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上海佑科便攜式電導率儀i-301在地表水環境監測中的精準度驗證及現場應用
上海儀器網 / 2025-11-24

 

一、引言

地表水環境質量直接關系到水資源安全、生態系統穩定及人類生產生活需求，電導率作為反映水體中離子含量的核心指標，是評估水體污染程度、鹽度水平及水質穩定性的關鍵參數。傳統實驗室電導率檢測雖精度較高，但存在樣品運輸耗時、檢測周期長、無法實時反饋水質變化等問題，難以滿足突發水污染事件應急監測及大范圍布點監測的需求。上海佑科便攜式電導率儀i-301以其便攜輕便、操作簡易、響應快速等特點，為地表水環境現場監測提供了新的技術支撐。本文以長江下游典型河段及周邊湖泊為監測對象，系統驗證i-301電導率儀的檢測精準度、穩定性及環境適應性，構建基于該設備的地表水環境現場監測優化方案，為水環境監測工作的高效開展提供實踐依據。

二、上海佑科便攜式電導率儀i-301核心特性

上海佑科i-301便攜式電導率儀是專為現場檢測設計的水質分析設備，其核心性能參數與結構設計充分適配復雜戶外監測場景。該設備采用多電極傳感技術，測量范圍覆蓋0-20000μS/cm，分辨率達0.1μS/cm，測量精度為±1.0%FS，可滿足不同污染程度地表水的檢測需求。設備配備3.5英寸彩色觸控屏，支持數據實時顯示、存儲與導出，內置1000組數據存儲單元，可通過USB接口將數據傳輸至計算機進行后續分析。在便攜性方面，設備機身重量僅0.8kg，尺寸為180×100×55mm，配備可充電鋰電池，單次充電續航達8小時以上，滿足全天戶外監測需求。此外，設備具備自動溫度補償功能（補償范圍0-60℃），可有效抵消環境溫度變化對檢測結果的影響，同時機身采用IP67防水防塵設計，能適應雨天、潮濕等復雜戶外環境，保障檢測工作的連續性。

三、實驗設計與方法

3.1 實驗材料與儀器

實驗儀器包括：上海佑科便攜式電導率儀i-301（1臺，編號YKi-01）、實驗室標準電導率儀（型號：梅特勒FE38，作為對照儀器，測量精度±0.5%FS）、電導率標準溶液（濃度分別為100μS/cm、1000μS/cm、10000μS/cm，不確定度±0.2%）、恒溫水浴鍋（型號：HH-S4，控溫精度±0.1℃）、采樣瓶（500mL，經高溫滅菌處理）、移液器（100-1000μL，精度±0.5%）。
實驗水樣選取長江南京段（3個采樣點：江心洲、燕子磯、魚嘴公園）、太湖無錫段（2個采樣點：黿頭渚、梅梁灣）及玄武湖（2個采樣點：櫻洲、梁洲），共7個監測點位，每個點位采集表層水（0-50cm）樣品3份，每份500mL，采樣后立即密封并標注采樣時間、點位坐標及環境參數。

3.2 實驗內容與分組

實驗分為三部分：（1）精準度驗證實驗：以標準溶液為對象，對比i-301與實驗室標準儀器的檢測結果，計算相對誤差；（2）穩定性測試實驗：在不同溫度（10℃、20℃、30℃、40℃）和濕度（40%RH、60%RH、80%RH）條件下，對同一標準溶液進行連續檢測，分析i-301的檢測穩定性；（3）現場應用實驗：在7個地表水環境采樣點，分別使用i-301進行現場檢測和實驗室標準儀器進行室內檢測，對比兩種方式的檢測結果，評估i-301的現場應用效能。
每組實驗重復3次，精準度與穩定性實驗中，每次檢測間隔5min；現場應用實驗中，水樣采集后2小時內完成實驗室檢測，確保樣品特性無顯著變化。檢測過程中嚴格遵循《水質 電導率的測定 實驗室電導率儀法》（HJ 802-2016）及儀器操作說明書規范。

