1.      總懸浮物（SS）和總懸浮物的定義

  懸浮物（SS）指的是不溶于水的微小顆粒。由于其體積和物理特性，它們能漂浮在水中。這些顆?？梢园喾N材料。常見的例子有淤泥、粘土、有機(jī)物、藻類及其他雜質(zhì)。懸浮固體是水體顆粒物的主要成分。它們不同于溶解固體，后者會融入水中的化學(xué)成分。這些固體可以是自然形成的，也可以是人類活動(dòng)的結(jié)果。自然來源包括侵蝕，而人為來源則包括工業(yè)排放和污水。懸浮固體的濃度對于評估水的清澈度至關(guān)重要。高濃度通常表明水質(zhì)較差和渾濁度增加。

  總懸浮固體（TSS）是指測量水樣中所有大于2um的懸浮顆粒。這些顆粒可能包括多種物質(zhì)，如淤泥、粘土、沙子、腐爛的動(dòng)植物物質(zhì)、工業(yè)廢棄物以及藻類和細(xì)菌等微生物。與溶解固體不同，懸浮固體可以從水中過濾。高濃度的TSS常常導(dǎo)致渾濁度增加，濁度是水質(zhì)渾濁度的指標(biāo)。TSS的來源多樣，包括自然侵蝕、城市和農(nóng)業(yè)徑流、廢水排放以及工業(yè)排放

2. 在線測量懸浮物的重要性

  總懸浮固體的存在和濃度對水生生態(tài)系統(tǒng)及整體水質(zhì)有深遠(yuǎn)影響，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面

1)      降低水體透明度：高TSS水平會增加水濁度，顯著降低陽光進(jìn)入水柱的穿透力。這種光照減少直接損害了水生植物和藻類的光合作用，而這些植物是食物網(wǎng)的基礎(chǔ)。初級生產(chǎn)減少會導(dǎo)致溶解氧水平下降，給水生生物帶來壓力。

2)      導(dǎo)致生物棲息地退化：懸浮顆?？赡軓乃谐练e，積累在河流、湖泊和河口底部。這種沉積物可以窒息底棲（底棲生物），破壞魚類產(chǎn)卵地，填補(bǔ)重要的水生棲息地，并改變水道的自然流動(dòng)模式。

3)      造成溫度上升：懸浮顆粒吸收的太陽輻射超過清水，導(dǎo)致水溫升高。溫度升高會降低水中儲存溶解氧的能力，進(jìn)一步加劇魚類和其他需要特定溫度區(qū)間生存的水生生物的壓力。

4)      運(yùn)輸污染物：許多污染物，包括重金屬、農(nóng)藥和磷，容易吸附在懸浮顆粒表面。因此，TSS可以作為運(yùn)輸機(jī)制，將有害污染物遠(yuǎn)離源頭，使其可供水生生物吸收或沉積物中積累。

5)      損害魚類：高濃度的磨蝕性懸浮顆粒會直接損害魚類及其他水生無脊椎動(dòng)物的鰓，影響呼吸。它們還可能干擾濾食生物的攝食機(jī)制，降低其獲取能力 .

3. 懸浮物在線監(jiān)測的應(yīng)用場景

1)      環(huán)境保護(hù)的應(yīng)用：

環(huán)境法規(guī)通常對工業(yè)設(shè)施、市政處理廠和建筑工地廢水排放中的TSS設(shè)定限值。定期監(jiān)測TSS確保符合這些許可，防止接收水體過度污染。

2)      水處理中的應(yīng)用：

對于水處理廠來說，TSS是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。源水中高TSS會增加凈化過程的運(yùn)營成本，需要更廣泛的凝固、絮凝和過濾才能生產(chǎn)飲用水。在污水處理中，TSS的去除是主要目標(biāo)，其測量指標(biāo)反映了處理過程的效率。

3)      水利水文中的應(yīng)用：

監(jiān)測徑流中的TSS有助于識別易受侵蝕的區(qū)域，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)、林業(yè)和城市發(fā)展中的最佳管理措施，減少進(jìn)入水道的沉積物負(fù)荷。

4.      測量SS的標(biāo)準(zhǔn)方法

總體上測量SS有稱重法和光散射法兩種

1） 稱重法

 《GB11901-89 水質(zhì)懸浮物的測定 重量法》規(guī)定量取100mL實(shí)驗(yàn)，全部通過孔徑為0.45um的濾膜，將載有SS的濾膜高溫烘干，冷卻，稱取重量得到懸浮物的濃度

2） 光散射法

   稱重法雖然準(zhǔn)確，但并不適合做在線測量，被廣泛使用的SS測定方法是光散射法，一種適合連續(xù)監(jiān)測的替代方法是測量樣品散射或透射的光量。測量光學(xué)性質(zhì)可以快速測定樣品中懸浮固體的含量。使用散射光進(jìn)行測量。樣品中的固體會將光向各個(gè)方向散射，不同方向的散射比例與所測固體的性質(zhì)相關(guān)，尤其是固體顆粒的大小對散射行為有很大影響。小顆粒（<0.06µm ≈ 光波長的1/10）在各個(gè)方向均勻散射光，中等顆粒（>0.15µm ≈ 光波長的1/4）由于加性干涉，在前向散射光較多，而大顆粒（>0.6µm ≈ 光波長）在前向散射大量光。散射行為還會受到顏色（影響入射光的吸收）、折射率和顆粒形狀的影響，球狀形狀比棒狀和卷狀形狀產(chǎn)生更多前向散射光。

