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上海佑科便攜式電導(dǎo)率儀i-301在地表水環(huán)境監(jiān)測中的精準度驗證及現(xiàn)場應(yīng)用
上海儀器網(wǎng) / 2025-11-24

 

一、引言

地表水環(huán)境質(zhì)量直接關(guān)系到水資源安全、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定及人類生產(chǎn)生活需求，電導(dǎo)率作為反映水體中離子含量的核心指標，是評估水體污染程度、鹽度水平及水質(zhì)穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)。傳統(tǒng)實驗室電導(dǎo)率檢測雖精度較高，但存在樣品運輸耗時、檢測周期長、無法實時反饋水質(zhì)變化等問題，難以滿足突發(fā)水污染事件應(yīng)急監(jiān)測及大范圍布點監(jiān)測的需求。上海佑科便攜式電導(dǎo)率儀i-301以其便攜輕便、操作簡易、響應(yīng)快速等特點，為地表水環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)測提供了新的技術(shù)支撐。本文以長江下游典型河段及周邊湖泊為監(jiān)測對象，系統(tǒng)驗證i-301電導(dǎo)率儀的檢測精準度、穩(wěn)定性及環(huán)境適應(yīng)性，構(gòu)建基于該設(shè)備的地表水環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)測優(yōu)化方案，為水環(huán)境監(jiān)測工作的高效開展提供實踐依據(jù)。

二、上海佑科便攜式電導(dǎo)率儀i-301核心特性

上海佑科i-301便攜式電導(dǎo)率儀是專為現(xiàn)場檢測設(shè)計的水質(zhì)分析設(shè)備，其核心性能參數(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計充分適配復(fù)雜戶外監(jiān)測場景。該設(shè)備采用多電極傳感技術(shù)，測量范圍覆蓋0-20000μS/cm，分辨率達0.1μS/cm，測量精度為±1.0%FS，可滿足不同污染程度地表水的檢測需求。設(shè)備配備3.5英寸彩色觸控屏，支持數(shù)據(jù)實時顯示、存儲與導(dǎo)出，內(nèi)置1000組數(shù)據(jù)存儲單元，可通過USB接口將數(shù)據(jù)傳輸至計算機進行后續(xù)分析。在便攜性方面，設(shè)備機身重量僅0.8kg，尺寸為180×100×55mm，配備可充電鋰電池，單次充電續(xù)航達8小時以上，滿足全天戶外監(jiān)測需求。此外，設(shè)備具備自動溫度補償功能（補償范圍0-60℃），可有效抵消環(huán)境溫度變化對檢測結(jié)果的影響，同時機身采用IP67防水防塵設(shè)計，能適應(yīng)雨天、潮濕等復(fù)雜戶外環(huán)境，保障檢測工作的連續(xù)性。

三、實驗設(shè)計與方法

3.1 實驗材料與儀器

實驗儀器包括：上海佑科便攜式電導(dǎo)率儀i-301（1臺，編號YKi-01）、實驗室標準電導(dǎo)率儀（型號：梅特勒FE38，作為對照儀器，測量精度±0.5%FS）、電導(dǎo)率標準溶液（濃度分別為100μS/cm、1000μS/cm、10000μS/cm，不確定度±0.2%）、恒溫水浴鍋（型號：HH-S4，控溫精度±0.1℃）、采樣瓶（500mL，經(jīng)高溫滅菌處理）、移液器（100-1000μL，精度±0.5%）。
實驗水樣選取長江南京段（3個采樣點：江心洲、燕子磯、魚嘴公園）、太湖無錫段（2個采樣點：黿頭渚、梅梁灣）及玄武湖（2個采樣點：櫻洲、梁洲），共7個監(jiān)測點位，每個點位采集表層水（0-50cm）樣品3份，每份500mL，采樣后立即密封并標注采樣時間、點位坐標及環(huán)境參數(shù)。

3.2 實驗內(nèi)容與分組

實驗分為三部分：（1）精準度驗證實驗：以標準溶液為對象，對比i-301與實驗室標準儀器的檢測結(jié)果，計算相對誤差；（2）穩(wěn)定性測試實驗：在不同溫度（10℃、20℃、30℃、40℃）和濕度（40%RH、60%RH、80%RH）條件下，對同一標準溶液進行連續(xù)檢測，分析i-301的檢測穩(wěn)定性；（3）現(xiàn)場應(yīng)用實驗：在7個地表水環(huán)境采樣點，分別使用i-301進行現(xiàn)場檢測和實驗室標準儀器進行室內(nèi)檢測，對比兩種方式的檢測結(jié)果，評估i-301的現(xiàn)場應(yīng)用效能。
每組實驗重復(fù)3次，精準度與穩(wěn)定性實驗中，每次檢測間隔5min；現(xiàn)場應(yīng)用實驗中，水樣采集后2小時內(nèi)完成實驗室檢測，確保樣品特性無顯著變化。檢測過程中嚴格遵循《水質(zhì) 電導(dǎo)率的測定 實驗室電導(dǎo)率儀法》（HJ 802-2016）及儀器操作說明書規(guī)范。

