府秋琴

（江蘇省蘇州市吳中區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，江蘇 蘇 州215128）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化和工業(yè)化步伐的加快，國民經(jīng)濟(jì)水平和國際地位得到了大幅度的提高，但是與此同時也帶來了一系列的水污染問題，其中難降解的工業(yè)廢水處理是常見的難題之一。印染污水作為工業(yè)廢水的重要組成部分，具有成分復(fù)雜、色度深、COD高且難以生物降解等特點［1，2］。隨著印染工藝的不斷發(fā)展，新型染料和助劑等難以被生物降解的有機(jī)物進(jìn)入印染廢水中，增加了印染廢水的處理難度，其COD濃度也由原來的每斤數(shù)百毫克上升到2 000～3 000 mg／L，這些高濃度的印染廢水一旦進(jìn)入環(huán)境，會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。印染行業(yè)的日益發(fā)展壯大，難生化降解的高濃度工業(yè)廢水也隨之日益增多?，F(xiàn)在，印染行業(yè)已成為我國排放量大、用水量大、廢水處理較難的工業(yè)部門之一。為了實現(xiàn)環(huán)保技術(shù)的優(yōu)質(zhì)化和高效化，減少印染企業(yè)的偷排漏排等違法現(xiàn)象，對印染行業(yè)排放的廢水實行連續(xù)、高效、特定的環(huán)境監(jiān)測便成為必然的選擇。

2 環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀

2.1 環(huán)境監(jiān)測工作發(fā)展歷程

環(huán)境監(jiān)測就是利用各種技術(shù)和方法對排放到環(huán)境中的污染物加以檢測和分析，探究其對周圍環(huán)境的影響，對環(huán)境質(zhì)量做出客觀、準(zhǔn)確的分析和判斷，同時對該地區(qū)未來的環(huán)境變化情況做出初步的預(yù)測。具體的監(jiān)測方法包括：實踐調(diào)查、樣本獲取、數(shù)據(jù)分析、信息處理以及集中評價等。環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個階段［3，4］。

2.1.1 被動監(jiān)測階段

環(huán)境污染自古就有，但環(huán)境作為一門學(xué)科是在20世紀(jì)50年代才開始發(fā)展起來。由于此時的環(huán)境污染物濃度通常處于微量級別（mg／kg、μg／kg）甚至更低，并且其基體復(fù)雜，流動性、變異性大，又涉及到空間分布及變化等，所以對分析的靈敏性、準(zhǔn)確性等提出了更高的要求。因此環(huán)境分析在某種意義上促進(jìn)了分析化學(xué)的發(fā)展，這段時期稱之為被動監(jiān)測階段。

2.1.2 主動監(jiān)測階段

20世紀(jì)70年代，隨著科學(xué)的發(fā)展，人們開始認(rèn)識到影響環(huán)境質(zhì)量的因素不僅是化學(xué)因素，還有物理方面的因素。因而，在時間和空間上開始對特定區(qū)域范圍內(nèi)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行測定，以了解、評價和預(yù)測人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響。同時，監(jiān)測范圍也從單一的點污染的監(jiān)測發(fā)展到以面污染以及區(qū)域性為基礎(chǔ)的立體監(jiān)測，這一階段稱為主動監(jiān)測階段。

2.1.3 在線監(jiān)測階段

監(jiān)測手段和監(jiān)測范圍的擴(kuò)大，雖然能夠說明區(qū)域性的環(huán)境質(zhì)量，但由于受采樣手段、采樣頻率、采樣數(shù)量、分析速度等因素限制，仍不能及時地監(jiān)視環(huán)境質(zhì)量變化，預(yù)測變化趨勢，更不能根據(jù)監(jiān)測結(jié)果發(fā)布應(yīng)急措施的指令。20世紀(jì)70年代初，一些發(fā)達(dá)國家陸續(xù)建立了在線監(jiān)測系統(tǒng)，并且使用了遙測和遙感等現(xiàn)代高科技手段，監(jiān)測儀器用計算機(jī)遙控，監(jiān)測過程中的數(shù)據(jù)用有線或者無線傳輸?shù)姆绞綄崟r傳回監(jiān)測中心控制室，經(jīng)計算機(jī)處理，自動生成相應(yīng)的表格，化成污染態(tài)勢以及濃度分布圖，可以在相當(dāng)短的時間內(nèi)觀察到測量介質(zhì)中污染物的變化以及預(yù)測未來環(huán)境變化趨勢。當(dāng)污染程度接近或超過環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)時，可發(fā)布指令控制，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，這一階段稱為在線監(jiān)測階段。