    通過進(jìn)行后向散射測量來測量懸浮固體濃度。樣品被一個(gè)860納米波長的LED照射，散射光被兩個(gè)位于入射光燈光角度大于90°位置的探測器檢測。與其他可能的光學(xué)測量相比，測量后向散射的主要優(yōu)勢是所需的測量路徑長度減少。之所以有這個(gè)好處，是因?yàn)楸M管散射光的數(shù)量隨懸浮固體濃度的增加而增加，但最終光信號的衰減會占主導(dǎo)，導(dǎo)致響應(yīng)下降。這就產(chǎn)生了像圖1所示的散射光檢測器的特征輸出。峰值出現(xiàn)的固體濃度，以及最終傳感器失效的濃度，與路徑長度有關(guān)。使用提供最短可能路徑長度的后向散射檢測器，使峰值響應(yīng)的位置（傳感器失效的點(diǎn)）能夠出現(xiàn)在高固體濃度下。在中使用860納米光源，相較于使用白光或可見光源，可以減少顆粒顏色對測量的影響。SS與光散射強(qiáng)度的關(guān)系如下圖所示。

   AL4140S懸浮物傳感器也采用光散射法測定SS，同時(shí)AL4140S優(yōu)化了散射光路設(shè)計(jì)，在散射角接收角度、波長和信號處理方面均經(jīng)過了大量優(yōu)化，因此AL4140S經(jīng)濟(jì)型懸浮物/污泥度傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)  

• 環(huán)境光自動(dòng)調(diào)零技術(shù)，消除環(huán)境光影響

• 單點(diǎn)到五點(diǎn)校準(zhǔn)，保證整個(gè)量程內(nèi)都有較高的精度

• 光纖式傳感器，機(jī)身緊輕巧緊湊，適應(yīng)各類工況

• 電刷定期自動(dòng)清潔光學(xué)窗口，清除水中雜質(zhì)和氣泡附著

• 內(nèi)置故障自診斷功能，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確

• 出廠采用SiO2懸浮液進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)，可隨時(shí)恢復(fù)出廠校準(zhǔn)參數(shù)

• 半導(dǎo)體LED和光電探測器，使用壽命超過10年

• 傳感器接口具有錯(cuò)接和反接保護(hù)功能

• 3KV耐壓隔離電源供電，抗干擾能力強(qiáng)

5、AL4140S經(jīng)濟(jì)型懸浮物/污泥度傳感器的校準(zhǔn)

  對于許多應(yīng)用，僅需要一個(gè)校準(zhǔn)樣品，但對于固體濃度較高的樣品，隨著固體濃度的增加，探測器的響應(yīng)可能會變得非線性。市面上的很多產(chǎn)品僅僅采用單點(diǎn)或兩點(diǎn)校準(zhǔn)，是服務(wù)在高濃度懸浮物中保持線性。為了使AL4140S能夠處理此類樣品，可以進(jìn)行多點(diǎn)校準(zhǔn)（最多5個(gè)點(diǎn)）。對于每個(gè)校準(zhǔn)樣品，計(jì)算在不同光強(qiáng)下測量信號之間的梯度。不同校準(zhǔn)樣品的梯度用于生成校準(zhǔn)曲線。使用多點(diǎn)校準(zhǔn)曲線允許在校準(zhǔn)范圍內(nèi)給出線性輸出。以SIO2作為樣品，經(jīng)過5點(diǎn)校準(zhǔn)后，測定0-50000mg/L的線性實(shí)測數(shù)據(jù)如下圖所示，R2＞0.997

6、現(xiàn)場校準(zhǔn)

一般來說，懸浮顆粒（如沙子、泥土、有機(jī)顆?；蛭⑸铮构饩€散射，散射光的實(shí)際強(qiáng)度，即有多少入射光偏離了照明方向，顆粒的數(shù)量、光的波長、以及散射光的接收角度等等因素。本儀器的檢測懸浮物的濃度方法是：首先建立SiO2的校準(zhǔn)曲線，然將懸浮物顆粒從水中過濾出來，然后進(jìn)行干燥并稱重，從而得出總懸浮固體的mg/L值。隨后，將此稱重測量值與SiO2測量值進(jìn)行關(guān)聯(lián)，所得數(shù)據(jù)將用于生成校準(zhǔn)曲線。

以高嶺土為例，對儀器的懸浮物濃度進(jìn)行校準(zhǔn)，高嶺土的稱重值與SiO2示值之間的關(guān)系為

根據(jù)上述高嶺土的稱重值與SiO2示值之間的關(guān)系，在儀器上位機(jī)“懸浮物校準(zhǔn)"一欄中，進(jìn)行校準(zhǔn)，依次輸入5組對應(yīng)懸浮物濃度值和SiO2濃度示值，點(diǎn)擊“寫入"，通過查看系統(tǒng)日志“校準(zhǔn)成功"字樣，點(diǎn)擊懸浮物校準(zhǔn)一欄的“讀取"和懸浮物校準(zhǔn)系數(shù)的“一鍵讀取"，查看是否寫入成功，其中懸浮物濃度值和SiO2濃度示值在校準(zhǔn)完成后會從小到大排列，最多可進(jìn)行8組濃度值的校準(zhǔn)。懸浮物具體校準(zhǔn)過程如下圖：