電化學原理

• pH 值檢測：基于能斯特方程，利用 pH 玻璃電極和參比電極插入水樣中，水樣中的氫離子與玻璃膜表面水化層中的氫離子進行交換，在不同氫離子濃度的溶液中產生不同的電位差，通過測量電位差來計算出 pH 值。

• 溶解氧檢測：常見的有極譜法和原電池法。極譜法中，在電極上施加一定的電壓，溶解氧在陰極上發生還原反應，產生與溶解氧濃度成正比的擴散電流，通過測量電流來確定溶解氧含量。原電池法則是利用溶解氧在兩個不同金屬電極上發生氧化還原反應產生電流，電流大小與溶解氧濃度相關。

• 離子濃度檢測：離子選擇性電極法，對特定離子具有選擇性響應的電極與參比電極組成電池，當電極與水樣接觸時，在敏感膜與溶液界面處產生與水樣中特定離子活度相關的電位差，通過測量電位差來計算離子濃度，如檢測鉀離子、鈉離子、氯離子等。

光學原理

• 濁度檢測

• 散射光原理：當一束光通過水樣時，水中的懸浮顆粒會使光線向各個方向散射，散射光的強度與懸浮顆粒的數量、大小和形狀等因素有關。在一定條件下，散射光強度與濁度成正比，通過測量散射光強度來確定濁度。

• 透射光原理：測量光線透過水樣后的光強衰減程度，水中懸浮顆粒越多，光線衰減越嚴重，根據光強的減弱情況來計算濁度。

• 色度檢測：利用分光光度法，不同顏色的物質對不同波長的光有特定的吸收特性。通過測量水樣對特定波長光的吸收程度，與標準比色溶液或標準曲線進行對比，確定水樣的色度。

• 熒光法檢測：某些物質在受到特定波長的光激發后會發出熒光，熒光的強度與該物質的濃度在一定范圍內呈線性關系。例如，利用熒光法可以檢測水中的石油類物質、葉綠素等。

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化學分析原理

• 余氯檢測：通常采用比色法或電化學法。比色法是利用余氯與特定的試劑發生顯色反應，生成具有特定顏色的化合物，通過與標準比色卡或使用分光光度計測量吸光度來確定余氯含量。電化學法是基于余氯在電極表面發生氧化還原反應，產生與余氯濃度相關的電流或電位信號，從而測定余氯含量。

• 重金屬檢測

• 原子吸收光譜法：將水樣中的金屬元素原子化后，當光源發出的特征光輻射通過原子蒸氣時，基態原子對特征光產生吸收，吸收程度與樣品中該元素的含量成正比，通過測量吸光度來計算重金屬含量。

• 電感耦合等離子體質譜法（ICP - MS）：利用電感耦合等離子體將水樣中的物質離子化，然后將離子引入質譜儀，根據離子的質荷比進行分離和檢測，可同時對多種重金屬元素進行定性和定量分析。

生物傳感器原理

• 一些水質監測系統利用生物傳感器來檢測特定的水質參數，如生化需氧量（BOD）傳感器。它通常基于微生物在降解有機物過程中產生的生物電信號或其他物理化學變化，通過與電極等換能器結合，將生物信號轉換為電信號或其他可測量的信號，從而反映水中可生物降解有機物的含量。