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巴德的实时水质监测系统

艾米莉·怀特,巴德学院土地、空气和水研究中心客座研究员

2019年6月,巴德学院校园内的安嫩代尔大坝. 白色).

在评估一个地方的潜在安装微型水电系统, 重要的是要考虑现有的水质在拟议的地点,以确定如何安装可能影响水质. 锯杀项目, 巴德在安南代尔大坝蓄水区安装了一个多参数水质监测探测仪. 在罗宾·摩尔和斯派克·帕加诺的帮助下(建筑与庭院), 找到了一个沉积物深度足够的位置,可以支撑支撑探测仪的结构和传输采集数据所需的设备.

监测设备

巴德的水质监测系统部署在Annandale大坝上方的蓄水池中(图片由E. 白色).

实时水质监测系统由一个 YSI EXO2 多参数探头, 安置在固定在支撑结构的一个腿上的保护性PVC管中. 探头通过电缆连接到 YSI风暴3数据记录器,包含在一个全天候的封闭设施中. 除了数据记录器, 这个盒子装有一个蜂窝调制解调器和天线,用来传送收集到的数据, 一个保持电缆干燥的干燥剂罐, 和一个12伏特的电池为系统供电. 电池由安装在支撑结构顶部的太阳能电池板充电. 系统被设定为每15分钟“唤醒”并收集数据. 的 data 然后通过cell modem从数据记录器推送到YSI 水LOGⓇStorm中央云数据收集服务.

探头
PVC住房
数据记录/传输设备

测量参数

该传感器是定制的传感器,测量一系列的水质参数,包括: 温度, 导电率, pH, 浊度, 溶解氧, 藻类总. 该仪器还有一个气压传感器,用来确定水深. 该传感器是为长期部署而设计的,并配备了一个雨刷,以保持传感器的清洁. 为了保证数据的准确性,仪器必须进行例行维护(i.e.,清洗和校准).

传感器(预部署).

温度 因为它控制着自然水体中发生的化学和生物过程的速率. 温度影响化学物质的溶解度. 例如,水的含氧量随着温度的降低而增加. 水生生物的生存(e.g., 微生物, 大型无脊椎动物, 鱼)也取决于水温,不同的物种有不同的最佳温度. 温度可以用温度计测量,但探空仪使用热敏电阻. 热敏电阻的电阻随温度的变化而变化,利用一种算法将测量电阻转换为温度. 温度由探头测量,精度为±0.02°C.

天然水含有溶解的无机固体,它们携带正电荷和负电荷. 这些溶解离子, 它们来自岩石和矿物以及人为输入,  导电. 导电率 是一种测量电流在两个浸在水中的金属板(电极)之间流动的能力的方法. 在电极之间施加电压,由水的电阻引起的测量电压降被转换成电导率, 单位为微米或毫锡曼/厘米(µS/cm或mS/cm), 通过电导率计. 含有更多溶解离子的水将有更高的电导率. 非离子的化合物(e.g.,油)不导电,因此不会有助于导电.

离子化合物的溶解度受温度的影响, 什么会影响测量的电导率. 在更高的温度下, 水含有高浓度的溶解离子, 导致更高的导电性. 为了消除温度对测量电导率的影响(以便观察到的差异可以归因于离子的浓度)电导率报告为25°C或 电导率. 这种温度补偿是由传感器自动完成的,使用测量的温度. 这使得在不同温度下收集的数据可以直接进行比较. 探头的比电导精度为读数的±1%.

pH 描述了水的酸性或基本特征. 报告的pH值为1至14,值越低说明水的酸性越强. pH值为7被认为是中性的. 与温度, pH值影响自然水体中发生的许多生物和化学过程. 当pH值不在6的范围内时.5-8、水生生物受到生理压力. 在低pH (i.e., 酸性条件), 某些污染物的迁移率也可以提高, 从而增加水生生物的吸收. pH计的工作原理是测量浸入水中电极的电势. 该探头能够测量pH值,精度为±0.1 pH值单位. 当数据质量不那么重要时(i.e.,较低的精度是可以接受的),可以更便宜地测量pH值使用颜色比较器.

浊度 测量自然水中悬浮粒子的光散射. 它可以作为悬浮固体浓度的间接量度.g.,粘土,淤泥,沙子,藻类,有机物),影响水的透明度. 因此,浊度是监测由雨水和其他径流来源引起的变化的有用工具. 浊度是用浊度计来测量的, 一种将光照射在水样上并测量样品中粒子散射光强度的仪器(用浊度单位或NTU表示)。. 探测仪使用潜水浊度计, 一种使用红外光源的光学传感器, 用福马津浊度单位(FNU)测量浑浊度. 这两种方法都是测量浑浊度的有效方法,但重要的是要认识到,用仪表和传感器收集的浑浊度数据是不同的. 浑浊度由探头测量,精度为±0.3 FNU. 比浊度测量更便宜的替代方法是使用塞奇圆盘或透明管来确定水的透明度.

溶解氧 对包括鱼类、无脊椎动物、细菌和植物在内的水生生物至关重要. 天然水从大气中吸收氧气(通过扩散和通气),并通过浮游植物的光合作用, 藻类, 和其他植物. 氧气由呼吸作用消耗, 微生物分解有机物的过程, 和一些化学反应(e.g.,涉及化学污染物). 溶解氧以毫克每升(mg/L)或饱和度百分比来衡量, 当水与大气处于平衡状态时,相对于水所含的氧气总量,一升水的含氧量是多少. 溶解氧取决于温度和气压. 氧的溶解度随着温度的升高和海拔的升高而降低. 此外,在高盐度的水中,溶解度较低.g.,海水),而不是淡水. 有几种方法可以度量DO. 该探头使用光学溶解氧传感器来测量氧和发光染料之间的相互作用. 溶解氧由探头测量,精度为读数的±1%.

探空仪配备有 藻类总 传感器,提供半定量的信息,通过测量数量的光合色素存在的水的藻类种群. 这个传感器是光学的, 双通道传感器,使用荧光以相对荧光单位(RFU)测定叶绿素(来自浮游植物)和藻青素(来自蓝藻)的浓度.

连续监测数据

包含传感器的多参数仪器(用于测量特定的物理参数, 化学, 或生物特性),捆绑在一个单一的住房(探测仪)提供了许多优势监测williamhil娱乐平台水. 与在现场进行读数的其他选择相比, 收集离散样本, conducting multiple analyses; the time required is significantly reduced. 此外,现场测量可能更准确和精确. 数据可以在长时间内以高频率收集, 使观察与williamhil娱乐平台有关的时间尺度上的趋势成为可能(e.g.,每日及季节变化). 仪器软件允许快速的数据可视化,但对于大多数应用, 需要进行数据处理.

由多参数探测仪在安嫩代尔大坝上方的蓄水池中收集的水质数据几乎是实时的,可以在 YSI 水LOGⓇ风暴中心网站,显示在下面的截图中.

您可以通过选择您感兴趣的日期范围来定制图形显示(数据从6月28日开始可用), 2019),并通过选择/取消选择参数(在图右侧的图例中)来逐个查看每个参数. 值显示为-99.99表示没有数据.

请注意,系统目前在冬季(2019年12月)处于离线状态。.

直接链接到数据站点:
http://stormcentral.涝灾.com/SiteDetails.php?a=437&网站= 3305&pa = 吟游诗人water

如欲索取下载资料或其他资料,请联络williamhil娱乐平台 艾米丽白.


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