余 明 星，邱 光 勝，李 名 揚(yáng)，周 正，周 偉，蘇 奇

(1.生態(tài)環(huán)境部長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與科學(xué)研究中心，湖北 武漢 430010； 2.力合科技(湖南)股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410205)

0 引 言

2020年4月生態(tài)環(huán)境部出臺(tái)《關(guān)于推進(jìn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)體系與監(jiān)測(cè)能力現(xiàn)代化的若干意見(jiàn)》指出[1]：推進(jìn)科技創(chuàng)新與應(yīng)用，完善生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)體系，促進(jìn)智慧監(jiān)測(cè)發(fā)展。2020年6月生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)劃綱要(2020～2035年)》指出[2]：要全面深化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)改革創(chuàng)新，系統(tǒng)提升生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)現(xiàn)代化能力；監(jiān)測(cè)手段從傳統(tǒng)手工監(jiān)測(cè)向天地一體、自動(dòng)智能、科學(xué)精細(xì)、集成聯(lián)動(dòng)的方向發(fā)展；開展主要污染因子、重點(diǎn)污染河段走航試點(diǎn)監(jiān)測(cè)，掌握水質(zhì)變化和污染擴(kuò)散規(guī)律。上述有關(guān)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)改革發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)，均要求創(chuàng)新生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)新技術(shù)、新方法在監(jiān)測(cè)監(jiān)控中的應(yīng)用，提高監(jiān)測(cè)現(xiàn)代化能力和水平，其中提到的走航試點(diǎn)監(jiān)測(cè)即是一項(xiàng)需要探索的創(chuàng)新型技術(shù)。目前基于監(jiān)測(cè)船的水環(huán)境走航巡測(cè)工作基本上還處于摸索階段，有必要對(duì)該技術(shù)的現(xiàn)狀、特點(diǎn)、應(yīng)用、前景等問(wèn)題開展必要的探討，以促進(jìn)該技術(shù)的深入發(fā)展。本文以2020年長(zhǎng)江水環(huán)境走航巡測(cè)工作實(shí)踐為基礎(chǔ)，提煉和總結(jié)了走航巡測(cè)技術(shù)，以期從理論到案例層面為該技術(shù)的推廣應(yīng)用提供可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1 船載走航巡測(cè)技術(shù)探討

1.1 技術(shù)現(xiàn)狀

水文和海洋領(lǐng)域利用監(jiān)測(cè)船以巡測(cè)方式開展觀測(cè)工作較為普遍。中國(guó)水文行業(yè)制定的SL 195-2015《水文巡測(cè)規(guī)范》[3]，統(tǒng)一了全國(guó)水文巡測(cè)的技術(shù)要求，實(shí)際應(yīng)用中還需不斷深化巡測(cè)方案優(yōu)化研究[4]。國(guó)內(nèi)海洋領(lǐng)域利用專業(yè)的海洋監(jiān)測(cè)船，依托全國(guó)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)，長(zhǎng)期以來(lái)開展海洋綜合環(huán)境調(diào)查[5]。20世紀(jì)90年代以來(lái)，中國(guó)開始建立海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中以船基平臺(tái)為載體的走航式調(diào)查對(duì)中遠(yuǎn)海海洋環(huán)境和資源的調(diào)查研究具有十分重要的作用和意義[6-7]。一系列先進(jìn)的南極科考船是專業(yè)海洋監(jiān)測(cè)船的典型代表[8]，2018年中國(guó)第35次南極科學(xué)考察開展了以“雪龍”號(hào)為依托的南極航線海洋生態(tài)環(huán)境走航調(diào)查[9]。環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，一般是基于移動(dòng)車為載體，開展大氣或水環(huán)境的移動(dòng)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)突發(fā)環(huán)境污染事件開展應(yīng)急監(jiān)測(cè)或預(yù)警巡查[10-11]。全國(guó)多地區(qū)已陸續(xù)配備了大氣環(huán)境走航監(jiān)測(cè)車，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量的日常巡檢[12-13]。近些年水環(huán)境監(jiān)測(cè)移動(dòng)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)進(jìn)一步融合發(fā)展，例如小型無(wú)人船實(shí)現(xiàn)了遙控水質(zhì)采樣和在線監(jiān)測(cè)[14]，小型移動(dòng)式水站實(shí)現(xiàn)了城市內(nèi)小型河流、景觀河流等移動(dòng)站房式自動(dòng)監(jiān)測(cè)[15]。美國(guó)、法國(guó)、新加坡等較早開展了水質(zhì)移動(dòng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，研發(fā)了仿生水下型和天鵝造型的水面型水質(zhì)監(jiān)測(cè)機(jī)器人，可以開展pH、溶解氧、濁度、葉綠素、營(yíng)養(yǎng)鹽等參數(shù)的自主巡航監(jiān)測(cè)[16-17]；美國(guó)Kaman Aerospac 公司在長(zhǎng)約20 m(65英尺)的工作艇上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了集成29項(xiàng)水文、氣象、理化等水質(zhì)參數(shù)的船載水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以在河口、海灣、河流、海洋等水域開展自動(dòng)巡航監(jiān)測(cè)[18]。

