衛(wèi)蕓(甘肅省水環(huán)境監(jiān)測中心，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

甘肅省作為干旱半干旱代表區(qū)域之一，受其水資源特征的影響，水環(huán)境面臨的問題較多。比如，甘肅省省內(nèi)大部分地區(qū)降雨量偏少，河流年徑流量豐枯變化大，受地形地貌、水文地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及供水條件等因素的影響，水環(huán)境承載能力小。

在河流、水庫等水體現(xiàn)場開展水質(zhì)監(jiān)測可以更及時、準(zhǔn)確地反映出水質(zhì)的真實情況，能夠幫助相應(yīng)的水資源管理提供有效地應(yīng)對措施，從而防止水體的進(jìn)一步惡化，改善具有多個復(fù)雜水環(huán)境問題的地區(qū)實施水資源管理。因此，水質(zhì)現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)的研究具有非常重要的意義。鑒于此，文章就水質(zhì)現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢展開探討，以期為相關(guān)工作起到參考作用[1]。

1 水質(zhì)監(jiān)測的意義

水質(zhì)監(jiān)測指對水體中污染物的濃度、種類以及變化趨勢進(jìn)行監(jiān)測，并對水體狀況進(jìn)行綜合評價。目前水質(zhì)監(jiān)測的主要監(jiān)測項目分為以下三個種類：一種是感官物理指標(biāo)，比如色度、渾濁度、懸浮物等，可以對水體進(jìn)行簡單的定性描述；一種是化學(xué)類水質(zhì)指標(biāo)，如化學(xué)需氧量、砷、氰、鉻、鉛、汞等可以定性的對水體內(nèi)有機(jī)化合物在微生物作用下耗氧程度和水體中的離子含量等指標(biāo)進(jìn)行定量說明；還有一類是生物性指標(biāo)，如糞大腸菌群等指標(biāo)可以判斷水體污染的來源和安全程度。為了能夠?qū)春徒拥乃|(zhì)狀況進(jìn)行客觀的評價，除去以上水質(zhì)監(jiān)測項目之外，還需要測定流量。水質(zhì)監(jiān)測是水資料保護(hù)和管理的關(guān)鍵基礎(chǔ)，是對水環(huán)境進(jìn)行評價的關(guān)鍵指標(biāo)[2]。

雖然中國水資源豐富，但是隨著城鎮(zhèn)化步伐的加快，飲水健康用水自由等問題已經(jīng)成為制約我國實現(xiàn)全面小康的重要因素之一。因此，實施水質(zhì)現(xiàn)場監(jiān)測，及時準(zhǔn)確地了解水質(zhì)具有重要意義。甘肅省存在著水資源分布不均勻的現(xiàn)象，并且水質(zhì)型缺水問題嚴(yán)重。對于水質(zhì)監(jiān)測工作而言，準(zhǔn)確、及時、全面地反映水質(zhì)現(xiàn)狀，為水環(huán)境管理、河長制工作等提供科學(xué)依據(jù)顯得尤為重要。根據(jù)2020年，甘肅省水資源公報公布的數(shù)據(jù)，自產(chǎn)地表水資源量398.89億m3，地下水資源量158.21億m3，扣除與地表水重復(fù)的地下水計算量11.99億m3，水資源總量為410.88億m3；全省供水總量109.89億m3，用水總量109.89億m3，經(jīng)濟(jì)社會用水量103.34億m3，耗水總量70.20億m3，耗水率67.9%[3]。

當(dāng)前，甘肅省水環(huán)境監(jiān)測主要面臨以下問題：

(1)大多數(shù)水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)都是以掌握地表水水資源的質(zhì)量為主，大氣降水水質(zhì)的監(jiān)測以及對地下水的監(jiān)測頻次較低。

(2)水功能區(qū)的數(shù)量比水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)的總數(shù)多，水質(zhì)自動監(jiān)測站數(shù)量偏少，部分重要指標(biāo)缺少自動監(jiān)測的能力，無法將全部水功能區(qū)的水質(zhì)反映出來。