2.2 我國環(huán)境監(jiān)測發(fā)展?fàn)顩r

我國目前已經(jīng)建立了2 223個環(huán)境監(jiān)測站，大概36萬人在崗工作，占整個環(huán)保系統(tǒng)總?cè)藬?shù)的4%，高級技術(shù)人員有2 350人，中級技術(shù)人員有8 400人，另外，其他行業(yè)還有1萬人參與環(huán)境監(jiān)測事業(yè)，其中環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)有2 634個，在崗人員約21萬人［5］。這些數(shù)據(jù)表明，通過近幾十年的發(fā)展，我國環(huán)境監(jiān)測事業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步。

3 在線監(jiān)測系統(tǒng)

3.1 在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)是在20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的，在國外已有相當(dāng)規(guī)模的應(yīng)用，并被納入網(wǎng)絡(luò)化的“自然災(zāi)害防御體系”和“環(huán)境評價體系”。在我國則起步較晚，作為連續(xù)性監(jiān)測工具的水質(zhì)在線監(jiān)測儀器則承擔(dān)著提供準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)和監(jiān)測報告的責(zé)任，在印染廢水的環(huán)境監(jiān)測工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。

在線監(jiān)測系統(tǒng)是以在線分析儀器為核心，運用自動測量技術(shù)、電子計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)以及相關(guān)專用分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)組成一個綜合性的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)。其中，現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備包括對印染廢水治理動力設(shè)備運行的監(jiān)控，即對印染廢水處理動力設(shè)施運行狀況的監(jiān)控，根據(jù)廢水治理設(shè)施運作的情況好壞，判斷污染排放的合理性。通過對印染廢水的COD、pH值、染料濃度等污染因子的監(jiān)測，統(tǒng)計各項污染因子的濃度或總量，判定的排放是否達(dá)標(biāo)，是否會污染生態(tài)環(huán)境和危害公眾健康。另外，加入了進(jìn)水流量的監(jiān)控統(tǒng)計，通過進(jìn)水量和排放量的對比，判斷其工藝處理是否合理，是否存在作弊行為。

3.2 在線監(jiān)測技術(shù)在印染廢水中的應(yīng)用及特點

3.2.1 COD在線監(jiān)測技術(shù)

印染廢水的COD值是判斷其是否達(dá)到處理要求的重要的指標(biāo)之一，目前市場上應(yīng)用比較多的COD在線監(jiān)測技術(shù)主要有3類［6］：重鉻酸鉀消解——氧化還原滴定法；重鉻酸鉀消解——光度測量法；UV 轉(zhuǎn)換COD法。

（1）重鉻酸鉀消解——氧化還原滴定法。此類COD在線監(jiān)測技術(shù)的工作原理：在所取水樣中加入一定的重鉻酸鉀和硫酸銀，然后在強(qiáng)酸條件下，部分重鉻酸鉀被還原，然后用硫酸亞鐵銨反滴定剩余的重鉻酸鉀，根據(jù)重鉻酸鉀的消耗量，計算水樣的COD值。優(yōu)點：儀器工作原理與國標(biāo)法更加的接近，測量精度好，重復(fù)率高，具有較高的代表性。缺點：測量過程中會造成二次污染，重鉻酸鉀的毒性較大，而且在監(jiān)測過程中水樣需要消解，耗時較長，設(shè)備的維護(hù)工作量較大。

（2）重鉻酸鉀消解——光度測量法。該類監(jiān)測技術(shù)的工作原理：在所取水樣、硫酸銀、重鉻酸鉀和濃硫酸的混合液在消解池中加熱到一定的溫度，此時＋6價鉻離子被還原成＋3價，從而使水樣的顏色發(fā)生改變，顏色的變化程度和水樣的COD值成比例，然后通過儀器中的COD標(biāo)準(zhǔn)曲線比色換算得到水樣的COD值。優(yōu)點：測量是基于國標(biāo)法的改進(jìn)，測量的周期短，可以批量測量，操作簡單，氧化效率高，適合在線測量。缺點：對測量的潔凈度要求較高，測量過程中會造成二次污染，重鉻酸鉀的毒性較大。