在內(nèi)陸河流、湖庫(kù)水域，利用水質(zhì)監(jiān)測(cè)船為載體開展人工采樣和檢測(cè)工作，可以追溯到20世紀(jì)70年代。1979年中國(guó)第一艘長(zhǎng)江大型科學(xué)研究船“長(zhǎng)清”號(hào)投入運(yùn)行，即開始對(duì)長(zhǎng)江干、支流進(jìn)行定期或不定期地水質(zhì)巡回監(jiān)測(cè)，彌補(bǔ)固定監(jiān)測(cè)站的不足[19]。2000年以后，筆者所在單位利用“長(zhǎng)江水環(huán)監(jiān)2000”和“長(zhǎng)江水環(huán)監(jiān)2016”監(jiān)測(cè)船，開展了20多年連續(xù)的水環(huán)境巡測(cè)工作，廣泛開展了長(zhǎng)江干支流水質(zhì)、水生生物、沉積物等多要素的采樣和檢測(cè)工作。此外利用監(jiān)測(cè)船為載體，開展過(guò)船載水質(zhì)高密度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研發(fā)工作[20]，還開展了包括監(jiān)測(cè)船載體在內(nèi)的人工監(jiān)測(cè)、船載高密度移動(dòng)巡測(cè)、車載移動(dòng)監(jiān)測(cè)、水下層析監(jiān)測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)相融合的水陸空的水環(huán)境立體化監(jiān)測(cè)研究[21]。這些工作主要以人工監(jiān)測(cè)為主，并逐步融入了自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，對(duì)總結(jié)提煉船載走航巡測(cè)技術(shù)提供了先導(dǎo)基礎(chǔ)。真正意義上以自動(dòng)監(jiān)測(cè)為主、人工監(jiān)測(cè)為輔的船載走航巡測(cè)，是在2020年長(zhǎng)江水環(huán)境走航巡測(cè)試點(diǎn)工作中得以實(shí)現(xiàn)。2020年利用“長(zhǎng)江水環(huán)監(jiān)2016”專業(yè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)船，搭載成套水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，在長(zhǎng)江干流重慶至武漢段開展的走航式水質(zhì)巡測(cè)試點(diǎn)工作，有機(jī)地將監(jiān)測(cè)船載體、自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、人工監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)工作融為一體，實(shí)現(xiàn)了船載走航巡測(cè)模式對(duì)長(zhǎng)江水環(huán)境的高效調(diào)查監(jiān)測(cè)。

1.2 技術(shù)特征

結(jié)合走航巡測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和進(jìn)一步發(fā)展，研究探討水環(huán)境船載走航巡測(cè)技術(shù)特征。該技術(shù)一般利用專業(yè)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)船為載體，根據(jù)特定的規(guī)劃線路，按照制定的水環(huán)境監(jiān)測(cè)方案，依托集成化的自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備，結(jié)合傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)，在大江大河、重要湖泊水庫(kù)等可通航的水域，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)、水生生物、沉積物等多環(huán)境要素開展綜合性的耦合式監(jiān)測(cè)工作，并同步開展比對(duì)監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)水環(huán)境的快速、高效、全面的監(jiān)測(cè)調(diào)查和評(píng)價(jià)，提升水環(huán)境監(jiān)測(cè)的現(xiàn)代化、自動(dòng)化、信息化、智能化水平。船載走航巡測(cè)技術(shù)體系由“人員、儀器、專業(yè)船、監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)”五個(gè)方面組成，相互聯(lián)系構(gòu)成統(tǒng)一的有機(jī)整體，總體技術(shù)框架見(jiàn)圖1。該技術(shù)具有5個(gè)方面優(yōu)勢(shì)：

