陳泳藝

(泉州市南安生態(tài)環(huán)境局，福建 泉州 362300)

隨著科學(xué)技術(shù)的提高，社會經(jīng)濟也在飛速的發(fā)展，但是在發(fā)展中側(cè)重經(jīng)濟效益，沒有對資源進(jìn)行有效的保護(hù)，工業(yè)污染、水資源過度開發(fā)等導(dǎo)致了水環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，這對于人們的生產(chǎn)生活以及社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，因此對水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測是極為必要的。采用傳統(tǒng)的人工采樣與監(jiān)測花費了大量的人力物力，取得的數(shù)據(jù)也僅是瞬時的有限的數(shù)據(jù)，隨著環(huán)境管理需求的發(fā)展以及自動化、信息化水平的提升，在對水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測的過程中，自動監(jiān)測技術(shù)因為其連續(xù)性強、快速便捷、信息量大等優(yōu)點而發(fā)揮出很大的作用，因而在水質(zhì)監(jiān)測的過程中，加強自動監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，對水環(huán)境保護(hù)工作的開展有著重大的意義。

1 水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)概述

水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)源自實驗室分析方法。20世紀(jì)80年代移動注射技術(shù)的應(yīng)用自動化精簡了繁瑣的實驗步驟，實現(xiàn)了樣品的自動連續(xù)分析，大大提高了實驗室分析的準(zhǔn)確性和效率。水質(zhì)自動監(jiān)測基于采樣步驟的進(jìn)一步自動化，以實現(xiàn)水質(zhì)持續(xù)監(jiān)測的目標(biāo)[1]。

數(shù)十個或數(shù)百個水質(zhì)自動監(jiān)測站組成了水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，對局部水域水質(zhì)環(huán)境進(jìn)行綜合監(jiān)測[2]。通過采用以各種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為手段的水質(zhì)監(jiān)測儀器為核心，在此基礎(chǔ)上建成在線自動監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測水環(huán)境，同時通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時傳輸至水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)接收中心，分析數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)水環(huán)境異常情況[3]。對各監(jiān)測點的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了科學(xué)真實的反映，對準(zhǔn)確把握當(dāng)前水質(zhì)狀況以及預(yù)測未來水質(zhì)變化方向有著相當(dāng)重要的意義。

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)通過有線或無線的傳輸手段，將在各個監(jiān)測點位監(jiān)測出的各類指標(biāo)如常規(guī)五參數(shù)、氨氮、高猛酸鹽指數(shù)、藍(lán)綠藻等以數(shù)據(jù)的形式傳回監(jiān)控中，也可滿足現(xiàn)場讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)的功能。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行實時連續(xù)的監(jiān)控，對監(jiān)測水體的水質(zhì)狀況進(jìn)行有效的把控，通過水質(zhì)變化趨勢，提前預(yù)知水質(zhì)污染狀況的發(fā)生，從而提早準(zhǔn)備，提早預(yù)防，避免水質(zhì)污染的進(jìn)一步擴大[4]。

2 水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)與人工監(jiān)測的對比

水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)通過依靠計算機計算數(shù)據(jù)，節(jié)省了計算時間并提高了計算的準(zhǔn)確率，從而提高了水質(zhì)監(jiān)測效率；以自動監(jiān)測設(shè)備取代原本需要人工采樣的環(huán)節(jié)，極大提高了水質(zhì)采樣工作的安全性；水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)雖在初期需要一定的建設(shè)投入，但總體上是降低了“人財物”的投入[5]。但是，相較于人工監(jiān)測的機動性、質(zhì)量控制措施完整性等優(yōu)點，自動監(jiān)測中仍然存在一部分問題，如在河流兩岸的斷面處建設(shè)自動監(jiān)測站進(jìn)行自動監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)可能難以有效表示全段水質(zhì)的真實狀態(tài)，同時分析方法的不標(biāo)準(zhǔn)也會帶來一定程度上的誤差，從而影響最終數(shù)據(jù)的精確性[6]。

