美國(guó) YSI EC300A 便攜式電導(dǎo)率儀在環(huán)境地表水（河流 / 湖泊）電導(dǎo)率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用方案
上海儀器網(wǎng) / 2025-09-30
一、方案背景與目的?
環(huán)境地表水（河流、湖泊）的電導(dǎo)率是反映水體中離子含量的核心指標(biāo)，直接關(guān)聯(lián)水體鹽度、總?cè)芙夤腆w（TDS）等關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)，可間接指示水體污染狀況（如工業(yè)廢水入侵、農(nóng)業(yè)面源污染）。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率檢測(cè)存在采樣后樣品易變化、無法實(shí)時(shí)反映水質(zhì)動(dòng)態(tài)的缺陷，而美國(guó) YSI EC300A 便攜式電導(dǎo)率儀具備便攜設(shè)計(jì)（重量?jī)H 270g）、寬量程（0-20000μS/cm）、±1% 滿量程精度及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示功能，可現(xiàn)場(chǎng)快速完成電導(dǎo)率測(cè)定。本方案依據(jù) HJ 1050-2019《水質(zhì) 電導(dǎo)率的測(cè)定 便攜式電導(dǎo)率儀法》，建立河流、湖泊地表水的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流程，為水質(zhì)污染預(yù)警、水環(huán)境質(zhì)量評(píng)估提供精準(zhǔn)、及時(shí)的數(shù)據(jù)支撐。?
二、實(shí)驗(yàn)原理?
YSI EC300A 便攜式電導(dǎo)率儀基于電導(dǎo)法原理，儀器內(nèi)置的鉑黑電極通過向水體施加恒定交流電，測(cè)量電流與電壓的比值（電導(dǎo) G），再結(jié)合電極常數(shù)（K）計(jì)算電導(dǎo)率（κ=G×K）。儀器具備自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能，可根據(jù)水體實(shí)際溫度（0-50℃）對(duì)電導(dǎo)率值進(jìn)行校正，消除溫度對(duì)離子遷移速率的影響，確保測(cè)定結(jié)果符合 25℃標(biāo)準(zhǔn)溫度下的電導(dǎo)率值（κ??）。同時(shí)，儀器可通過預(yù)設(shè)公式自動(dòng)換算總?cè)芙夤腆w（TDS=κ??× 轉(zhuǎn)換系數(shù)，地表水轉(zhuǎn)換系數(shù)通常為 0.55-0.75），進(jìn)一步拓展監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值。?
三、實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備?
1. 實(shí)驗(yàn)材料?
- 校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)溶液：1413μS/cm（25℃）氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（用于電極校準(zhǔn)）、12.88mS/cm（25℃）氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（高量程校準(zhǔn)備用）；?
- 輔助材料：無離子水（電阻率≥18.2MΩ?cm，用于電極清洗）、脫脂棉（清潔電極表面）、便攜式保溫箱（存放儀器與標(biāo)準(zhǔn)溶液）、采樣記錄表格（記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息、環(huán)境參數(shù)）；?
- 安全防護(hù)：防滑防水手套、救生衣（河流監(jiān)測(cè)時(shí)穿戴）、防護(hù)眼鏡（避免水體濺入）。?
2. 核心設(shè)備?
- 便攜式 GPS 定位儀（記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)經(jīng)緯度）、手持溫度計(jì)（輔助驗(yàn)證水溫，精度 ±0.1℃）、水樣采集瓶（500mL，用于同步采集實(shí)驗(yàn)室比對(duì)樣品）、筆記本電腦（用于數(shù)據(jù)導(dǎo)出與分析）。?
四、實(shí)驗(yàn)操作流程?
1. 監(jiān)測(cè)前準(zhǔn)備與儀器校準(zhǔn)?
- 儀器檢查：打開 EC300A 電源，檢查顯示屏是否正常、電極是否完好（無劃痕、鉑黑層無脫落），若電極污染需用脫脂棉蘸無離子水輕輕擦拭；?
- 低量程校準(zhǔn)：將電極浸入 1413μS/cm 氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液中，攪拌至溶液均勻，待儀器讀數(shù)穩(wěn)定后，按 “校準(zhǔn)” 鍵，儀器自動(dòng)識(shí)別并完成低量程校準(zhǔn)；?
- 高量程校準(zhǔn)（可選）：若監(jiān)測(cè)水體電導(dǎo)率預(yù)計(jì)＞10000μS/cm，補(bǔ)充 12.88mS/cm 標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)，確保全量程精度；?
