祖文華

合肥供水集團(tuán)有限公司 安徽 合肥 230000

如今，水環(huán)境污染問題日趨加重，已經(jīng)威脅到人們的身體健康和社會(huì)發(fā)展，因此必須加大地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)力度，引入自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。本文對(duì)其應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行探析。

1 地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

依托專門的系統(tǒng)軟件，對(duì)水環(huán)境做連續(xù)采樣、分析測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸與處理。系統(tǒng)由多個(gè)水質(zhì)固定監(jiān)測(cè)站、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與一個(gè)中心監(jiān)測(cè)站構(gòu)成，其中，固定監(jiān)測(cè)站配備連續(xù)自動(dòng)采樣裝置、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器、水文氣象測(cè)定儀器以及樣品貯存裝置等。測(cè)定得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)通信系統(tǒng)定時(shí)傳送至中心監(jiān)測(cè)站，在系統(tǒng)軟件處理完成后，供水質(zhì)管理部門使用。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)離不開各類監(jiān)測(cè)儀器的支持，監(jiān)測(cè)儀器的進(jìn)步和發(fā)展促成了自動(dòng)監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于水質(zhì)常規(guī)參數(shù)，包括水溫、pH值、溶解氧、電導(dǎo)率和濁度，其自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器所用分析原理及性能為：

（1）水溫監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)儀器所用分析原理為熱敏電阻法，測(cè)量范圍為-5℃～+50℃，重復(fù)性為±0.10，分辨率為0.01℃。

（2）pH值監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)儀器所用分析原理為玻璃電極法，測(cè)量范圍為0～14，重復(fù)性為±0.10，分辨率為0.01，存在問題：玻璃電極很容易沾染污垢導(dǎo)致靈敏度降低；參比電極容易受到硫離子的影響與干擾；有漂移現(xiàn)象存在，應(yīng)做好定期校正[1]。

（3）溶解氧監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)儀器所用分析原理主要有兩種，即電化學(xué)電極法與熒光法，其中，采用電化學(xué)電極法的儀器，其測(cè)量范圍為0～50mg/L，重復(fù)性為±0.2，分辨率為0.01mg/L，存在問題：在耗氧檢測(cè)過程中水體需要處于流動(dòng)狀態(tài)；需要對(duì)膜片進(jìn)行定期清洗，并補(bǔ)充足夠的電解質(zhì)，維護(hù)難度較大。采用熒光法的儀器，其測(cè)量范圍為0～25mg/L，重復(fù)性為±0.1，分辨率為0.01mg/L，存在問題：價(jià)格較為昂貴。

（4）電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)儀器所用分析原理為電極法，測(cè)量范圍為0～500S/cm，重復(fù)性為±0.1%，分辨率為0.5%。

（5）濁度監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)儀器所用分析原理為光散射法，測(cè)量范圍為0～4000NTU，重復(fù)性為±5%，分辨率為0.1%，存在問題：容易沾染污垢，需進(jìn)行定期清洗[2]。

由于當(dāng)前地表水有機(jī)污染越來(lái)越嚴(yán)重，所以在水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)過程中有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)逐漸成為重點(diǎn)項(xiàng)目，對(duì)此同樣需要針對(duì)不同監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采用相應(yīng)的儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)，有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括石油類、陰離子表面活性劑、苯、鹵代烴、芳香烴、烴類等、類大腸菌群。

（1）石油類：監(jiān)測(cè)儀器所用分析原理為紫外熒光法，測(cè)量范圍為0.0001～0.1mg/L，檢出限為0.1mg/L，重復(fù)率為2%，零點(diǎn)漂移不超過5%，量程漂移不超過5%，存在問題：為二次方法范疇，需定期進(jìn)行比對(duì)校正，監(jiān)測(cè)結(jié)果的一致性相對(duì)較低[3]。

（2）陰離子表面活性劑：監(jiān)測(cè)儀器所用分析原理為分光光度法，測(cè)量范圍包括以下三種：0～2mg/L；0～5mg/L；0～10mg/L。檢出限在0.01mg/L以內(nèi)，重復(fù)率在5%以內(nèi)，零點(diǎn)漂移與量程漂移均不超過10%，存在問題：需利用有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取，產(chǎn)生的廢液可能造成二次污染。

