲用水嗅味問題 來源與控制 Taste and Odor in Drinking Water-Causing Factors and Control Approaches. 北京，科學(xué)出版社
[2] Dr. Stephanie A. Smith | Jun 16, 2021.HAB Monitoring and Phycocyanin | Dispelling Three Myths www.ysi.com/blog
[3] YSI, a xylem brand, YSI EXO Operation Manual Version K, www.ysi.com
[4] 陳占倉，2021，HABs藻類監(jiān)測及其手段
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)
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