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水源地（特別是水庫）水質遠程監測管理的利器

什么是REOS？
REOS（Remote Electro-Optical Sensor）是由美國生物球儀器公司（Biospherical Instruments Inc.）和洛杉磯水利部（Los Angeles Department of Water and Power，LADWP）聯合開發的一套遠程水質自動監測并為水廠和水庫的水質管理提供指導的系統。REOS系統利用為海洋浮游植物研究設計的光學傳感器進行監測，可以實時監測水源地（特別是水庫）的藻類種群變化情況，為藻類暴增進行早期預警。

浮游藻類是影響水源地（特別是水庫）水質的主要因素。通過監測藻類種群（特別是水華）的早期變化，可以為水質管理提供下列指導：
1） 對（經常伴隨浮游植物水華出現的）水的怪味進行快速響應和控制
2） 控制用于消除水華的消毒劑等化學藥品的用量
3） 控制氯化消毒過程中具潛在致癌作用的消毒副產物（DBPs）

REOS系統是生物球儀器公司和洛杉磯水利部聯合開發的成果。從1988年開始研發，1990年設計處第一套系統并在洛杉磯的一個水庫安裝使用。經過10的研發和實踐，REOS證明的其強大功能，并在1999年獲得美國專利（專利號：5 905 570）。目前僅在洛杉磯地區，就有9個水庫安裝了REOS系統，并取得了非常好的監測結果 在對洛杉磯一個水庫的氯用量的長期研究中發現，REOS系統幫助洛杉磯水利部減少了40％的氯用量，節約成本14萬美元。根據REOS系統的指導，水質需處理日降低了42％，每次處理所需時間降低了75％。由于氯本身也會影響水的味道和氣味，合理的降低氯用量可以有效改善飲用水的品質。

REOS是怎樣工作的？
REOS系統包括一系列連接在浮標上的光電傳感器。通過連續監測水體的光學特性，結合其它水質參數，可以對水華的發生進行早期預警。水華早期預警最重要的兩個參數——葉綠素濃度和透明度——利用兩臺小型水下輻射儀（PRR-600）測量。這兩臺儀器可以測量7個波段的下行輻射和上行輻射，以及水溫和壓力/深度。從380 nm到683 nm的7個波段被廣泛證明是最合適的波段。

兩臺輻射儀的位置取決于當地水庫的實際情況。其位置必須足夠深，以防止太陽光的后向散射；其位置還不能太深，必須選擇藻類生長最快速的水層進行測量。在洛杉磯水利部選擇的水庫中，兩臺PRR-600分別位于水深1 m和6 m處。

每臺PRR-600均由不銹鋼支架保護，并裝有自動清潔系統。自動清潔系統的工作頻率可以由用戶設定，可以保證長期監測時傳感器的清潔。

此外，還有一臺DEB-600水質測量儀，位于兩臺PRR-600間的水層中，用于監測溫度、pH、電導率和氧化-還原電位（ORP）等水質參數。

一個典型的REOS系統還包括位于岸上的多通道氣象站和一臺PRR-610水面輻射儀。

典型REOS-3系統結構圖

REOS系統還包括位于岸上的基于Pentium處理器的遠程數據采集控制器（RAC），用于連續采集數據并進行分析出來了，如可按用戶設定的時間間隔（如15 min）對數據進行平均。數據存儲格式為Microsoft Access，可被其它程序如EXCEL等打開。一旦存儲，這些數據將可通過調制解調器（Modem）或網絡傳輸給水質（水庫）管理中心的中央電腦。中央電腦可設置為自動獲取數據，并每日打印水質報告。

帶不銹鋼支架和自動清潔系統的PRR-600

REOS是怎樣測量葉綠素濃度的？
REOS系統根據PRR-600的光學數據，利用兩種不同的計算方法來得出葉綠素濃度。
當水中葉綠素濃度較低或中等時，REOS系統采用專利技術“自然熒光”法來激素葉綠素濃度，這中技術廣泛用于海洋學研究中。

浮游植物的捕光色素葉綠素吸收的光能不會全部轉化為化學能，部分能量以熱的形式耗散掉了，還有部分能量重新以熒光的形式發射出來（波峰683 nm）。過去幾十年的研究已證明，這種太陽光激發浮游植物發出的自然（葉綠素）熒光可用于測量葉綠素濃度。

當水中葉綠素濃度較高時，REOS系統采用類似于海洋水色衛星遙感的原理，利用PRR-600測量的多波段輻射計算葉綠素濃度。浮游植物對紅光和藍光的吸收會改變水柱中相應光譜的分布，通過這些變化可以計算處葉綠素濃度變化。
REOS系統測量的多波段輻射還可用于計算濁度當量（turbidity equivalents），后者可用于代替散射濁度單位（NTU）。NTU是飲用水標準之一，可用于計算水體透明度。

Lower Hollywood水庫葉綠素濃度兩年的連續監測結果 可以看出，REOS-3（每日監測）結果和丙酮法（每周監測）結果非常吻合

REOS為何有效？
REOS設計的初衷在于幫助水庫管理者建立有效的消毒或稀釋策略。REOS系統通過連續監測藻類濃度、水體濁度以及其它水質參數，可以進行水華早期預警。這樣，水庫管理者可以在水華發生的早期（對數期早期）采取措施打斷水華進程，而且這時更加便于管理。通過采用較少的消毒劑控制水華，不僅改善了水質，也節約了成本。

技術參數