水源地（特别是水库）水质远程监测管理的利器

什么是REOS？
REOS（Remote Electro-Optical Sensor）是由美国生物球仪器公司（Biospherical Instruments Inc.）和洛杉矶水利部（Los Angeles Department of Water and Power，LADWP）联合开发的一套远程水质自动监测并为水厂和水库的水质管理提供指导的系统。REOS系统利用为海洋浮游植物研究设计的光学传感器进行监测，可以实时监测水源地（特别是水库）的藻类种群变化情况，为藻类暴增进行早期预警。

浮游藻类是影响水源地（特别是水库）水质的主要因素。通过监测藻类种群（特别是水华）的早期变化，可以为水质管理提供下列指导：
1） 对（经常伴随浮游植物水华出现的）水的怪味进行快速响应和控制
2） 控制用于消除水华的消毒剂等化学药品的用量
3） 控制氯化消毒过程中具潜在致癌作用的消毒副产物（DBPs）

REOS系统是生物球仪器公司和洛杉矶水利部联合开发的成果。从1988年开始研发，1990年设计处第一套系统并在洛杉矶的一个水库安装使用。经过10的研发和实践，REOS证明的其强大功能，并在1999年获得美国专利（专利号：5 905 570）。目前仅在洛杉矶地区，就有9个水库安装了REOS系统，并取得了非常好的监测结果 在对洛杉矶一个水库的氯用量的长期研究中发现，REOS系统帮助洛杉矶水利部减少了40％的氯用量，节约成本14万美元。根据REOS系统的指导，水质需处理日降低了42％，每次处理所需时间降低了75％。由于氯本身也会影响水的味道和气味，合理的降低氯用量可以有效改善饮用水的品质。

REOS是怎样工作的？
REOS系统包括一系列连接在浮标上的光电传感器。通过连续监测水体的光学特性，结合其它水质参数，可以对水华的发生进行早期预警。水华早期预警最重要的两个参数——叶绿素浓度和透明度——利用两台小型水下辐射仪（PRR-600）测量。这两台仪器可以测量7个波段的下行辐射和上行辐射，以及水温和压力/深度。从380 nm到683 nm的7个波段被广泛证明是最合适的波段。

两台辐射仪的位置取决于当地水库的实际情况。其位置必须足够深，以防止太阳光的后向散射；其位置还不能太深，必须选择藻类生长最快速的水层进行测量。在洛杉矶水利部选择的水库中，两台PRR-600分别位于水深1 m和6 m处。

每台PRR-600均由不锈钢支架保护，并装有自动清洁系统。自动清洁系统的工作频率可以由用户设定，可以保证长期监测时传感器的清洁。

此外，还有一台DEB-600水质测量仪，位于两台PRR-600间的水层中，用于监测温度、pH、电导率和氧化-还原电位（ORP）等水质参数。

一个典型的REOS系统还包括位于岸上的多通道气象站和一台PRR-610水面辐射仪。

典型REOS-3系统结构图

REOS系统还包括位于岸上的基于Pentium处理器的远程数据采集控制器（RAC），用于连续采集数据并进行分析出来了，如可按用户设定的时间间隔（如15 min）对数据进行平均。数据存储格式为Microsoft Access，可被其它程序如EXCEL等打开。一旦存储，这些数据将可通过调制解调器（Modem）或网络传输给水质（水库）管理中心的中央电脑。中央电脑可设置为自动获取数据，并每日打印水质报告。

带不锈钢支架和自动清洁系统的PRR-600

REOS是怎样测量叶绿素浓度的？
REOS系统根据PRR-600的光学数据，利用两种不同的计算方法来得出叶绿素浓度。
当水中叶绿素浓度较低或中等时，REOS系统采用专利技术“自然荧光”法来激素叶绿素浓度，这中技术广泛用于海洋学研究中。

浮游植物的捕光色素叶绿素吸收的光能不会全部转化为化学能，部分能量以热的形式耗散掉了，还有部分能量重新以荧光的形式发射出来（波峰683 nm）。过去几十年的研究已证明，这种太阳光激发浮游植物发出的自然（叶绿素）荧光可用于测量叶绿素浓度。

当水中叶绿素浓度较高时，REOS系统采用类似于海洋水色卫星遥感的原理，利用PRR-600测量的多波段辐射计算叶绿素浓度。浮游植物对红光和蓝光的吸收会改变水柱中相应光谱的分布，通过这些变化可以计算处叶绿素浓度变化。
REOS系统测量的多波段辐射还可用于计算浊度当量（turbidity equivalents），后者可用于代替散射浊度单位（NTU）。NTU是饮用水标准之一，可用于计算水体透明度。

Lower Hollywood水库叶绿素浓度两年的连续监测结果 可以看出，REOS-3（每日监测）结果和丙酮法（每周监测）结果非常吻合

REOS为何有效？
REOS设计的初衷在于帮助水库管理者建立有效的消毒或稀释策略。REOS系统通过连续监测藻类浓度、水体浊度以及其它水质参数，可以进行水华早期预警。这样，水库管理者可以在水华发生的早期（对数期早期）采取措施打断水华进程，而且这时更加便于管理。通过采用较少的消毒剂控制水华，不仅改善了水质，也节约了成本。

技术参数