(1)監(jiān)測(cè)耦合性。實(shí)現(xiàn)人工監(jiān)測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)、固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)監(jiān)測(cè)，定時(shí)監(jiān)測(cè)與在線監(jiān)測(cè)的深度融合，是傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)模式向現(xiàn)代監(jiān)測(cè)模式轉(zhuǎn)變的一種創(chuàng)新性交叉發(fā)展。

(2)監(jiān)測(cè)全面性。實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)、水生生物、沉積物等涉水環(huán)境要素全面調(diào)查監(jiān)測(cè)，能在監(jiān)測(cè)船上開展采樣、檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析、評(píng)價(jià)評(píng)估、預(yù)警等全面業(yè)務(wù)工作。

(3)監(jiān)測(cè)便利性?？煞奖愕诌_(dá)各類通航水體，開展岸邊、中泓及全斷面分層采樣監(jiān)測(cè)，對(duì)入河排污口、水源地等不同監(jiān)管水域開展調(diào)查監(jiān)測(cè)，突破陸路交通不便等限制。

(4)監(jiān)測(cè)高效性。走航狀態(tài)，邊走邊測(cè)，隨到隨測(cè)；特定水域可開展定點(diǎn)全時(shí)段自動(dòng)監(jiān)測(cè)；自動(dòng)監(jiān)測(cè)不能完成的項(xiàng)目，可采用人工現(xiàn)場(chǎng)分析或及時(shí)進(jìn)行前處理。

(5)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性。既加強(qiáng)自動(dòng)和手工監(jiān)測(cè)自身內(nèi)部質(zhì)量控制，也開展可比參數(shù)手工監(jiān)測(cè)對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的比對(duì)質(zhì)量控制，質(zhì)控措施融合于監(jiān)測(cè)各環(huán)節(jié)，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可靠。

2 長(zhǎng)江水環(huán)境走航巡測(cè)的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 應(yīng)用概況

(1)巡測(cè)工作概況。2020年10月11日至12月10日，利用“長(zhǎng)江水環(huán)監(jiān)2016”專業(yè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)船，搭載氨氮、總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、揮發(fā)酚、氰化物、陰離子、石油類、汞、砷、鐵、六價(jià)鉻、葉綠素a、藍(lán)綠藻、重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物、常規(guī)五參數(shù)共17臺(tái)套組合的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，在長(zhǎng)江干流重慶至武漢江段、三峽庫(kù)區(qū)部分典型支流口等水體開展了走航式水環(huán)境巡測(cè)試點(diǎn)工作。監(jiān)測(cè)船載體、自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、人工監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)工作示意見(jiàn)圖2，巡測(cè)工作內(nèi)容見(jiàn)圖3。巡測(cè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)參數(shù)38項(xiàng)，人工監(jiān)測(cè)參數(shù)6項(xiàng)，比對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)8項(xiàng)，見(jiàn)表1。巡測(cè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法見(jiàn)表2，人工監(jiān)測(cè)方法按國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析方法開展。通過(guò)走航式巡測(cè)這種新的監(jiān)測(cè)技術(shù)思路和方式，有效地開展了長(zhǎng)江大尺度、快速、動(dòng)態(tài)、連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，掌握了水質(zhì)狀況和污染物沿程變化情況，初步排查了長(zhǎng)江水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

表1 走航巡測(cè)監(jiān)測(cè)參數(shù)

