[01442671]湖库生态环境监测系统Lake-watch引进

本项目为水利部“948”先进水利技术引进项目（2012.01-2014.12）,通过调研国内外水体生态环境自动在线监测技术现状、特别是基于我国南水北调中线工程水源地丹江口水库水质、水体富营养化监测难点和需求,引进了基于水华监测的湖库生态环境监测系统Lake-watch的关键硬件和软件。集成后的设备可以同时监测与水华爆发密切相关的气象、水文、水质等指标,通过无线通讯方式实时测报,依靠太阳能供电,满足了移动式野外长期自动监测的要求。项目在引进、消化、吸收、集成和丹江口水库工程示范的基础上,取得如下成果： （1）调研表明国内传统水质监测或常规多功能水质在线监测仪难以及时对可能存在的水华隐患和生态安全问题进行预测和处理,急需建立健全湖库水生态环境监测和信息管理体系,提高预警预报能力。 （2）集成的湖库生态环境监测系统Lake-watch,有机整合了气象、水体物理、化学和生物要素传感器,具有强大的硬件支持和软件处理能力,形成了一个移动式的水面自动监测平台,能够广泛应用于湖库水质长期监测、有害蓝藻水华监测、污染源监测和水源地监测等。 （3）Lake-watch生态环境监测系统以高密度聚乙烯浮体为平台,集成了数据采集系统、数据存储与通讯系统、太阳能供电系统及维护保养系统,构成了一个水上移动式水生态环境自动监测站。 （4）通过与已有数据对比、标准试剂验证、检测曲线校准等方式测试了气象和水体（物理、化学和生物）等要素传感器的性能,结果表明Lake-watch监测数据可靠性较好。 （5）为了进行Lake-watch在丹江口水库监测示范,对库区水环境进行了调研,结果表明,库区营养物质呈典型空间分布特征,上游城市与农业集中区水体和沉积物营养物质浓度较高。较高的水体氮磷比说明大坝加高和水流变缓后,库区水体极易发生藻类“水华”。沉积物pH值和OM含量自上游至下游逐渐降低。Fed是沉积物FeT主要成分,将对沉积物磷迁移转化起决定作用。Ca-P是沉积物TP主要组分,其他无机磷不到TP含量的20%。库区沉积物的弱酸性环境有利于Ca-P溶解,成为藻类生物可利用性磷释放源。 （6） 综合考虑丹江口库区水环境特征、交通运输和维护保养状况及示范工程建设难易程度,选择汉江水利水电集团有限责任公司水电公司（以下简称汉江集团水电公司）自来水厂取水口为Lake-watch示范工程建设点。 （7）2013年9月-11月和2014年4月-6月,Lake-watch在丹江口水库汉江集团水电公司自来水厂取水口进行监测示范。试验期间,系统按设定程序发送水体化学要素（氨氮、正磷酸盐、硝态氮和硅酸盐）监测数据,气象要素（气温、风向、风速和相对湿度）,水体物理要素（pH、溶解氧、浊度、电导率和水温）和水体生物要素（叶绿素a和藻蓝蛋白）监测数据。在熟悉并熟练使用湿化学方法监测水体化学要素基础上,形成了自有的化学试剂配制方法。 （8）监测试验结果表明,丹江口水库示范点风速较低（一般3m/s）,主要为西北或东北风向,相对湿度高于60%;水体呈中性偏弱碱性,电导率位于2ms/cm,浊度因微生物附着呈逐渐增高趋势;水体正磷酸盐和氨氮等浓度较低,分别小于0.01和0.05mg/L,硝态氮含量较高,约1.0mg/L;水体藻蓝蛋白浓度和叶绿素a浓度较低,其中叶绿素a浓度低于3.0mg/m3,远低于水体富营养化临界值10mg/m3,示范点水质较好,水华潜势较小。 （9）利用Microsoft Visual Studio 2008开发工具,采用Microsoft Office Access数据库,开发一套windows 窗体的Lake-watch监测信息平台;实现了原始监测数据的批量化导入、数据查询、编辑和折线显示,并通过对关键指标如氨氮、磷酸盐和叶绿素等设置预警值,基本满足了水体富营养化或水华的实时测报和预警需求。 （10）基于Lake-watch监测系统功能强大、硬件能扩展、软件易兼容、野外生存能力强的优点,结合我国目前排污监控的薄弱环节,提出一种水体排污巡游监控取证的系统。该系统可对排污口或取水口的各种水体隐蔽非法污染排放和突发水污染进行巡游监管,消除水利或环保部门对水体隐蔽排污和其他非法排污行为的执法监管盲区。 通过本项目的实施,引进了Lake-watch系统的关键硬件与软件,集成Lake-watch监测系统1套;采用Microsoft Visual Studio 2008开发构建了Lake-watch监测信息管理平台1个;通过仪器集成、监测理论宣讲和野外监测试验等,培养技术人员4人;发表SCI论文2篇,申请发明专利1项。