3.3 數(shù)據(jù)處理方法

采用Excel 2021和SPSS 26.0進行數(shù)據(jù)處理，計算每組實驗的平均值（x?）、標準差（SD）及相對標準偏差（RSD）。以實驗室標準儀器檢測結(jié)果為真值，計算i-301檢測結(jié)果的相對誤差（RE），公式為：RE=|x_i - x_true|/x_true ×100%，其中x_i為i-301檢測值，x_true為標準儀器檢測值。當RE≤2.0%時，判定檢測結(jié)果符合水環(huán)境監(jiān)測要求。

四、實驗結(jié)果與分析

4.1 精準度驗證結(jié)果

使用i-301與實驗室標準儀器分別對3種濃度的電導(dǎo)率標準溶液進行檢測，結(jié)果如下表所示。由表中數(shù)據(jù)可知，i-301對不同濃度標準溶液的檢測值與標準值偏差較小，相對誤差均在0.32%-0.85%之間，遠低于2.0%的允許誤差范圍，且與實驗室標準儀器的檢測結(jié)果高度吻合，相對偏差最大僅為0.53%，表明i-301具備優(yōu)異的檢測精準度。
標準溶液濃度（μS/cm）
i-301檢測平均值（μS/cm）
標準儀器檢測平均值（μS/cm）
i-301相對誤差（%）
i-301與標準儀器相對偏差（%）
100
100.85
100.92
0.85
0.07
1000
1003.20
1005.30
0.32
0.21
10000
10065.00
10118.00
0.65
0.53

4.2 穩(wěn)定性測試結(jié)果

在不同溫度和濕度條件下，使用i-301對1000μS/cm標準溶液進行連續(xù)10次檢測，結(jié)果如下表所示。在溫度10-40℃、濕度40%-80%范圍內(nèi)，i-301的檢測結(jié)果相對標準偏差（RSD）均在0.12%-0.35%之間，且檢測值波動范圍控制在1000±3μS/cm內(nèi)，表明環(huán)境溫度和濕度變化對i-301的檢測穩(wěn)定性影響極小，其自動溫度補償功能和密封防護設(shè)計有效保障了檢測結(jié)果的一致性。
實驗條件（溫度/濕度）
檢測平均值（μS/cm）
標準差（SD）
相對標準偏差（RSD，%）
10℃/40%RH
1002.10
1.85
0.18
20℃/60%RH
1003.20
1.21
0.12
30℃/80%RH
1004.50
2.86
0.28
40℃/60%RH
1005.80
3.52
0.35

4.3 地表水環(huán)境現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果

在7個地表水環(huán)境采樣點，分別使用i-301進行現(xiàn)場檢測和實驗室標準儀器進行室內(nèi)檢測，兩種方式的檢測結(jié)果對比及i-301的性能評價如下表所示。由表可知，i-301在不同污染程度的地表水中均表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，檢測結(jié)果與實驗室標準儀器的相對誤差在0.41%-1.78%之間，全部符合≤2.0%的監(jiān)測要求。其中，長江江心洲點位因水體鹽度較低（電導(dǎo)率約280μS/cm），i-301的檢測相對誤差最大（1.78%），但仍在允許范圍內(nèi)；太湖梅梁灣點位因水體離子含量穩(wěn)定（電導(dǎo)率約1250μS/cm），檢測相對誤差最?。?.41%）。此外，i-301現(xiàn)場檢測單一樣品的平均耗時僅為2.5min，遠低于實驗室檢測（樣品預(yù)處理+檢測共需45min），大幅提升了監(jiān)測效率。
采樣點位
水體類型
i-301現(xiàn)場檢測值（μS/cm）
標準儀器室內(nèi)檢測值（μS/cm）
相對誤差（%）
單樣檢測耗時（min）
長江-江心洲
河流
285.00
280.00
1.78
2.2
長江-燕子磯
河流
312.50
308.00
1.46
2.4
長江-魚嘴公園
河流
298.30
295.00
1.12
2.3
太湖-黿頭渚
湖泊
1235.00
1228.00
0.57
2.6
太湖-梅梁灣
湖泊
1255.00
1250.00
0.41
2.7
玄武湖-櫻洲
湖泊
452.80
448.00
1.07
2.5
玄武湖-梁洲
湖泊
446.50
442.00
1.02
2.4

五、基于i-301的地表水環(huán)境監(jiān)測優(yōu)化應(yīng)用方案

5.1 檢測前設(shè)備校準與準備

為保障檢測精度，需建立標準化的設(shè)備校準流程：（1）每日監(jiān)測前，使用1000μS/cm標準溶液對i-301進行校準，校準完成后用蒸餾水沖洗電極3次，并用濾紙吸干殘留水分；（2）若監(jiān)測區(qū)域水體電導(dǎo)率差異較大（如淡水與微咸水交界區(qū)域），需額外使用高濃度（10000μS/cm）和低濃度（100μS/cm）標準溶液進行兩點校準，確保檢測范圍全覆蓋；（3）監(jiān)測前檢查設(shè)備電池電量，確保剩余電量≥50%，并攜帶備用電池及USB數(shù)據(jù)線，避免續(xù)航不足影響監(jiān)測；（4）準備專用采樣勺、燒杯及蒸餾水，用于現(xiàn)場水樣采集和電極清潔。