表2 走航自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析方法

圖2 走航巡測(cè)監(jiān)測(cè)船及自動(dòng)監(jiān)測(cè)和人工監(jiān)測(cè)示意

圖3 走航巡測(cè)工作內(nèi)容

(2)巡測(cè)質(zhì)量保證與適用性分析。走航巡測(cè)建立自動(dòng)監(jiān)測(cè)為主、人工監(jiān)測(cè)為輔的模式，通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身質(zhì)控程序控制、人工比對(duì)措施控制等方式對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制和可靠性評(píng)價(jià)。按質(zhì)量控制計(jì)劃，自動(dòng)監(jiān)測(cè)每天開展空白樣、加標(biāo)樣、平行樣、標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣品測(cè)定，均滿足質(zhì)控措施要求，其中反映自動(dòng)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度的質(zhì)控樣測(cè)定相對(duì)誤差在10%以內(nèi)，滿足數(shù)據(jù)有效性要求。此外從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度角度分析，自動(dòng)監(jiān)測(cè)與人工監(jiān)測(cè)共開展30個(gè)點(diǎn)位45個(gè)測(cè)次的比對(duì)工作，對(duì)代表性的8個(gè)參數(shù)，水溫、pH、溶解氧、電導(dǎo)率、總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮開展比對(duì)測(cè)值分析表明，自動(dòng)監(jiān)測(cè)與人工監(jiān)測(cè)數(shù)值趨勢(shì)基本一致，測(cè)值總體接近(見(jiàn)圖4和見(jiàn)表3)。按各參數(shù)比對(duì)測(cè)值相對(duì)偏差在10%以內(nèi)的測(cè)次統(tǒng)計(jì)，水溫、pH、電導(dǎo)率、溶解氧均為100%，總磷、總氮、氨氮在77.8%～88.9%之間，高錳酸鹽指數(shù)為66.7%，自動(dòng)監(jiān)測(cè)測(cè)值總體在可接受的范圍。另外從水質(zhì)類別評(píng)價(jià)角度分析，將本次巡測(cè)涉及的長(zhǎng)江干流14個(gè)地表水國(guó)控?cái)嗝妫谧吆窖矞y(cè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果與同期(2020年10～12月)傳統(tǒng)手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較，12個(gè)斷面評(píng)價(jià)結(jié)果完全一致，占比86%；2個(gè)斷面出現(xiàn)Ⅱ類與Ⅲ類之間偏差1個(gè)類別的情況。如果按照重點(diǎn)關(guān)注不超標(biāo)的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)劃分，則兩種方式評(píng)價(jià)水質(zhì)結(jié)果一致，符合或優(yōu)于Ⅲ類水的斷面比例均為100%，表明走航巡測(cè)對(duì)地表水?dāng)嗝嫠|(zhì)評(píng)價(jià)具有一定參考價(jià)值。

圖4 自動(dòng)監(jiān)測(cè)與人工監(jiān)測(cè)比對(duì)測(cè)值比較

表3 自動(dòng)監(jiān)測(cè)與人工監(jiān)測(cè)比對(duì)數(shù)據(jù)相對(duì)偏差統(tǒng)計(jì)

2.2 巡測(cè)結(jié)果分析

2.2.1水質(zhì)狀況分析

對(duì)船載走航巡測(cè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)獲得的數(shù)據(jù)開展統(tǒng)計(jì)分析，各參數(shù)特征統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表4。長(zhǎng)江干流重慶至武漢段，基本理化參數(shù)pH、電導(dǎo)率、溶解氧均值分別為8.0、375 μS/cm和8.2 mg/L，在正常水體含量范圍。常規(guī)控制參數(shù)方面，總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)全部點(diǎn)位均有檢出，均值分別為0.06，1.7 mg/L和1.6 mg/L；氨氮絕大部分點(diǎn)位均檢出，均值為0.036 mg/L；揮發(fā)酚、氰化物、六價(jià)鉻未檢出或含量較低；陰離子表面活性劑部分有檢出，石油類普遍檢出，但兩者含量均不高；重金屬汞、砷、鎘未檢出，銅、鉛、鋅、鐵均有檢出，但含量不高。揮發(fā)性有機(jī)物多數(shù)未檢出或檢出濃度較低，其中甲苯、鄰二甲苯、二氯苯、異丙苯、苯乙烯、對(duì)，間二甲苯、四氯乙烯全部未檢出，二氯乙烷、三氯乙烯、苯、乙苯、氯苯、二氯乙烯部分點(diǎn)位有檢出。