(3)河西等地廣人稀的地區(qū)采樣點(diǎn)分散，采樣方面存在路途遙遠(yuǎn)，采集樣品花費(fèi)時間多，無法保證將樣品及時送至實驗室開展檢測，準(zhǔn)確真實反映水體的污染狀況。

(4)甘肅省的水質(zhì)監(jiān)測實驗室大型儀器設(shè)備配置不全，已有儀器設(shè)備存在技術(shù)檔次低、性能不穩(wěn)定、故障率高等問題，移動監(jiān)測的水質(zhì)分析設(shè)備數(shù)量不足，現(xiàn)場監(jiān)測率低下[4]。

2 水質(zhì)現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 監(jiān)測點(diǎn)位的布設(shè)與技術(shù)規(guī)范要求的差距

斷面垂線、采樣斷面以及采樣點(diǎn)的布設(shè)都是地表水監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)的主要內(nèi)容。目前，甘肅省內(nèi)地形地貌多樣，具有如平川、河山地、高原、沙漠、戈壁交錯分布的特點(diǎn)，一些監(jiān)測斷面的布設(shè)無法滿足技術(shù)規(guī)范的要求。比如一些需要布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)的河流，因路途崎嶇遙遠(yuǎn)造成采集后的樣品不具有代表性，即便布設(shè)了監(jiān)測點(diǎn)也是無法準(zhǔn)確反應(yīng)當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)狀況的。又比如有些擬監(jiān)測的站點(diǎn)其河流水流量變化大，因此該站點(diǎn)是否需要布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，其必要性存在變化[5]。

2.2 樣品的采集、保存及運(yùn)輸方法

(1)不同的采集樣品的方式也就決定了監(jiān)測結(jié)果的價值。采樣點(diǎn)距離河岸遠(yuǎn)近、因季節(jié)及上游水庫泄洪等因素引起的水量變化、采樣深度的變化，甚至采樣工具的選擇等都會對樣品的檢測結(jié)果造成影響。目前，由于采樣設(shè)備局限、無采樣船等客觀條件的限制，造成部分采樣點(diǎn)不能實現(xiàn)中泓取水。

(2)樣品的運(yùn)輸以及保存。在選擇樣品存儲的材質(zhì)時，不僅要選擇滿足技術(shù)條件規(guī)定的材質(zhì)，還需要重點(diǎn)關(guān)注樣品容器采集前的洗滌方法。同時，應(yīng)按照正確的樣品存儲要求分裝水樣，甚至一些檢測項目應(yīng)根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范將樣品放置于冷藏設(shè)備之中進(jìn)行保存。目前，甘肅省的一些站點(diǎn)仍然無法實現(xiàn)冷藏運(yùn)輸樣品，導(dǎo)致采集運(yùn)輸?shù)椒治鰴z測實驗室的水樣代表性變差明顯[6]。

2.3 水質(zhì)現(xiàn)場監(jiān)測

目前，受經(jīng)濟(jì)條件所限，甘肅省僅能對水溫、濁度、pH值、電導(dǎo)率、懸浮物、溶解氧等項目開展現(xiàn)場檢測，項目類別有限，仍不能滿足準(zhǔn)確反映水體的水質(zhì)狀況的需要。同時，設(shè)備精密度不夠，若沒能在現(xiàn)場開展校準(zhǔn)工作，現(xiàn)場監(jiān)測儀器設(shè)備的使用也影響著檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

3.1 發(fā)展趨勢

對水體開展水質(zhì)監(jiān)測后，檢測技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷在改變和提高，從起初的實驗室儀器分析檢測以及手工采樣，逐漸朝著智能化、自動化、集成化以及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。開展水質(zhì)監(jiān)測工作的領(lǐng)域也從不借助儀器設(shè)備人工檢測方法逐漸向全線儀器設(shè)備人工不參與的方向拓展，監(jiān)測覆蓋面從小向大拓展，監(jiān)測工具也開始朝著不局限于物理化學(xué)基礎(chǔ)開始融合生物甚至地理數(shù)學(xué)的多學(xué)科融合方向進(jìn)行發(fā)展[7]。

