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更新时间：2025-12-18
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海洋环境下多参数水质监测仪布放实操要点
海洋环境下多参数水质监测仪布放实操要点
无论是监测河口、海港还是近海珊瑚礁的水质，海洋环境都会为采集精准可靠的数据带来诸多独特挑战。从海水腐蚀到生物附着，在海洋中布放 EXO 系列水质监测仪这类设备，需要周密的规划与定期维护。
配图说明：在海洋环境中布放水质监测设备（如图中这款 YSI EXO2 型多参数水质监测仪），需经过周密规划，才能确保整个布放周期内采集的数据精准可靠。图片来源：乔恩・法詹斯
作为一名应用技术专家，我与 YSI 公司合作，负责仪器的安装调试与维护工作，测试各类传感器技术、新型材料以及防污配件的性能。
我们在墨西哥湾的恶劣环境中设有两个监测站点。其中一个站点的环境与多数沿海区域类似，另一个则频繁遭受合流制溢流（CSO）的影响。许多老旧城区的基础设施年久失修，雨水管道与污水管道合二为一。强降雨天气极易造成管道超负荷运行，导致未经处理的原生污水直接排入水体，这为水质监测工作带来了诸多特殊挑战。
配图说明：柯蒂斯・巴特勒数十年来一直协助 YSI 客户安装和维护各类水质监测设备。
基于多年实践经验，我总结出了一套经实地验证的实操策略，助力大家攻克海洋监测的各类难题，即便在恶劣的海岸环境下，也能获取可靠、具备公信力的数据。本文将分享我整理的海洋环境布放要点，内容涵盖站点选址、防污策略、维护规程以及数据完整性保障措施。这些建议中的大部分，同样适用于其他监测环境。
1. 明确监测目标
首要任务是确定监测对象与监测目的。监测是为了采集基准数据、调查污染事件，还是追踪季节变化规律？也可能是为了满足合规性监测要求。无论目标是什么，它都将决定布放频率、传感器选型等所有后续工作。
例如，若要对污染事件开展有效监测，就需要监测常规水质指标，包括电导率、温度、溶解氧、pH 值以及浊度，同时还需监测荧光溶解性有机物（fDOM）等与污染相关的指标。
配图说明：排污管道会将处理后的废水排入海洋，因此这些管道口是海洋水质监测的重点区域。在排污口附近开展监测，有助于保护生态系统、保障公众健康，同时确保相关工作符合法规要求。
2. 选择合适的布放时长
短期离散采样适用于针对性研究，但这种方法的弊端显而易见 —— 只能获取生态系统的 “瞬时快照"，很可能遗漏强降雨、藻华等自然事件引发的水质变化。连续布放的优势不仅在于采集的数据量更大，还能将人力物力释放出来，投入到其他关键的环境研究工作中。
很多人都问过我：“仪器布放后，最长可以间隔多久再去站点维护？" 这个问题没有标准答案。监测区域的生物附着严重程度如何？仪器使用年限是多少？是否存在影响布放的季节性变化因素？监测站点是否配备遥测系统，让你在办公室就能及时发现故障？还是说监测仪只能单机运行，数据仅存储在本地？
这其中涉及诸多变量，只有你自己才能判断，监测仪在出现电量不足、生物附着或传感器漂移等影响数据质量的问题前，最长可连续布放多久。我的建议是，初期可以缩短维护间隔、增加站点巡检频次，之后可根据实际环境条件，逐步延长两次维护之间的间隔时间。
配图说明：水质监测浮标布放前（左图）与布放后（右图）的状态对比，直观展现了海洋环境中生物附着的严重程度。
你会发现，仪器性能往往是决定布放时长的限制性因素。传感器必须在整个布放周期内，始终处于出厂标定的性能参数范围内，才能保障数据的可靠性。根据我的经验，EXO 系列监测仪通常可以连续布放 5 周，之后才需要对传感器进行重新校准。
长期布放的前期投入成本可能略高，但选择一家以高品质仪器著称的供应商，有助于降低设备全生命周期的总体成本。长期布放需要更稳定的供电系统、更完善的防污措施以及更周密的维护计划。务必尽早确定监测周期，以便提前做好各项准备。要记住，丢失的数据点永远无法弥补。
3. 选取具有代表性且便于运维的监测站点
选址时需综合考量多方面因素：
l 代表性：确保站点水质能够反映所在区域的整体水质状况
l 可达性：确保能够安全抵达站点，开展设备布放与维护工作
l 安全性：尽可能降低徒步旅行者、船舶通航、游泳者或野生动物带来的干扰风险
l 合规性：如需进入私人区域或特殊管控区域，务必提前获得准入许可与相关资质