表4 長(zhǎng)江干流巡測(cè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)參數(shù)特征值統(tǒng)計(jì)

按GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，選取pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、氨氮等有評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的16項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)指標(biāo)，采用單因子評(píng)價(jià)法，對(duì)192個(gè)走航監(jiān)測(cè)點(diǎn)位開展水質(zhì)類別評(píng)價(jià)。長(zhǎng)江干流192個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位全部達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，其中Ⅱ類水點(diǎn)位173個(gè)占比90.1%，Ⅲ類水點(diǎn)位19個(gè)占比9.9%，水質(zhì)總體良好。全部點(diǎn)位33項(xiàng)可評(píng)價(jià)或可比較指標(biāo)中僅1項(xiàng)微量有機(jī)物指標(biāo)(反式-1，2-二氯乙烯)在少部分點(diǎn)位濃度略超出控制限值。其中pH、溶解氧、揮發(fā)酚、氰化物、石油類、陰離子表面活性劑、六價(jià)鉻、鎘、砷、汞10項(xiàng)指標(biāo)全部滿足Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)，氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、銅、鋅4項(xiàng)指標(biāo)滿足Ⅰ～Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，總磷滿足Ⅱ～Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，鉛滿足Ⅰ類或Ⅲ水標(biāo)準(zhǔn)。

走航巡測(cè)水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果能夠有效地反映長(zhǎng)江上游重慶至中游武漢大尺度范圍內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量狀況，不僅可以自動(dòng)化全面獲得常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)值，還可以高效獲取微量有機(jī)物指標(biāo)監(jiān)測(cè)值，突破了有機(jī)物按傳統(tǒng)人工采樣和實(shí)驗(yàn)室分析模式下歷時(shí)較長(zhǎng)的制約，為流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)整體效率的提升提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。

2.2.2污染特征分析

走航巡測(cè)發(fā)現(xiàn)多項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)在不同典型水域出現(xiàn)濃度峰值，峰值與所在水域的周邊屬性有較大的關(guān)聯(lián)性，反映出岸上污染源對(duì)水中的潛在影響。以長(zhǎng)江干流總磷為例，在調(diào)查區(qū)段重慶至武漢段沿程有逐步升高的趨勢(shì)(見(jiàn)圖5)：整個(gè)干流區(qū)段總磷均值為0.06 mg/L，其中三峽庫(kù)區(qū)干流江段總磷濃度相對(duì)較低為0.05 mg/L，重慶主城區(qū)略有升高，江段濃度均值為0.06 mg/L，濃度范圍為0.05～0.07 mg/L；三峽大壩以下宜昌江段總磷總體濃度還不高，濃度均值為0.05 mg/L，但在主城區(qū)個(gè)別點(diǎn)位濃度升高到0.10～0.12 mg/L，其中宜昌磷化工新材料產(chǎn)業(yè)園區(qū)水域總磷出現(xiàn)濃度峰值；荊州大部分江段、岳陽(yáng)和咸寧江段總磷逐步升高，其中荊州江段濃度均值達(dá)到0.07 mg/L，并出現(xiàn)多個(gè)0.08～0.09 mg/L較大的峰值點(diǎn)位；岳陽(yáng)和咸寧江段總磷均值也達(dá)到0.07 mg/L，岳陽(yáng)總磷濃度范圍0.05～0.08 mg/L，咸寧總磷濃度范圍0.06～0.08 mg/L；荊州至武漢區(qū)段內(nèi)，總磷整體上呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，至武漢江段總磷平均濃度最高，達(dá)到0.09 mg/L，濃度范圍為0.07～0.14 mg/L，其中楊泗港點(diǎn)位總磷濃度達(dá)到全部監(jiān)測(cè)點(diǎn)位最大峰值。總磷與城鎮(zhèn)生活聚集區(qū)和“三磷”產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)趨同關(guān)聯(lián)性。有研究表明，長(zhǎng)江干流湖北段總磷高濃度值主要集中在以宜昌、荊州為核心的西部城市群和以武漢為核心的東部城市群，總磷濃度增高水域體現(xiàn)出與長(zhǎng)江沿線大中城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展同向變化的一致性[22]。此外有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，湖北省是中國(guó)重要的磷產(chǎn)業(yè)基地，宜昌市和荊州市有81家“三磷企業(yè)”，占湖北省長(zhǎng)江沿岸“三磷”企業(yè)總數(shù)的90%[23]。因此，針對(duì)不同污染物走航巡測(cè)出現(xiàn)峰值的水域，結(jié)合河段工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活布局，開展深入水污染溯源分析，可以進(jìn)一步查明原因，識(shí)別水污染潛在問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，為精準(zhǔn)治污提供科學(xué)依據(jù)。