3.3 數據處理方法

采用Excel 2021和SPSS 26.0進行數據處理，計算每組實驗的平均值（x?）、標準差（SD）及相對標準偏差（RSD）。以實驗室標準儀器檢測結果為真值，計算i-301檢測結果的相對誤差（RE），公式為：RE=|x_i - x_true|/x_true ×100%，其中x_i為i-301檢測值，x_true為標準儀器檢測值。當RE≤2.0%時，判定檢測結果符合水環境監測要求。

四、實驗結果與分析

4.1 精準度驗證結果

使用i-301與實驗室標準儀器分別對3種濃度的電導率標準溶液進行檢測，結果如下表所示。由表中數據可知，i-301對不同濃度標準溶液的檢測值與標準值偏差較小，相對誤差均在0.32%-0.85%之間，遠低于2.0%的允許誤差范圍，且與實驗室標準儀器的檢測結果高度吻合，相對偏差最大僅為0.53%，表明i-301具備優異的檢測精準度。
標準溶液濃度（μS/cm）
i-301檢測平均值（μS/cm）
標準儀器檢測平均值（μS/cm）
i-301相對誤差（%）
i-301與標準儀器相對偏差（%）
100
100.85
100.92
0.85
0.07
1000
1003.20
1005.30
0.32
0.21
10000
10065.00
10118.00
0.65
0.53

4.2 穩定性測試結果

在不同溫度和濕度條件下，使用i-301對1000μS/cm標準溶液進行連續10次檢測，結果如下表所示。在溫度10-40℃、濕度40%-80%范圍內，i-301的檢測結果相對標準偏差（RSD）均在0.12%-0.35%之間，且檢測值波動范圍控制在1000±3μS/cm內，表明環境溫度和濕度變化對i-301的檢測穩定性影響極小，其自動溫度補償功能和密封防護設計有效保障了檢測結果的一致性。
實驗條件（溫度/濕度）
檢測平均值（μS/cm）
標準差（SD）
相對標準偏差（RSD，%）
10℃/40%RH
1002.10
1.85
0.18
20℃/60%RH
1003.20
1.21
0.12
30℃/80%RH
1004.50
2.86
0.28
40℃/60%RH
1005.80
3.52
0.35

4.3 地表水環境現場應用結果

在7個地表水環境采樣點，分別使用i-301進行現場檢測和實驗室標準儀器進行室內檢測，兩種方式的檢測結果對比及i-301的性能評價如下表所示。由表可知，i-301在不同污染程度的地表水中均表現出良好的適應性，檢測結果與實驗室標準儀器的相對誤差在0.41%-1.78%之間，全部符合≤2.0%的監測要求。其中，長江江心洲點位因水體鹽度較低（電導率約280μS/cm），i-301的檢測相對誤差最大（1.78%），但仍在允許范圍內；太湖梅梁灣點位因水體離子含量穩定（電導率約1250μS/cm），檢測相對誤差最小（0.41%）。此外，i-301現場檢測單一樣品的平均耗時僅為2.5min，遠低于實驗室檢測（樣品預處理+檢測共需45min），大幅提升了監測效率。
采樣點位
水體類型
i-301現場檢測值（μS/cm）
標準儀器室內檢測值（μS/cm）
相對誤差（%）
單樣檢測耗時（min）
長江-江心洲
河流
285.00
280.00
1.78
2.2
長江-燕子磯
河流
312.50
308.00
1.46
2.4
長江-魚嘴公園
河流
298.30
295.00
1.12
2.3
太湖-黿頭渚
湖泊
1235.00
1228.00
0.57
2.6
太湖-梅梁灣
湖泊
1255.00
1250.00
0.41
2.7
玄武湖-櫻洲
湖泊
452.80
448.00
1.07
2.5
玄武湖-梁洲
湖泊
446.50
442.00
1.02
2.4

五、基于i-301的地表水環境監測優化應用方案

5.1 檢測前設備校準與準備

為保障檢測精度，需建立標準化的設備校準流程：（1）每日監測前，使用1000μS/cm標準溶液對i-301進行校準，校準完成后用蒸餾水沖洗電極3次，并用濾紙吸干殘留水分；（2）若監測區域水體電導率差異較大（如淡水與微咸水交界區域），需額外使用高濃度（10000μS/cm）和低濃度（100μS/cm）標準溶液進行兩點校準，確保檢測范圍全覆蓋；（3）監測前檢查設備電池電量，確保剩余電量≥50%，并攜帶備用電池及USB數據線，避免續航不足影響監測；（4）準備專用采樣勺、燒杯及蒸餾水，用于現場水樣采集和電極清潔。