（3）苯、鹵代烴、芳香烴、烴類等：監(jiān)測(cè)儀器包括以下兩種：其一，吹掃捕集-氣相色譜分離-FID檢測(cè)在線分析儀，測(cè)量范圍為0.0001～0.1mg/L，檢出限為0.1mg/L，重復(fù)率為5%，零點(diǎn)漂移與量程漂移均不超過3%，存在問題：需使用多種氣體加以配合，氣路較為復(fù)雜，容易對(duì)穩(wěn)定性造成影響；其二，吹掃捕集-氣相色譜分離-微氬離子化檢測(cè)在線分析儀，測(cè)量范圍為0.0005～0.1mg/L，檢出限為0.5mg/L，重復(fù)率為5%，零點(diǎn)漂移與量程漂移均不超過3%，存在問題：檢測(cè)器需使用具有一定放射性的位置，可能造成輻射風(fēng)險(xiǎn)[4]。

（4）類大腸菌群：監(jiān)測(cè)儀器所用分析原理為固定酶底物法，測(cè)量范圍為1～5000mg/L，檢出限為1mg/L，重復(fù)率為10%，雖然和實(shí)驗(yàn)室一致性很高，但試劑造價(jià)過高。

2 地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展

2.1 現(xiàn)狀分析

經(jīng)過一段時(shí)間的建設(shè)，我國(guó)已經(jīng)初步形成了完整的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并且也積累了很多經(jīng)驗(yàn)。就目前來(lái)看，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)已有固定模式，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的維護(hù)也相對(duì)穩(wěn)定。然而，這并不代表自動(dòng)監(jiān)測(cè)不存在問題，包括技術(shù)與建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)。這些問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

相較于手動(dòng)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)的原理與采樣代表性都有很大差異，而且監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)目比手工監(jiān)測(cè)少，靈敏度低，很難對(duì)優(yōu)質(zhì)水體進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。對(duì)此，若根據(jù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，必須對(duì)當(dāng)前的監(jiān)測(cè)技術(shù)予以改進(jìn)及完善[5]。

雖然自動(dòng)監(jiān)測(cè)目前已經(jīng)得到了多年的發(fā)展，但因?yàn)檫€沒有建立和手工監(jiān)測(cè)良好融合的技術(shù)體系，所以自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)際使用依然會(huì)受到很大限制。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范還比較滯后，除了影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的使用，而且也限制了技術(shù)的發(fā)展。

對(duì)于自然與基礎(chǔ)設(shè)施而言，部分?jǐn)嗝骐m對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)具有重要意義，采用人工監(jiān)測(cè)的方法沒有問題，但如果涉及到水站項(xiàng)目的建設(shè)，若當(dāng)?shù)刈匀粭l件或其它基礎(chǔ)設(shè)施有問題，則會(huì)使水站無(wú)法建設(shè)，進(jìn)而影響到自動(dòng)監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)[6]。

從建設(shè)經(jīng)費(fèi)和運(yùn)行成本角度講，相較于每月進(jìn)行一次的手工監(jiān)測(cè)，在自動(dòng)監(jiān)測(cè)過程中，高頻次分析會(huì)使監(jiān)測(cè)經(jīng)費(fèi)顯著增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用手工監(jiān)測(cè)方法時(shí)，每斷面每年需要5.0萬(wàn)元的經(jīng)費(fèi)，可以得到21項(xiàng)結(jié)果；而采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法時(shí)，每站每年需要22萬(wàn)元的經(jīng)費(fèi)，只能獲得7項(xiàng)結(jié)果結(jié)構(gòu)。另外，按照常規(guī)7項(xiàng)實(shí)施水站建設(shè)及運(yùn)行，則需要185萬(wàn)元左右的建設(shè)成本，此外，監(jiān)測(cè)儀器還有使用年限，一般為8年。

通過以上分析可知，未來(lái)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)怎樣發(fā)展和我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)之間有直接關(guān)系，雖然采用手工監(jiān)測(cè)的方法能保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，但其監(jiān)測(cè)頻次很低，但對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)而言，雖然其監(jiān)測(cè)項(xiàng)目較少，但能實(shí)現(xiàn)高頻測(cè)定，所得結(jié)果也更為真實(shí)與客觀。

2.2 發(fā)展趨勢(shì)