圖5 總磷長(zhǎng)江干流沿程空間分布

2.2.3水華預(yù)警分析

巡測(cè)中發(fā)現(xiàn)三峽庫(kù)區(qū)支流與干流交匯口水域葉綠素a濃度普遍高于其他干流點(diǎn)位，御臨河、汝溪河、小江、湯溪河、大寧河、香溪河以及磨刀溪、梅溪河等8條支流在干支流交匯的河口水域葉綠素a濃度明顯升高，出現(xiàn)不同程度的峰值?？傮w上看，支流口葉綠素a濃度均值達(dá)到2.4 μg/L，濃度范圍為0.9～9.0 μg/L；干流其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)位葉綠素a濃度均值為1.3 μg/L，濃度范圍為0.9～3.1 μg/L。支流口葉綠素a均值和濃度范圍均高于干流，表明三峽庫(kù)區(qū)支流富營(yíng)養(yǎng)化和“水華”風(fēng)險(xiǎn)會(huì)普遍高于干流。在巡測(cè)過(guò)程中2020年10月24日，發(fā)現(xiàn)小江河口葉綠素a出現(xiàn)最大峰值，達(dá)到9.0 μg/L(見(jiàn)圖6)，顯著高于周邊干流水域，也較其他支流口高，于是對(duì)小江進(jìn)行了預(yù)警和追溯，及時(shí)開展了小江“水華”專項(xiàng)調(diào)查。通過(guò)向小江上游沿程溯源監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)小江約54 km的水體呈現(xiàn)褐色或褐綠色，最嚴(yán)重水域葉綠素a最大達(dá)52.4 μg/L，藻密度最大達(dá)6.80×107cell/L，優(yōu)勢(shì)種為顫藻和束絲藻。本次走航巡測(cè)發(fā)現(xiàn)葉綠素a異常高值，及時(shí)開展了支流水環(huán)境預(yù)警監(jiān)測(cè)，并調(diào)查評(píng)估了“水華”嚴(yán)重程度，體現(xiàn)出走航巡測(cè)技術(shù)在水環(huán)境應(yīng)急預(yù)警監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的快速響應(yīng)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步表明該技術(shù)在水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)排查、預(yù)警預(yù)報(bào)、應(yīng)急調(diào)查等方面可以發(fā)揮較大作用。

圖6 葉綠素a長(zhǎng)江干流和支流口空間分布

3 展 望

船載走航巡測(cè)技術(shù)介于水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、移動(dòng)監(jiān)測(cè)、傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)三大類型監(jiān)測(cè)方式之間，融合了三大類監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)，能夠高效獲取多種類、大體量、準(zhǔn)確的水環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

(1)用于水污染溯源和治理管控及水環(huán)境預(yù)警預(yù)報(bào)等管理工作；

(2)用于流域水環(huán)境評(píng)估、不同尺度水環(huán)境快速綜合調(diào)查以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)對(duì)水環(huán)境的影響等科研工作；

(3)用于優(yōu)化調(diào)整流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)斷面，篩選特定水域水環(huán)境優(yōu)先監(jiān)測(cè)因子以及天地空立體化水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)集成等監(jiān)測(cè)工作。

今后需要繼續(xù)深化對(duì)船載走航巡測(cè)技術(shù)的理論認(rèn)識(shí)，并通過(guò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建立，進(jìn)一步規(guī)范巡測(cè)技術(shù)內(nèi)容，加大實(shí)踐應(yīng)用力度，逐步推廣這種新的監(jiān)測(cè)模式，在新的歷史時(shí)期，穩(wěn)步推動(dòng)水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作從傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)向現(xiàn)代監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變。