3.2 發(fā)展重點(diǎn)

(1)排入水體污染源的在線監(jiān)測儀器。由于水體中的污染主要來源是大量不達(dá)標(biāo)廢污水的集中排放，因此對各個入河排污口的排放量及廢污水中主要污染指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測對河流湖庫水體保持健康狀態(tài)有重要意義。因人工取樣過程中，不能準(zhǔn)確計算排污口的入河量，且存在長距離運(yùn)輸影響檢測結(jié)果等困難，水質(zhì)自動化監(jiān)測技術(shù)在污染物入河前的實時監(jiān)測很有必要。尤其是對排污口實現(xiàn)不間斷的水量和污染物指標(biāo)如氨氮和COD項目監(jiān)測，更更加直觀的反映排污口問題，明確污水排放變化有助于更加準(zhǔn)確的評價水體環(huán)境[8]。

(2)水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)。目前，已有的在線水質(zhì)自動監(jiān)測大多使用的是現(xiàn)代傳感技術(shù)和計算機(jī)自動控制技術(shù)相結(jié)合的方法，以此來傳輸實時監(jiān)視數(shù)據(jù)以及達(dá)到遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)的效果，在開展該項工作的過程中，監(jiān)測體系具備更好的時效性，能夠短時間內(nèi)及時將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸建設(shè)及監(jiān)督部門，讓管理者更好地獲取水體的實時水質(zhì)信息。同時，還能夠完成自動恢復(fù)、智能診斷功能，以此來有效保障監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整性[9]。

(3)便攜式的應(yīng)急監(jiān)測儀器。中國便攜的水質(zhì)監(jiān)測儀器設(shè)備在向精細(xì)化精準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，某單一指標(biāo)的便攜式儀器設(shè)備，如：溶解氧測定儀、便攜式重金屬監(jiān)測儀等設(shè)備可以準(zhǔn)確快速地用在突發(fā)性的水污染事故監(jiān)測工作中。這類監(jiān)測設(shè)備具有校準(zhǔn)快捷、方便攜帶和檢測快速等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)⑵溆谕话l(fā)污染事件中有害成分準(zhǔn)確檢測，盡早為突發(fā)水污染事件提供應(yīng)急治理方案，使水體免受污染[10]。

(4)遙感監(jiān)測系統(tǒng)。遙感監(jiān)測系統(tǒng)可以用在湖庫及重要河流的水生態(tài)監(jiān)測工作中。比如通過遙感影像對河岸線數(shù)字高程分析，可以很好地識別河岸帶植物生長狀況。遙感監(jiān)測系統(tǒng)中的傳輸功能是否發(fā)達(dá)能夠直接對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性以及傳送效果產(chǎn)生影響。因此，遙感監(jiān)測系統(tǒng)需要融合多項網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使數(shù)據(jù)的傳送達(dá)到低成本、低功耗以及高速率的效果[11]。

4 結(jié)語

更好地開展水質(zhì)監(jiān)測工作是了解某片區(qū)域內(nèi)水體質(zhì)量的關(guān)鍵，并且也是保障民眾用水的安全措施。以甘肅省水質(zhì)檢測中遇到的問題為鑒，在地理環(huán)境條件不理想，經(jīng)濟(jì)條件受制約，多個復(fù)雜問題交叉的情況下，開發(fā)以及利用水質(zhì)在線監(jiān)測、自動監(jiān)測和遙感監(jiān)測技術(shù)顯得十分必要。因此，在開展水質(zhì)監(jiān)測工作的過程中，將水質(zhì)自動化監(jiān)測的優(yōu)勢充分體現(xiàn)，幫助水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)在水質(zhì)自動化監(jiān)測中有效應(yīng)用，從而達(dá)到提升監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的效果，才能使水環(huán)境免受污染，使水環(huán)境治理工作提升一個新臺階。