淡水作為人類生存和社會發(fā)展的基礎(chǔ)性資源,，其水質(zhì)安全直接關(guān)系到生態(tài)系統(tǒng)健康,、飲用水安全及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)性,。pH,、氧化還原電位（ORP）、電導(dǎo)率,、溶解氧（DO）,、余氯、濁度和離子濃度等參數(shù),，是評估淡水水質(zhì)的核心指標(biāo),，其協(xié)同監(jiān)測能夠全面反映水體物理化學(xué)性質(zhì)與生態(tài)功能狀態(tài)。

pH 表征水體酸堿度,，直接影響水生生物的酶活性,、細(xì)胞膜通透性及物質(zhì)存在形態(tài)。例如,，當(dāng) pH 低于 6.5 或高于 8.5 時，魚類的呼吸作用和離子平衡會受到干擾,，導(dǎo)致生長抑制甚至死亡,。ORP 反映水體的氧化還原能力，其數(shù)值變化與水中氧化性 / 還原性物質(zhì)（如硝酸鹽,、硫化物）濃度密切相關(guān),，是判斷水體自凈能力的重要依據(jù),。

電導(dǎo)率用于衡量水體中離子總濃度，通常與溶解性固體（TDS）呈正相關(guān),。在地下水監(jiān)測中,，電導(dǎo)率突增可能預(yù)示著咸水入侵或工業(yè)污染。溶解氧作為水生生物生存的關(guān)鍵要素,，其濃度低于 2 mg/L 時會引發(fā)魚類窒息,，同時影響水體有機(jī)物分解速率和氮循環(huán)過程。

余氯主要存在于經(jīng)過消毒處理的水體中,，用于抑制微生物繁殖,。但過高的余氯（超過 1 mg/L）會對水生生物產(chǎn)生毒性，并與水中有機(jī)物反應(yīng)生成有害副產(chǎn)物,。濁度反映水體中懸浮顆粒物含量,，其升高不僅降低水體透光性，影響水生植物光合作用,，還可能吸附重金屬,、病原體等污染物，增加環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),。離子濃度參數(shù)涵蓋鈣,、鎂、鐵,、氨氮等多種物質(zhì),，其異常波動是判斷水體污染來源和生態(tài)失衡的重要信號。

二,、監(jiān)測技術(shù)原理與設(shè)備發(fā)展

2.1 電化學(xué)傳感器技術(shù)

pH 傳感器基于玻璃電極或固態(tài)電極原理,，通過測量膜兩側(cè)氫離子濃度差產(chǎn)生的電位差，實(shí)現(xiàn)酸堿度檢測,，精度可達(dá) ±0.01 pH 單位,。ORP 傳感器采用惰性金屬電極（如鉑電極）與參比電極組合，測量氧化還原電對間的電位差,，常用于污水處理廠厭氧 - 好氧工藝控制,。

溶解氧傳感器主要有極譜法和熒光法兩類。極譜法通過施加極化電壓使溶解氧在電極表面還原產(chǎn)生電流,，電流大小與氧濃度成正比,；熒光法則利用熒光物質(zhì)與氧分子碰撞導(dǎo)致的熒光猝滅效應(yīng)，具有響應(yīng)快,、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢,，檢測下限可達(dá) 0.1 mg/L。

余氯傳感器多采用恒電壓電解法或 DPD 比色法,。前者通過電解產(chǎn)生的銀離子與余氯反應(yīng),，測量電解電流實(shí)現(xiàn)定量,。

2.2 光學(xué)與物理測量技術(shù)

濁度傳感器基于光散射或透射原理，當(dāng)光束穿過水體時,，懸浮顆粒物導(dǎo)致光強(qiáng)衰減或散射,，通過檢測光信號變化計(jì)算濁度，常見單位為 NTU（濁度單位）?，F(xiàn)代激光濁度儀可實(shí)現(xiàn) 0.01 - 1000 NTU 的寬量程檢測,，且不受顏色干擾。

離子濃度測量采用離子選擇性電極（ISE）,、離子色譜（IC）或電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP - MS）等技術(shù),。ISE 通過選擇性膜對特定離子響應(yīng)產(chǎn)生電位差，快速測定常見離子（如氯離子,、鈣離子）,；IC 則通過離子交換分離和電導(dǎo)檢測，可同時分析多種陰離子和陽離子,；ICP - MS 具備 ppt 級檢測限,，常用于痕量重金屬分析。

三,、典型應(yīng)用場景與實(shí)踐案例

3.1 飲用水源地保護(hù)

在飲用水源地監(jiān)測中,，多參數(shù)水質(zhì)傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時監(jiān)測 pH、DO,、濁度,、余氯及重金屬離子濃度。例如,，某大型水庫通過部署在線監(jiān)測浮標(biāo),，當(dāng)濁度超過 5 NTU 或高錳酸鹽指數(shù)（間接反映有機(jī)物含量）上升時，系統(tǒng)自動觸發(fā)預(yù)警,，聯(lián)動啟動應(yīng)急處理流程,，保障供水安全。

3.2 污水處理過程控制

污水處理廠通過 ORP,、DO 和 pH 傳感器的協(xié)同監(jiān)測,，優(yōu)化生物處理工藝。在厭氧池,，ORP 維持在 - 300 mV 至 - 400 mV 區(qū)間,，確保反硝化反應(yīng)充分進(jìn)行；好氧池 DO 控制在 2 - 4 mg/L,，保障活性污泥微生物代謝效率,。離子濃度監(jiān)測則用于判斷污泥膨脹風(fēng)險(xiǎn)，及時調(diào)整處理參數(shù)。

3.3 河流生態(tài)健康評估

在流域生態(tài)監(jiān)測中,，沿程布設(shè)的水質(zhì)監(jiān)測站通過測量電導(dǎo)率、溶解氧,、氨氮等參數(shù),，繪制水質(zhì)時空變化圖譜。例如,，某河流在枯水期電導(dǎo)率顯著升高,，結(jié)合離子濃度分析，確定為上游農(nóng)業(yè)面源污染導(dǎo)致鹽分積累,，為精準(zhǔn)治理提供數(shù)據(jù)支持,。

當(dāng)前淡水水質(zhì)監(jiān)測面臨傳感器長期穩(wěn)定性不足、多參數(shù)數(shù)據(jù)融合困難等問題,。例如,，pH 電極在高濁度水體中易受污染，導(dǎo)致測量偏差,；不同傳感器的采樣頻率,、數(shù)據(jù)格式差異增加了信息整合復(fù)雜度。此外,，新興污染物（如微塑料,、藥物殘留）的監(jiān)測需求對現(xiàn)有技術(shù)提出更高要求。