镉水质监测站：原理与使用方法解析

镉是一种具有强烈毒性的重金属元素，即使在极低浓度下，也会对水生生物和人体健康造成严重危害。镉进入水体后，会通过食物链不断富集，最终影响人类健康，引发肾脏损害、骨骼疾病等严重问题。因此，准确、及时地监测水体中的镉含量至关重要。镉水质监测站作为专门用于监测水中镉浓度的设备，能够为水质评估和污染防控提供关键数据支持。

一、镉水质监测站的工作原理

1、光学原理

（1）原子吸收光谱法（AAS）：这是镉水质监测站常用的光学检测方法之一。其基本原理是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量。在监测站中，先将水样进行预处理，使镉元素以特定的化学形态存在。然后，将水样雾化并引入原子化器，使镉原子化。当特定波长的光通过原子化器时，镉原子会吸收一部分光，通过测量吸收光的强度，就可以根据朗伯 - 比尔定律计算出水样中镉的浓度。

（2）原子荧光光谱法（AFS）：该方法是通过测量待测元素的原子蒸气在特定频率辐射能激发下所产生的荧光发射强度来测定元素含量。在镉水质监测中，先将水样中的镉转化为气态原子，然后用特定波长的激发光源照射原子蒸气，使镉原子被激发到高能态。当原子从高能态回到基态时，会发射出荧光，荧光的强度与水样中镉的浓度成正比，通过检测荧光强度即可确定镉的含量。

2、电化学原理

阳极溶出伏安法（ASV）：这是一种灵敏度很高的电化学分析方法。在监测过程中，首先将工作电极（如汞膜电极或玻碳电极）施加一个负电位，使水样中的镉离子在电极表面还原为金属镉并沉积在电极上，这个过程称为富集。然后，将电极电位从负向正方向扫描，使沉积在电极上的镉重新氧化为镉离子并溶出到溶液中，同时记录电流 - 电位曲线。根据溶出峰电流的大小与水样中镉的浓度成正比的关系，可以计算出镉的含量。

二、镉水质监测站的使用方法

1、前期准备

（1）设备安装：选择合适的安装位置，确保监测站周围环境稳定，避免受到强电磁干扰、振动和腐蚀性气体的影响。按照设备说明书的要求，将监测站的各个部件进行正确安装和连接，包括采样系统、分析仪器、数据处理单元和通信模块等。

（2）试剂准备：根据所采用的监测方法，准备相应的试剂。例如，在原子吸收光谱法中，需要准备镉标准溶液、氧化剂、还原剂等；在阳极溶出伏安法中，需要准备电解液、支持电解质等。确保试剂的纯度和质量符合要求，并按照规定的条件进行储存。

（3）仪器校准：在使用前，需要对监测站进行校准。使用已知浓度的镉标准溶液，按照仪器的操作步骤进行校准操作，建立浓度 - 信号的校准曲线。校准过程中要注意校准溶液的浓度范围应覆盖实际水样中镉的可能浓度范围，以提高测量的准确性。

2、采样与进样

（1）采样：根据监测目的和水体的特点，选择合适的采样方法和采样点。使用清洁的采样容器采集水样，避免水样受到污染。在采样过程中，要注意记录采样的时间、地点、水深等信息。

（2）进样：将采集到的水样通过采样系统引入监测站的分析仪器中。对于一些在线监测站，水样可以通过自动采样器连续或定时采集并进样；对于便携式监测站，可以采用手动进样的方式。进样时要注意控制进样量，确保水样能够充分与试剂反应或进入分析区域。

3、监测操作

（1）启动仪器：按照仪器的操作说明书，依次打开监测站的电源、分析仪器、数据处理单元等设备，并进行预热和初始化操作。预热时间根据仪器的要求而定，一般为 15 - 30 分钟，以确保仪器达到稳定的工作状态。

（2）设置参数：根据监测方法和水样的特点，设置仪器的相关参数，如波长、电位扫描范围、富集时间、溶出时间等。这些参数的设置会影响监测结果的准确性和灵敏度，应根据实际情况进行优化。

（3）开始监测：在参数设置完成后，启动监测程序，仪器将自动完成水样的分析过程，并实时显示监测结果。在监测过程中，要注意观察仪器的运行状态，如电流、电压、温度等参数是否正常，如有异常应及时处理。

4、数据处理与存储

（1）数据处理：监测站通常配备有数据处理单元，能够对监测数据进行实时处理和分析。数据处理包括数据的滤波、平滑、校准曲线的拟合等操作，以提高数据的质量和准确性。同时，还可以根据需要计算水样中镉的平均浓度、最大值、最小值等统计参数。

（2）数据存储：将处理后的监测数据存储在监测站的内部存储器或外部存储设备中，以便后续的查询和分析。数据存储应按照一定的格式和规范进行，包括采样时间、地点、镉浓度等信息。同时，要注意数据的备份和安全保护，防止数据丢失或被篡改。

5、后期维护

（1）日常清洁：定期对监测站的各个部件进行清洁，包括采样系统、分析仪器、电极等。清除表面的污垢和杂质，防止其对监测结果产生干扰。

（2）试剂更换：根据试剂的使用情况和保质期，定期更换监测所需的试剂。更换试剂时要注意按照规定的操作步骤进行，避免试剂交叉污染。

（3）仪器检修：定期对监测站进行全面检修和维护，检查仪器的各个部件是否正常工作，如光源、电极、泵等。如有损坏或老化的部件，应及时进行更换和维修，以确保仪器的性能和可靠性。

三、结论

镉水质监测站通过光学或电化学等原理，能够准确、快速地监测水体中的镉含量。在使用过程中，需要严格按照前期准备、采样与进样、监测操作、数据处理与存储以及后期维护等步骤进行操作，以确保监测结果的准确性和可靠性。