5.2 現(xiàn)場檢測操作規(guī)范

結(jié)合地表水環(huán)境特點，制定標準化現(xiàn)場檢測流程：（1）采樣時選擇遠離岸邊10m以上區(qū)域，使用采樣勺采集表層水，避免岸邊污染物干擾；（2）將電極完全浸入水樣中，確保電極探頭無氣泡附著，靜置30s待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)；（3）每檢測完一個點位的水樣，用蒸餾水徹底沖洗電極，并用濾紙吸干，避免交叉污染；（4）若遇雨天或水體渾濁情況，先使用濾膜（孔徑0.45μm）對水樣進行簡易過濾，再進行檢測，減少懸浮顆粒物對電極的影響；（5）實時記錄檢測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度、天氣狀況），便于后續(xù)數(shù)據(jù)溯源與分析。

5.3 不同監(jiān)測場景的應(yīng)用策略

針對不同監(jiān)測需求，制定差異化應(yīng)用策略：（1）常規(guī)布點監(jiān)測：在流域內(nèi)按5km間隔設(shè)置監(jiān)測點位，使用i-301進行快速檢測，每季度開展1次全覆蓋監(jiān)測，重點關(guān)注電導(dǎo)率異常波動區(qū)域，為水質(zhì)變化趨勢分析提供數(shù)據(jù)支撐；（2）突發(fā)污染事件應(yīng)急監(jiān)測：在污染事件發(fā)生后，以污染源頭為中心，按1km間隔向外圍布設(shè)監(jiān)測點位，使用i-301進行連續(xù)監(jiān)測，每30min記錄1次數(shù)據(jù)，快速確定污染擴散范圍和濃度變化趨勢，為應(yīng)急處置提供實時依據(jù)；（3）飲用水源地監(jiān)測：在水源地一級保護區(qū)內(nèi)設(shè)置3個固定監(jiān)測點位，每日使用i-301進行檢測，當電導(dǎo)率變化幅度超過5%時，立即啟動實驗室精準檢測，排查污染風(fēng)險。

5.4 數(shù)據(jù)管理與設(shè)備維護

建立“現(xiàn)場記錄-數(shù)據(jù)導(dǎo)出-分析歸檔”的全流程數(shù)據(jù)管理體系：（1）現(xiàn)場檢測時通過設(shè)備觸控屏記錄點位信息和環(huán)境參數(shù)，數(shù)據(jù)自動存儲至設(shè)備內(nèi)存；（2）每日監(jiān)測結(jié)束后，將設(shè)備與計算機連接，通過專用軟件導(dǎo)出數(shù)據(jù)，建立Excel數(shù)據(jù)庫，標注數(shù)據(jù)采集時間、點位及檢測人員信息；（3）定期對數(shù)據(jù)進行整理分析，當i-301檢測結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)偏差超過10%時，及時使用標準溶液重新校準設(shè)備。
設(shè)備維護方面，需遵循“定期保養(yǎng)+按需維修”原則：（1）每日監(jiān)測結(jié)束后，用蒸餾水沖洗電極，晾干后放入專用保護套，避免電極損壞；（2）每月對設(shè)備進行一次全面檢查，包括電池性能、觸控屏靈敏度及防水性能，確保設(shè)備正常運行；（3）電極使用壽命一般為12個月，當檢測精度下降或電極表面出現(xiàn)腐蝕時，及時更換新電極；（4）設(shè)備長期不使用時，充滿電池后存放于干燥通風(fēng)環(huán)境，每3個月補充充電一次，避免電池虧電。

六、結(jié)論與展望

實驗結(jié)果表明，上海佑科便攜式電導(dǎo)率儀i-301具備優(yōu)異的檢測性能：對標準溶液的檢測相對誤差僅為0.32%-0.85%，與實驗室標準儀器的相對偏差≤0.53%；在10-40℃、40%-80%RH環(huán)境下，檢測結(jié)果相對標準偏差≤0.35%，穩(wěn)定性良好；在地表水環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)測中，其檢測結(jié)果與實驗室標準儀器的相對誤差≤1.78%，單樣檢測耗時僅2.5min左右，大幅提升了監(jiān)測效率。通過建立標準化的校準流程、操作規(guī)范及數(shù)據(jù)管理體系，可進一步保障該設(shè)備在地表水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用效果。
未來，可進一步拓展i-301的應(yīng)用場景，如工業(yè)廢水排放口監(jiān)測、農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測等，結(jié)合其他便攜式水質(zhì)檢測設(shè)備（如pH計、溶解氧儀）構(gòu)建多參數(shù)現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)。同時，建議廠家優(yōu)化設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸功能，增加藍牙無線傳輸模塊，實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)與移動端APP的實時同步，結(jié)合GIS技術(shù)構(gòu)建水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化平臺，為水環(huán)境管理提供更高效、智能的技術(shù)支撐。

 

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