Автоматизация анализа природных вод

Автоматизация анализа природных вод является одним из важнейших направлений развития методов контроля за состоянием природной среды, особенно в условиях интенсивного промышленного загрязнения природных водных объектов. Актуальность этой проблемы обусловлена тем, что антропогенное загрязнение природных вод во многих случаях имеет бессистемный, периодический, а не беспрерывный характер. Например, в соответствии с технологией очистки промышленные сточные воды часто сосредотачивают в отстойниках, где происходит их частичное очищение вследствие протекания физико-химических и биологических процессов и только после этого воды сбрасываются в речку или водохранилище. Довольно часто в природные водные бассейны неочищенные сточные воды предприятий попадают вследствие аварий на производстве или по причине, что на предприятии нет очистных сооружений или они плохо функционируют. Очевидно, что в таких случаях эффективный контроль за экологическим состоянием водного объекта можно осуществлять только непрерывным или частым периодическим анализом качества природной воды.

Необходимо также иметь в виду, что организация надёжного периодического контроля за химическим составом воды больших водных объектов – водохранилищ, больших озёр и рек – путём отбора десятков и сотен проб во время экспедиций является сложным делом и требует значительных затрат, а осуществление непрерывного и частого периодического контроля за качеством воды в этих объектах вообще невозможно.

Автоматизированный или полуавтоматизированный химический анализ и определение некоторых физических показателей природных вод может выполняться с помощью автоматической станции контроля (АСК) или передвижных гидрохимических лабораторий (ПГХЛ), которые оснащены специальной измерительной аппаратурой.

С помощью помпы и системы отбора проб вода подаётся к блокам первичных преобразователей (детекторов), каждый из которых контролирует один из показателей. Сигналы от первичных преобразователей прямо пропорциональны значениям показателей, которые контролируются. Далее электрические сигналы через многоканальный измерительный преобразователь попадают в блок сбора и обработки информации, который с использованием ЭВМ одновременно выполняет функцию управления всеми блоками автоматического комплекса. Наконец, после обработки полученной информации она может поступать через блок аппаратуры передачи в вычислительный центр, где сосредоточены гидрохимические данные о состоянии всех водных объектов, расположенных в определённом географическом районе.

Рис.7. Блок-схема АСК и качества природных вод

Режим работы АСК может быть стационарным (непрерывным) или периодическим, в зависимости от целей контроля.

Передвижные гидрохимические лаборатории (ПГХЛ) размещаются на специальных грузовых автомобилях с автономным электрохимическим питанием от аккумуляторов или генератора двигателя. В их состав может входить не только электрохимическая и оптическая измерительная аппаратура, которая является основой АСК, а также более сложные анализаторы, например, газожидкостной хроматограф для определения органических соединений, ионный хроматограф для определения катионов и анионов солевого состава воды, атомно-абсорбционный спектрограф для определения тяжёлых металлов и т.д.

Современное развитие науки и техники обусловило возникновение таких перспективных методов контроля за состоянием природных водных объектов как дистанционные и, в частности, аэрокосмические. Они являются чрезвычайно эффективными во время изучения экологического состояния значительных акваторий океанов, морей, больших озёр, водохранилищ и рек.