增大監(jiān)測(cè)范圍，保證儀器準(zhǔn)確性。為有效提高自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)水平，需要在保持現(xiàn)狀條件的基礎(chǔ)上，積極研發(fā)針對(duì)單個(gè)污染物的監(jiān)測(cè)儀器，比如重金屬污染物和有機(jī)污染物，確保自動(dòng)監(jiān)測(cè)可以覆蓋更多指標(biāo)。與此同時(shí)，還應(yīng)對(duì)現(xiàn)階段儀器設(shè)備加以完善，保證測(cè)定靈敏度與手工分析可對(duì)比性，切實(shí)滿足在重點(diǎn)區(qū)域水質(zhì)特殊性要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)優(yōu)質(zhì)水體的準(zhǔn)確檢測(cè)與綜合評(píng)價(jià)[7]。

努力提高集成化水平，為水質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。因水站系統(tǒng)十分復(fù)雜，且建設(shè)與運(yùn)維成本很高，所以自動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)嚴(yán)格遵循廣泛分布、提高質(zhì)量和穩(wěn)定發(fā)展的基本原則，以水站建設(shè)的目標(biāo)及使用目的為依據(jù)，采用分類和分級(jí)的方式來(lái)建設(shè)。另外，在水站建設(shè)過程中，應(yīng)充分結(jié)合站房和非站房?jī)煞N方式，在不具備建站條件的情況下采用集成儀器的方式解決；而在取水困難的情況下可借助太陽(yáng)能浮標(biāo)來(lái)建站。在選擇監(jiān)測(cè)儀器的過程中，針對(duì)必須準(zhǔn)確檢測(cè)的斷面，應(yīng)優(yōu)先考慮定量分析儀器，而對(duì)于預(yù)警和變化監(jiān)控的斷面，建議選擇無(wú)試劑分析儀器。

加強(qiáng)內(nèi)控和外控之間的結(jié)合，保證自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的質(zhì)量。引入自動(dòng)監(jiān)測(cè)之后能大量增加數(shù)據(jù)獲取數(shù)量，但如果數(shù)據(jù)處理不到位，則不僅無(wú)法發(fā)揮數(shù)據(jù)作用，而且還會(huì)造成其它問題。對(duì)此，應(yīng)開發(fā)數(shù)據(jù)處理及質(zhì)量控制軟件，對(duì)水站運(yùn)維步驟予以規(guī)范，并統(tǒng)一相應(yīng)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和措施，使整個(gè)水站的運(yùn)行維護(hù)都實(shí)現(xiàn)信息化。另外，還需明確數(shù)據(jù)審核責(zé)任及存入到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的具體程序，確保所有入庫(kù)數(shù)據(jù)的有效性及準(zhǔn)確性。

就目前來(lái)看，通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)得到的各類數(shù)據(jù)還沒有得到良好分析與利用。對(duì)此，應(yīng)提高數(shù)據(jù)處理能力，比如借助數(shù)據(jù)模型明確不同輸入響應(yīng)關(guān)系，確定污染物濃度變化存在的內(nèi)在聯(lián)系，找出水質(zhì)變化閾值，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的預(yù)警控制。另外，還應(yīng)研發(fā)相應(yīng)的分析工具與信息發(fā)布平臺(tái)，以此對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行可視化表達(dá)。

深入研究自動(dòng)和手工監(jiān)測(cè)結(jié)果之間的等效性及可比性，并為自動(dòng)監(jiān)測(cè)提出在水環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中使用的具體規(guī)范和方法，開發(fā)可以在自動(dòng)監(jiān)測(cè)中使用的新型監(jiān)測(cè)及分析方法與儀器設(shè)備。研究能為數(shù)據(jù)質(zhì)量提供有效保障的措施方法，完善監(jiān)測(cè)體系。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)中通過對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的引入，能實(shí)時(shí)掌握不同斷面水質(zhì)狀況，為提高質(zhì)量監(jiān)管水平提供可靠技術(shù)支撐與和保障。相較于手工監(jiān)測(cè)的方法，采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)還能對(duì)水質(zhì)進(jìn)行全天候24h高頻次分析。為了使自動(dòng)監(jiān)測(cè)得到更好的發(fā)展，充分發(fā)揮應(yīng)有效果，應(yīng)不斷完善其技術(shù)規(guī)范，保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的可比性、準(zhǔn)確性與一致性。