（3）UV與COD轉(zhuǎn)換法。此類方法的工作原理較為簡單，主要是印染廢水中的有機(jī)物在波長為254 nm紫外區(qū)內(nèi)，其COD值與吸光度成一定的相關(guān)關(guān)系，所以可以把254 nm處的吸光度作為一個有代表性的獨立參數(shù)（光吸收系數(shù)SAC），用來評價水體的污染程度。優(yōu)點：儀器結(jié)構(gòu)相對簡單，成本低，不要其他的化學(xué)助劑，對環(huán)境的污染小，測量周期短，可以實時監(jiān)測。缺點：儀器的核心組件容易被污染，因此對測量的水質(zhì)要求較高，而且需要大量的人工試驗來校正轉(zhuǎn)換系數(shù)，準(zhǔn)確度交叉較差，只能作為特定污染源的監(jiān)測。

3.2.2 染料濃度在線監(jiān)測技術(shù)

在印染廢水處理過程中，最為重要和直觀的就是染料廢水的表觀顏色，不同的顏色決定了不同的水質(zhì)，顏色越深，廢水的染料的濃度也越高，因此染料濃度也是印染廢水重點監(jiān)測的對象之一。在染色過程中，對染料濃度進(jìn)行測定的方法主要有熒光分析法、分光光度法、色譜分析法［7］。

（1）熒光分析法。該方法只能對被紫外光照射后發(fā)出熒光的染料進(jìn)行分析，一般采用標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法測定所取樣品種熒光物質(zhì)的濃度。即將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與試樣經(jīng)過相同的處理后，配成標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定這些溶液被紫外照射后的熒光強(qiáng)度，以熒光強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度作圖繪制工作曲線，然后測定所取試樣的熒光強(qiáng)度，對照工作曲線計算求出所取試樣中染料的濃度。

（2）分光光度法。最常用的染液濃度測試方法是分光光度法，利用分光光度計測定染液的吸光度A，然后依據(jù)朗伯－比爾（Lambert－Beer）定律計算染液濃度：

式中：b為染液液層厚度；c為染料物質(zhì)濃度；ε為摩爾吸光系數(shù)。其中，ε與被測物質(zhì)性質(zhì)及外界環(huán)境等有關(guān)。對于多組分染料溶液，則需要借助于合適的測試方法求出各染料的濃度。該方法主要的特點是測量迅速，實時性較強(qiáng)，設(shè)備構(gòu)造比較簡單，對人員技術(shù)要求不高，但對多組分染料濃度測量結(jié)果偏低。

（3）色譜分析法。色譜分析法將分離與檢測集于一體，是重要的化學(xué)分析手段之一。它的工作原理是利用不同物質(zhì)在兩相中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對運動時，試樣中的染料組分在這兩相中反復(fù)多次分配，從而使試樣中的各染料組分得以分離，通過紫外檢測器測定其濃度。此方法的特點是：適合多組分染液的分析，但是設(shè)備通常較復(fù)雜，對檢測人員的技術(shù)要求高，檢測時間一般較長，實時性比較差。

4 在線監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題及建議

4.1 目前在線監(jiān)測存在的問題

4.1.1 對在線監(jiān)測不夠重視，經(jīng)費投入不足

我國目前的環(huán)境監(jiān)測工作還處于末端治理階段，一般而言，都是哪里有污染事件就到哪里取樣檢測［8］。所以我國的環(huán)境監(jiān)測一直處于被動污染監(jiān)測階段，沒有能夠切實做到實時在線監(jiān)測。很多環(huán)保機(jī)構(gòu)及主管環(huán)保工作的領(lǐng)導(dǎo)對在線監(jiān)測在環(huán)境環(huán)境預(yù)防中的重要性地位也認(rèn)識不足，致使監(jiān)測系統(tǒng)在實施環(huán)境技術(shù)監(jiān)督過程中缺乏依據(jù)，也影響了對在線監(jiān)測系統(tǒng)的經(jīng)費投入。