要找到一个同时满足以上所有条件的站点并非易事。但在选址时，应尽大努力在降低风险、提高运维便捷性的同时，确保站点具备良好的区域水质代表性。
配图说明：图中工作人员正在一处便捷且安全的码头，对一台 YSI EXO2 型多参数水质监测仪进行维护。
4. 选用恰当的布放方式
布放方式的选择取决于监测水深、洋流状况、站点环境以及研究目标。常见的布放方案包括：
l 采用 316 不锈钢链条或聚氯乙烯（PVC）管，对监测仪进行垂直或水平固定
l 将监测仪安装在码头、桩基或栈桥等固定构筑物上
l 采用浮标式系统，适用于水体中层或远海区域监测
l 采用垂直剖面监测系统，获取高分辨率的水体剖面数据
配图说明：监测浮标非常适用于海洋环境中的水体中层或远海区域监测。图片来源：乔恩・法詹斯
无论采用哪种布放方式，都需要考虑供电方案 —— 是使用监测仪内置电池供电，还是采用防水外壳内的大容量外置电池，或是接入市电供电。
无论监测仪是简单悬挂在链条上，还是安装在布放管内，每次回收再布放时，都必须将其固定在相同深度，这样才能保障长期监测数据的一致性。
对于单机布放的监测仪，建议使用高强度 316 不锈钢链条与登山扣进行固定。布放管需用重型不锈钢支架加固，并做好位置标记，防止多次布放过程中出现移位。
垂直布放管是方案，但部分站点由于低潮位时水深过浅，需要采用大角度水平布放方式。若使用 PVC 材质的布放管，需注意两个关键要点：一是在监测仪上方的布放管上开设大孔径孔洞，二是在传感器探头附近开设多个小孔径孔洞。这样做是为了确保水体能够顺畅流经传感器，避免管内出现水体滞留的情况。更多细节可参考我们的《垂直管布放指南》。
配图说明：布放管是水质监测设备的常用布放载体。
5. 做好生物附着防护准备
海水环境极易滋生生物，在海洋生物活动频繁的区域，监测仪投放入水后短短 30 秒内，就可能开始出现生物附着。建议采取以下防护措施：
l 在传感器裸露表面粘贴铜胶带
l 安装铜合金传感器防护罩，如 YSI EXO2/EXO3 系列专用防污罩
l 配备防污刷（如设备兼容）
l 加装铜网，防止海洋生物在传感器防护罩内栖息
l 在仪器机身与传感器壳体表面喷涂防污涂层 C-spray（注意切勿喷涂传感器探头表面）
在粘贴铜胶带前，可先在传感器表面覆盖一层防护材料，这样后续拆除铜胶带时会更便捷。例如，可先为传感器套上 YSI 专用薄热缩套管，再在套管外粘贴铜胶带。当铜胶带的防污效果耗尽后，用刀片划开胶带与套管，即可轻松取下，具体操作如图所示。
配图说明：图中柯蒂斯正在剥离覆盖着铜胶带的薄热缩套管。这种方法能大幅简化海洋环境下布放的 EXO 监测仪的生物附着清理工作。
铜合金材质的防护罩，能有效抑制传感器周边区域的生物附着。EXO 系列监测仪配备了高性能的清洁刷，可在每次数据采集间隙，清除传感器探头表面的生物附着。若仪器未配备此类清洁装置，则需要提高站点巡检频次。
若发现鱼类、蟹类等海洋生物将传感器防护罩当作栖息场所，可在防护罩外侧加装一层铜网，以此驱逐生物。
需要注意的是，站点巡检频次应根据生物附着的严重程度灵活调整。
尤其要密切关注生物附着高发期，如夏季高温时段以及水体营养盐输入量增加的季节。使用防污配件的核心目的，是在保证高数据质量的前提下，大限度延长仪器的野外布放时间，从而减少站点巡检次数，降低设备全生命周期成本。
想了解更多关于生物附着的常见诱因、生物附着对水质数据的影响、防污技术以及专家实操建议，可观看我们的专题网络研讨会《防污技术原理与应用》。
配图说明：图中工作人员正在为一台加装了防污罩的 YSI EXO2 型监测仪缠绕铜网，准备进行海洋布放。
6. 开展布放前质量保证与质量控制（QA/QC）工作
赴现场布放前，需完成以下工作：
l 采用标准溶液对每一个传感器进行校准
l 记录传感器在标准溶液中的基准测量值
l 验证仪器与笔记本电脑、手机、数据记录仪或手持终端的通讯功能
l 记录传感器与仪器的序列号，以及设备配置信息
l 务必使用电压表检测电池性能，确认电池状态良好
严格遵守标准操作规程与实验室规范，是确保校准工作成功的关键，也是保障长期布放顺利开展的重要前提。需要注意的是，大多数温度传感器无法校准，只能判断其性能是否合格，且需在其他传感器校准前，完成温度传感器的性能验证。
此外，若你使用的是 EXO 系列监测仪，可查阅《智能质量控制手册》，深入解读校准结果。
配图说明：水质传感器在布放前，必须完成校准工作。