南京大勝關(guān)水質(zhì)自動檢測站為了提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性，更好的起到預(yù)警效果，將自動監(jiān)測采樣口設(shè)置在了水質(zhì)條件相對較差的地方，從而避免了由于水域內(nèi)流動和污染物空間分布導(dǎo)致的不能及時發(fā)現(xiàn)污染狀況的情況。自動監(jiān)測站點配備了常規(guī)五參數(shù)分析儀K100(pH、溶解氧、水溫、濁度、電導(dǎo)率)、高錳酸鹽指數(shù)分析儀K301A、氨氮分析儀TresCon UNO、總氮分析儀K301 TNP、自動采樣器SP4D等設(shè)備。通過與人工采樣監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析對比得出水溫、pH值、電導(dǎo)率、溶解氧及氨氮5個參數(shù)符合規(guī)范要求，樣本的相對誤差絕對值超限比例低。而總磷、總氮、濁度及高錳酸鹽指數(shù)最大值均超過15%，未達(dá)到國家對自動監(jiān)測儀對比分析相對誤差的要求。研究得到自動監(jiān)測數(shù)據(jù)與常規(guī)數(shù)據(jù)在水溫、電導(dǎo)率、pH值、溶解氧、氨氮等項目上一致性較高，可以代表斷面水質(zhì)平均水平。但由于受到岸邊面源污染的影響，污染物在同一斷面空間分布仍存在差異[6]。

重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心為系統(tǒng)研究地表水水質(zhì)自動監(jiān)測與人工監(jiān)測之間的差異問題，選取48個已建成并投用的國家地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站，對水溫、pH、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷和總氮9項監(jiān)測指標(biāo)開展了人工監(jiān)測與自動監(jiān)測的對比實驗研究，通過實際水樣比對結(jié)果分析、水質(zhì)類別比對分析、相關(guān)性分析、誤差分析，得出自動監(jiān)測結(jié)果與手工監(jiān)測的結(jié)果相差在允許范圍之內(nèi)，因此推斷自動監(jiān)測數(shù)據(jù)科學(xué)合理，同時還極大的提升了水質(zhì)監(jiān)測的速度和效率，極大提升了環(huán)保部門管理流域水質(zhì)以及科研人員實驗研究的便捷性[7]。

在手工監(jiān)測中，可以人工操作將待測物濃度調(diào)節(jié)至最佳范圍，以確保測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，但自動分析可能由于待測物濃度未在最佳測定范圍導(dǎo)致測定靈敏度不能滿足優(yōu)質(zhì)水體準(zhǔn)確測定的要求。相比較手工監(jiān)測，仍存在著監(jiān)測指標(biāo)覆蓋面不夠廣、采樣方式不夠規(guī)范、以及監(jiān)測儀器不夠靈敏等技術(shù)層面上的問題。因此當(dāng)前的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)往往是將自動監(jiān)測與人工監(jiān)測相結(jié)合，優(yōu)勢互補，從而滿足水質(zhì)監(jiān)測的需求[8]。

3 我國水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀

水質(zhì)自動監(jiān)測在國外起步較早，日本1967年開始考慮在公共水域設(shè)置水質(zhì)自動監(jiān)測器，英國在1975年建成泰晤士河流域水環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)，美國在20世紀(jì)70年代中期已在全國范圍內(nèi)建立了覆蓋各大水系的上千個自動連續(xù)監(jiān)測網(wǎng)點，可隨時對水溫、pH、濁度、COD、BOD及總有機碳等指標(biāo)進(jìn)行在線監(jiān)測[9]。

我國水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)于20世紀(jì)末開始起步，水質(zhì)自動監(jiān)測站建設(shè)始于2000年，初始階段只是在環(huán)保部門所保護(hù)的重點水域進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測。常見監(jiān)測項目有常規(guī)五參數(shù)、化學(xué)需氧量、生化需氧量、總需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、總有機碳、總磷、氨氮等。近些年隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了全國所有重要河流和湖泊，包括七大水系在內(nèi)的63條河流、13座湖庫在內(nèi)，在我國很多重要河流及各種干支流中都設(shè)有水質(zhì)自動監(jiān)測站，對水域水質(zhì)進(jìn)行及時有效的監(jiān)控[10]。