5.2 現場檢測操作規范

結合地表水環境特點，制定標準化現場檢測流程：（1）采樣時選擇遠離岸邊10m以上區域，使用采樣勺采集表層水，避免岸邊污染物干擾；（2）將電極完全浸入水樣中，確保電極探頭無氣泡附著，靜置30s待讀數穩定后記錄數據；（3）每檢測完一個點位的水樣，用蒸餾水徹底沖洗電極，并用濾紙吸干，避免交叉污染；（4）若遇雨天或水體渾濁情況，先使用濾膜（孔徑0.45μm）對水樣進行簡易過濾，再進行檢測，減少懸浮顆粒物對電極的影響；（5）實時記錄檢測數據及現場環境參數（溫度、濕度、天氣狀況），便于后續數據溯源與分析。

5.3 不同監測場景的應用策略

針對不同監測需求，制定差異化應用策略：（1）常規布點監測：在流域內按5km間隔設置監測點位，使用i-301進行快速檢測，每季度開展1次全覆蓋監測，重點關注電導率異常波動區域，為水質變化趨勢分析提供數據支撐；（2）突發污染事件應急監測：在污染事件發生后，以污染源頭為中心，按1km間隔向外圍布設監測點位，使用i-301進行連續監測，每30min記錄1次數據，快速確定污染擴散范圍和濃度變化趨勢，為應急處置提供實時依據；（3）飲用水源地監測：在水源地一級保護區內設置3個固定監測點位，每日使用i-301進行檢測，當電導率變化幅度超過5%時，立即啟動實驗室精準檢測，排查污染風險。

5.4 數據管理與設備維護

建立“現場記錄-數據導出-分析歸檔”的全流程數據管理體系：（1）現場檢測時通過設備觸控屏記錄點位信息和環境參數，數據自動存儲至設備內存；（2）每日監測結束后，將設備與計算機連接，通過專用軟件導出數據，建立Excel數據庫，標注數據采集時間、點位及檢測人員信息；（3）定期對數據進行整理分析，當i-301檢測結果與歷史數據偏差超過10%時，及時使用標準溶液重新校準設備。
設備維護方面，需遵循“定期保養+按需維修”原則：（1）每日監測結束后，用蒸餾水沖洗電極，晾干后放入專用保護套，避免電極損壞；（2）每月對設備進行一次全面檢查，包括電池性能、觸控屏靈敏度及防水性能，確保設備正常運行；（3）電極使用壽命一般為12個月，當檢測精度下降或電極表面出現腐蝕時，及時更換新電極；（4）設備長期不使用時，充滿電池后存放于干燥通風環境，每3個月補充充電一次，避免電池虧電。

六、結論與展望

實驗結果表明，上海佑科便攜式電導率儀i-301具備優異的檢測性能：對標準溶液的檢測相對誤差僅為0.32%-0.85%，與實驗室標準儀器的相對偏差≤0.53%；在10-40℃、40%-80%RH環境下，檢測結果相對標準偏差≤0.35%，穩定性良好；在地表水環境現場監測中，其檢測結果與實驗室標準儀器的相對誤差≤1.78%，單樣檢測耗時僅2.5min左右，大幅提升了監測效率。通過建立標準化的校準流程、操作規范及數據管理體系，可進一步保障該設備在地表水環境監測中的應用效果。
未來，可進一步拓展i-301的應用場景，如工業廢水排放口監測、農業面源污染監測等，結合其他便攜式水質檢測設備（如pH計、溶解氧儀）構建多參數現場監測系統。同時，建議廠家優化設備數據傳輸功能，增加藍牙無線傳輸模塊，實現檢測數據與移動端APP的實時同步，結合GIS技術構建水質監測數據可視化平臺，為水環境管理提供更高效、智能的技術支撐。

 

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