校準(zhǔn)完成后，用無離子水沖洗電極 3 次，吸干表面水分備用。?
2. 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)?
- 監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇：依據(jù) HJ/T 91-2002《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，在河流斷面布設(shè) 3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（左岸、中泓、右岸），湖泊按網(wǎng)格法布設(shè) 5-8 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)用 GPS 記錄經(jīng)緯度；?
- 河流監(jiān)測(cè)：操作人員站在穩(wěn)固岸邊或采樣船上，將電極垂直浸入水下 0.5m 處（避開岸邊淤泥、水生植物），待儀器讀數(shù)穩(wěn)定（變化≤0.5%/min）后，記錄電導(dǎo)率值（κ??）、水溫、測(cè)定時(shí)間；?
- 湖泊監(jiān)測(cè)：除水下 0.5m 處測(cè)定外，同步在水面下 0.2m、1.0m 處測(cè)定（若水深＞1m），取平均值作為該點(diǎn)最終結(jié)果；?
- 數(shù)據(jù)記錄：每測(cè)定 1 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)后，用無離子水清洗電極，避免交叉污染，同時(shí)記錄天氣（晴 / 雨）、風(fēng)速、水體外觀（清澈 / 渾濁）等環(huán)境參數(shù)。?
3. 數(shù)據(jù)導(dǎo)出與實(shí)驗(yàn)室比對(duì)?
- 數(shù)據(jù)導(dǎo)出：監(jiān)測(cè)結(jié)束后，通過 EC300A 的數(shù)據(jù)接口連接筆記本電腦，導(dǎo)出所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（含時(shí)間戳、電導(dǎo)率、水溫），生成 Excel 格式數(shù)據(jù)表；?
- 實(shí)驗(yàn)室比對(duì)：每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)同步采集 500mL 水樣，24 小時(shí)內(nèi)送至實(shí)驗(yàn)室，用實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀（經(jīng)計(jì)量檢定合格）測(cè)定，對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，相對(duì)誤差需≤5%，確保現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果可靠。?
五、關(guān)鍵注意事項(xiàng)?
- 電極維護(hù)：每次監(jiān)測(cè)結(jié)束后，必須用無離子水徹底清洗電極，避免殘留鹽分結(jié)晶損壞鉑黑層；長(zhǎng)期不用時(shí)，將電極浸泡在 3mol/L 氯化鉀溶液中，防止電極干燥；?
- 環(huán)境適配：雨天監(jiān)測(cè)時(shí)需為儀器套上防水保護(hù)套，避免雨水進(jìn)入儀器內(nèi)部；低溫環(huán)境（＜0℃）監(jiān)測(cè)前，將儀器在保溫箱中預(yù)熱至 5℃以上，防止電池續(xù)航下降；?
- 干擾排除：若水體含大量懸浮顆粒物（如渾濁河流），需先讓顆粒物沉淀片刻，再插入電極測(cè)定，避免顆粒物附著電極影響讀數(shù)；若水體有油污，用脫脂棉蘸酒精輕輕擦拭電極后再測(cè)定；?
- 校準(zhǔn)頻率：每次監(jiān)測(cè)前必須完成校準(zhǔn)，若連續(xù)監(jiān)測(cè)超過 8 小時(shí)，中途需用 1413μS/cm 標(biāo)準(zhǔn)溶液復(fù)檢，若偏差＞2% 需重新校準(zhǔn)。?
六、監(jiān)測(cè)效果驗(yàn)證?
- 精度驗(yàn)證：在同一河流中泓點(diǎn)連續(xù)測(cè)定 6 次，電導(dǎo)率結(jié)果為 456μS/cm、458μS/cm、457μS/cm、459μS/cm、457μS/cm、458μS/cm，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為 0.24%，符合 EC300A±1% 滿量程的精度要求；?
- 準(zhǔn)確性驗(yàn)證：同步采集水樣送實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，實(shí)驗(yàn)室結(jié)果為 457μS/cm，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)平均值為 457.5μS/cm，相對(duì)誤差 0.11%，滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)要求（誤差≤5%）；?
- 實(shí)用性驗(yàn)證：在某工業(yè)區(qū)下游河流監(jiān)測(cè)中，EC300A 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到電導(dǎo)率突升（從 320μS/cm 升至 1500μS/cm），結(jié)合 GPS 定位快速鎖定污染源頭（附近化工廠偷排），證明儀器在污染應(yīng)急預(yù)警中的高效性。?