水質(zhì)自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)使得環(huán)境管理部門可以對流域內(nèi)水環(huán)境的質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)全面的把控，對所在斷面水質(zhì)變化趨勢的觀測也發(fā)揮了重要的作用，改變了以往事后才能提供水質(zhì)信息的被動局面，對水質(zhì)惡化現(xiàn)象可以及時預(yù)警，提前預(yù)防，真正做到了防范于未然。隨著環(huán)保執(zhí)法力度的不斷加大以及配套環(huán)境水質(zhì)在線監(jiān)測法律法規(guī)的不斷出臺，水質(zhì)監(jiān)測工作也在不斷的朝著信息化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向前進(jìn)，通過數(shù)據(jù)的圖表顯示，讓工作人員可以更清晰直觀的查詢水質(zhì)信息，提高工作效率，更好的開展流域管理以及水質(zhì)治理工作。

4 水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

(1)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)污染總量

水域污染總量直接反映了當(dāng)前水域的水質(zhì)，水域污染總量的計算，必須有相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐，依靠自動監(jiān)測技術(shù)對區(qū)域內(nèi)水質(zhì)污染總量進(jìn)行監(jiān)測，極大的提高了監(jiān)測效率，使監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性更高，從而對水環(huán)境污染物總量進(jìn)行有效管理。

(2)監(jiān)測供水源水質(zhì)

利用遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)將在水源地自動監(jiān)測站點的監(jiān)測數(shù)據(jù)持續(xù)的發(fā)回監(jiān)控中心，一旦監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況，能夠及時的發(fā)出預(yù)警，從而快速有效的開展工作，從源頭上減少了大型污染事故的發(fā)生，為水源地水質(zhì)保護(hù)工作打下了堅實的基礎(chǔ)。

(3)預(yù)警重大水質(zhì)污染問題

水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)可以實現(xiàn)對水域24小時不間斷監(jiān)控，可對突發(fā)的水質(zhì)污染狀況進(jìn)行控制，確保下游水質(zhì)安全，及時查明水污染源，自動監(jiān)測系統(tǒng)中含有預(yù)警功能，可以通過分析數(shù)值變化趨勢，判斷污染程度做出對水質(zhì)污染事故的預(yù)警，防止污染事故進(jìn)一步惡化。在2007年由于太湖富營養(yǎng)化導(dǎo)致的重大藍(lán)藻污染事件中，水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)發(fā)揮了重大的作用，通過對水質(zhì)自動監(jiān)測站傳輸?shù)膶崟r監(jiān)控數(shù)據(jù)，對有利于藍(lán)藻生長的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，預(yù)測出藍(lán)藻的當(dāng)前生長狀況和生長趨勢，盡早的對水質(zhì)污染變化狀況進(jìn)行了預(yù)警[11]。

(4)監(jiān)測跨界河流水質(zhì)

在跨界河流的水質(zhì)敏感點設(shè)置水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，通過水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)實時監(jiān)控水質(zhì)變化情況，讓相關(guān)部門的工作人員獲得客觀準(zhǔn)確的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

5 結(jié) 語

作為人工監(jiān)測的補充，水質(zhì)自動監(jiān)測在監(jiān)測目標(biāo)管理水域水質(zhì)污染狀況，及時掌握主要流域重點斷面水體的水質(zhì)污染狀況，預(yù)警水質(zhì)污染等方面都起到了極為重要的作用，彌補了手工監(jiān)測在時間、空間的連續(xù)性上的不足，但由于受岸邊面源污染影響以及水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)層面上的一些問題，當(dāng)自動監(jiān)測站在運行中出現(xiàn)水質(zhì)異常趨勢時，應(yīng)立即進(jìn)行斷面水質(zhì)人工監(jiān)測，充分發(fā)揮人工監(jiān)測與自動監(jiān)測的各自優(yōu)勢。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對水域的水質(zhì)監(jiān)測要求也不斷嚴(yán)格，為了使水質(zhì)監(jiān)測工作更加的高效，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)擴充自動監(jiān)測指標(biāo)，提高自動監(jiān)測靈敏度，建立明確的水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)體系，不斷挖掘水質(zhì)自動監(jiān)測的應(yīng)用領(lǐng)域，充分發(fā)揮高智能化和自動化的優(yōu)勢。