校准完成后，建议将仪器置于曝气水槽中运行过夜，或至少运行数小时。这段时间采集的数据，对于验证仪器布放前的运行状态至关重要。切勿轻信 “新电池" 一定性能良好，布放前必须用电压表检测，确保电池电量能够支撑预期的布放时长。一份详尽的布放前核查清单，有助于提前发现潜在问题，避免干扰监测工作的开展。
7. 建立常态化维护规程
定期维护是保障监测仪与站点稳定运行的关键。站点巡检需完成以下工作：
l 清洁监测仪机身与传感器（具体清洁方法可查阅用户手册或我们发布的清洁指南博文）
l 清理布放管内壁
l 若站点采用外置 12V 电源供电，需清洁太阳能电池板表面；在电池板上喷涂一层薄防污涂层 C-spray，可使雨水轻松冲刷掉表面的灰尘杂质
l 检查设备是否存在物理损伤
l 更换或充电电池
l 对传感器进行重新校准，或直接更换为已校准的备用监测仪；校准频次需根据传感器的特性以及实际观测到的漂移情况确定
配图说明：即便采取了防污措施，生物附着仍会不可避免地累积，因此建立常态化的站点巡检与设备维护机制至关重要。
为便于质量追溯，需对每次巡检工作进行详细记录。巡检时可拍摄现场照片，数月后分析数据时，这些照片将有助于解释数据异常的原因。
请不要只关注监测仪的维护，而忽略了站点本身！务必定期检查布放管，确保管壁孔洞未被生物附着堵塞 —— 孔洞堵塞会导致管内形成封闭微环境。离开站点前，需确认太阳能电池板表面清洁，且所有干燥剂均已更换。监测系统的每一个组成部分都至关重要，都值得投入精力维护。
若你需要站点运维方面的协助，我们可提供专业的运维服务！
8. 开展布放后质量保证与质量控制（QA/QC）工作
布放周期结束后，需立即开展以下工作：
l 拍摄现场照片
l 检查设备是否存在损伤或生物附着
l 在移动监测仪之前，使用另一台监测仪或手持设备，与该仪器进行并列对比测量
l 将布放回收的监测仪置于标准溶液中检测，判断是否存在测量漂移或生物附着干扰
l 对该监测仪重新校准，或直接更换为一台新校准的备用监测仪
l 核查布放期间采集的数据，排查数据缺失、数据尖峰或数据异常等问题
抵达站点后，应首先拍摄现场照片，这些照片将有助于解释后续数据异常的原因。在移动布放的监测仪之前，需将一台新校准的备用监测仪，或一台配备相同监测参数的新校准手持设备，置于该监测仪旁相同深度处，至少完成两组平行对比测量。这一步骤能够验证布放的监测仪是否超出性能参数允许的漂移范围，同时判断生物附着是否对有效数据的采集造成干扰。
配图说明：抵达监测站点后，拍摄现场照片十分重要，这些照片可能有助于解释数据中的异常情况。图中是一台布放在近岸海域的 YSI EMM700 型监测浮标。
完成平行对比测量后，可清洁传感器侧壁与监测仪密封端面，注意切勿触碰传感器探头表面。
接下来，即可将传感器置于标准溶液中检测，验证其性能是否仍在参数范围内。若检测结果不达标，再清洁传感器探头表面，并再次进行标准溶液检测。通过这两步操作，能够判断传感器漂移是由生物附着导致，还是传感器本身的性能漂移。这些核查工作不仅能保障数据的完整性，还能为未来的布放工作提供参考依据。
9. 妥善保管闲置设备
海水对电子元件与连接器的腐蚀性强。仪器回收后，需按以下步骤处理：
l 清洁并维护监测仪机身与传感器连接器
l 用淡水冲洗所有部件
l 按照制造商的要求，将仪器干燥后妥善存放
l 根据需求为电池充电，或拆除电池单独存放
l 检查线缆与密封件是否存在磨损
设备回收后的妥善保养，能够有效延长其使用寿命。若你使用的是 EXO 系列监测仪，此时需确保水密连接器清洁干净，并涂抹硅脂润滑，直至连接器表面呈现光泽。若使用的是其他品牌仪器，请严格遵循厂家的保养建议。
必须用淡水冲洗仪器与传感器，防止闲置存放期间，残留的微生物继续滋生繁殖，为下次布放埋下隐患。更多存放细节可查阅我们发布的设备存放指南博文。
仪器闲置存放时，切勿将电池留在仪器内部；建议拆除电池，下次布放时更换全新电池。同时，可趁此机会检查手持终端的线缆与电池仓密封件的状态。
配图说明：水质监测设备闲置存放前，必须清洁，防止微生物持续滋生。
完善的记录是保障监测工作一致性与数据可追溯性的关键。需建立详细台账，记录以下内容：
l 拍摄大量现场照片
l 监测站点的坐标与环境描述
l 布放方式与监测深度
l 校准数值与传感器配置参数
l 维护与回收工作的相关记录
l 现场观察到的特殊情况或数据异常现象
务必记录工作中的每一个细节！野外记录与元数据，对于解读监测结果、保障数据质量具有不可替代的作用。
文章来源：YSI
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