4.1.2 監(jiān)測站建設(shè)不完善

就污染源監(jiān)測項目的建設(shè)而言，監(jiān)測站的建設(shè)與排污企業(yè)互相不協(xié)調(diào)，缺少了對污染源的監(jiān)測，例如環(huán)境設(shè)備的投入力度、環(huán)保設(shè)施是否符合要求，人員配備是否齊全等等。同時，對于紡織印染行業(yè)的染整工藝這方面缺乏規(guī)范的管理。究其原因，一方面是政府環(huán)保部門的管理執(zhí)法力度不夠，另外一方面則是污染排放企業(yè)的抵觸。

4.1.3 排污企業(yè)對污染源在線監(jiān)測工作認(rèn)識不足

由于一些企業(yè)對污染源在線監(jiān)測這項工作的認(rèn)識不足，特別是對環(huán)境污染認(rèn)識不足，因此，企業(yè)不愿安裝的問題非常突出，這種思想加大了在線監(jiān)測工作的難度。有的排污企業(yè)裝了不用，有的用上了也不使用、不檢修、不維護(hù)，不僅造成大量在線監(jiān)測儀器形同虛設(shè)，更導(dǎo)致大量資金的流失，浪費設(shè)備資源。

4.2 加強(qiáng)在線監(jiān)測的建議

4.2.1 注重污染源在線監(jiān)測工作，完善監(jiān)測內(nèi)容

作為地區(qū)環(huán)保部門，應(yīng)該注重污染源在線監(jiān)測工作的長遠(yuǎn)性和艱巨性，根據(jù)環(huán)保部有關(guān)文件精神，建立污染源在線監(jiān)測體系的長遠(yuǎn)規(guī)劃與目標(biāo)，增加環(huán)保資金投入，逐步推進(jìn)和完善監(jiān)測子站的建設(shè)工作。同時，加強(qiáng)與企業(yè)溝通、協(xié)作，讓企業(yè)也參與到完善在線監(jiān)測這一大的體系中來。

4.2.2 加強(qiáng)企業(yè)的環(huán)境保護(hù)意識的引導(dǎo)和宣傳

實行在線監(jiān)測最根本目的是通過在線監(jiān)管促進(jìn)企業(yè)全面推行清潔生產(chǎn)，從源頭上削減污染，杜絕偷排漏排的違法亂象。要使企業(yè)不能只關(guān)心眼前利益，而從長遠(yuǎn)的環(huán)境保護(hù)角度，以切實行動做好自然環(huán)境保護(hù)工作。并對不正常使用、甚至人為破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)的行為，應(yīng)依法進(jìn)行處罰。同時，對積極配合推行在線監(jiān)測系統(tǒng)的企業(yè)，政府財政應(yīng)當(dāng)在建設(shè)和運行經(jīng)費上給予相應(yīng)的獎勵。

4.2.3 積極推進(jìn)第3方企業(yè)運營模式

隨著我國市場化運營的逐步規(guī)范，按照環(huán)保技術(shù)的要求，由取得國家環(huán)保部頒發(fā)的環(huán)境污染治理設(shè)施運營資質(zhì)證書資質(zhì)企業(yè)維持排污企業(yè)環(huán)保設(shè)施的運營，是今后發(fā)展的主要方向。如果能出臺相應(yīng)措施使第3方企業(yè)與排污企業(yè)和環(huán)境監(jiān)管部門不存在直接的利害關(guān)系，第3方企業(yè)直接對在線監(jiān)測設(shè)備的運營負(fù)責(zé)，就能保證在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備性與可靠性，而且隨著國家一系列的監(jiān)測規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的出臺，對在線監(jiān)測系統(tǒng)的統(tǒng)一運營管理將會是很好的完善。

5 未來環(huán)境監(jiān)測的展望

印染廢水自動監(jiān)測具有一次性投入費用昂貴，運行維護(hù)費用高，監(jiān)測參數(shù)和監(jiān)測代表性有限的特點，因而只適用于一些特定污染因子的監(jiān)測，難以適用各種環(huán)境以及滿足各種層面的監(jiān)測要求。新方法的創(chuàng)新以及新設(shè)備的研制和開發(fā)，將國外成熟的技術(shù)與設(shè)備消化吸收并將其國產(chǎn)化，便可以在技術(shù)層面上改善目前的窘境。另外，從原理上取得突破的水質(zhì)自動監(jiān)測分析技術(shù)的研究，建立更加可靠有效的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件平臺，開發(fā)研究新型的儀器設(shè)備以及系統(tǒng)的質(zhì)量保證是未來印染廢水在線監(jiān)測的發(fā)展方向。

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