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隨著全球范圍內對環(huán)境保護、水資源可持續(xù)利用以及水全的日益重視,為滿足世界各國日趨嚴格的環(huán)保法規(guī)要求和不斷發(fā)展的水處理工業(yè)市場的需求,作為獲取水質信息的源頭技術,在線水質分析儀器及其應用技術得到了巨大的發(fā)展機會。同時,計算機科學、分析學、材料科學等相關科學技術的進步,也為在線水質分析儀器技術的發(fā)展提供了可靠的技術支撐。國際水協會(IWA)的前身國際水污染研究協會(IAWPR)自1973年就開始了組織主題為ICA(Instrumentation-儀表,Control-控制and Automation-自動)的專題會議,專門推廣和研究水處理領域的在線水質分析儀器及過程控制的應用。
隨著中國環(huán)境保護事業(yè)和環(huán)保市場的持續(xù)發(fā)展,國務院辦公廳于2015年7月印發(fā)了《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網絡建設方案》,提出例如“到2020年,全國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網絡基本實現環(huán)境質量、重點污染源、生態(tài)狀況監(jiān)測全覆蓋,各級各類監(jiān)測數據系統(tǒng)互聯共享,監(jiān)測預報預、信息能力和保障水平明顯提升,監(jiān)測與監(jiān)管協同聯動,初步建成陸海統(tǒng)籌、天地一體、上下協同、信息共享的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網絡,使生態(tài)環(huán)境監(jiān)測能力與生態(tài)文明建設要求相適應。”的目標,方案還要求“完善重點排污單位污染排放自動監(jiān)測與異常報機制,提高污染物超標排放、在線監(jiān)測設備運行和重要核設施流出物異常等信息追蹤、捕獲與報能力以及企業(yè)排污狀況智能監(jiān)控水平”。在2018年1月1日正式實施的“中華人民共和國環(huán)境保護稅法”第十條中還明確規(guī)定了應稅污染物的計算方法,“納稅人裝使用符合國家規(guī)定和監(jiān)測規(guī)范的污染物自動監(jiān)測設備的,按照污染物自動監(jiān)測數據計算”,通過法律條文的形式進一步確定了在線分析儀器的地位。
作為一種專用于水質分析的特定儀器分析技術,和其他儀器分析技術一樣,水質在線分析儀器檢測技術的理論基礎也是根據水中待測物質的物理學或者生物學性質來測定物質的組成及相對含量。根據測定的方法原理不同,主要可以分為電學分析、光學分析、色譜分析、其他分析方法等4大類。電學分析法(electroanalytical chemistry,也稱電分析學法),是建立在物質在溶液中電學性質基礎上的一類分析方法,它是儀器分析方法中的一個重要分支。電學分析測量系統(tǒng)是一個由電解質溶液和電極構成的學電池,通過測量電池的電位、電流、電導等物理量,實現對待測物質的分析。根據測定電學參數的不同,電學分析法又分為電位分析法、庫侖分析法、伏分析法(包括極譜分析法)、電導分析法等。