景志慧
(山東省聊城市茌平區(qū)環(huán)境監(jiān)控中心,山東 聊城 252100)
水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展,可以更好地把握水環(huán)境質(zhì)量情況,針對(duì)出現(xiàn)的水污染問(wèn)題也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和治理,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境的有效保護(hù)與管理。然而受到樣品采集不科學(xué)、實(shí)驗(yàn)分析管控不足、監(jiān)測(cè)技術(shù)選擇不當(dāng)?shù)纫蛩赜绊?,?dǎo)致水環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量無(wú)法得到保障。需要加強(qiáng)水環(huán)境監(jiān)測(cè)研究與分析,并結(jié)合實(shí)際選擇應(yīng)用合適的監(jiān)測(cè)技術(shù),同時(shí)落實(shí)好監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理工作,促使水環(huán)境監(jiān)測(cè)活動(dòng)圓滿完成[1]。
水環(huán)境監(jiān)測(cè)的內(nèi)涵就是以水環(huán)境為對(duì)象,運(yùn)用物理、化學(xué)、生物等技術(shù)手段,對(duì)其中的污染物及有關(guān)組成成分進(jìn)行系統(tǒng)分析和定性定量分析,以此有效把握水環(huán)境質(zhì)量和變化規(guī)律的過(guò)程。水環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要目的是獲取有關(guān)水環(huán)境方面的資料信息,為水環(huán)境模擬、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)、管理等等提供基礎(chǔ)資料和重要依據(jù)。水環(huán)境監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括對(duì)進(jìn)入江河湖泊地表水體的污染物質(zhì)進(jìn)行常規(guī)性監(jiān)測(cè)、對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和生活設(shè)施排放的各類廢水進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)、對(duì)水環(huán)境污染事故進(jìn)行應(yīng)急監(jiān)測(cè)、收集本地?cái)?shù)據(jù)和積累長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)資料,為研究水環(huán)境容量和實(shí)施總量控制提供參照依據(jù)等。
水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展的作用是:(1)掌握水環(huán)境質(zhì)量情況。由于水環(huán)境質(zhì)量的高低會(huì)直接影響到人與自然的和諧發(fā)展,因此要更好地掌握水環(huán)境質(zhì)量情況,就要結(jié)合地區(qū)實(shí)際,科學(xué)組織開(kāi)展水環(huán)境監(jiān)測(cè)活動(dòng)。在有效了解水環(huán)境色度、渾濁度、臭和味、余氯、化學(xué)需氧量等以后,方可對(duì)水環(huán)境質(zhì)量做出科學(xué)的判斷,并在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)水環(huán)境污染的發(fā)展趨勢(shì)。(2)及時(shí)發(fā)現(xiàn)水污染問(wèn)題。水環(huán)境極易受到人們生產(chǎn)生活排放污水、廢水的影響,導(dǎo)致各種水污染問(wèn)題出現(xiàn)。在有效開(kāi)展水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作以后,便可及時(shí)把握水環(huán)境污染狀況,并結(jié)合監(jiān)測(cè)所得數(shù)據(jù)信息,對(duì)水環(huán)境污染源、污染程度等進(jìn)行確定,為后續(xù)控制治理奠定良好的基礎(chǔ)[2]。(3)加強(qiáng)水環(huán)境管理保護(hù)。水環(huán)境監(jiān)測(cè)開(kāi)展的主要目的就是根據(jù)所得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息,對(duì)水環(huán)境進(jìn)行有效管理與保護(hù)。在通過(guò)前期對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析,有效了解水環(huán)境存在的污染問(wèn)題、重要污染源、污染程度等以后,就可以從根源入手采取多種措施進(jìn)行控制和治理,在有效解決水污染問(wèn)題的基礎(chǔ)上,水環(huán)境也能得到有效保護(hù)。
作為水環(huán)境監(jiān)測(cè)常用的技術(shù)之一,其工作原理是利用不同溶質(zhì)在不同溶劑中的不同溶解度,實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的快速監(jiān)測(cè)和萃取。細(xì)致來(lái)說(shuō),就是先采用升高監(jiān)測(cè)水樣溫度的方式,使水體的解析動(dòng)力得到提升,然后通過(guò)增加水體壓力進(jìn)行循環(huán)萃取,適用對(duì)象包括柴油、廢油等。在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用溶劑萃取技術(shù),更加適合監(jiān)測(cè)固體污染物,操作中要先對(duì)樣品進(jìn)行制備,降低監(jiān)測(cè)樣品的含水率,隨后將顆粒物進(jìn)行研磨,再摻入硅藻土、海砂等分散劑[3]。同時(shí),要根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)需要選擇萃取劑,然后將樣品置入萃取池,泵入溶劑,在經(jīng)過(guò)增溫增壓處理后,對(duì)收集到的萃取物進(jìn)行凈化、脫水和濃縮處理,在分析其色譜以后得到污染物的實(shí)際濃度。整體來(lái)看,溶劑萃取監(jiān)測(cè)技術(shù)具有監(jiān)測(cè)效率高、溶劑使用量少的優(yōu)勢(shì)。
氣相色譜技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛,工作原理是利用物質(zhì)的不同理化性質(zhì),比如吸附力、溶解度等,對(duì)混合物中的組分進(jìn)行分離分析。實(shí)際操作需要選擇合適的儀器設(shè)備,對(duì)水環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)物物質(zhì)含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí),使用固定相對(duì)水體中的異構(gòu)體進(jìn)行分離和監(jiān)測(cè),待完成該項(xiàng)工作以后,還可以采用相同程序?qū)λw中的有機(jī)物質(zhì)成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分離,甚至還可以利用電子捕獲檢測(cè)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境中甲苯、硝基苯等污染物成分及含量的有效監(jiān)測(cè)與確定。整體來(lái)看,氣相色譜技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,具有靈敏度高、選擇性好、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢(shì),實(shí)際操作若能與質(zhì)譜技術(shù)、微萃取技術(shù)等進(jìn)行聯(lián)用,將會(huì)取得更好的水環(huán)境監(jiān)測(cè)效果[4]。
遙感技術(shù)就是利用水環(huán)境輻射和反射電磁波的固有特性差異,實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境遠(yuǎn)距離識(shí)別、觀測(cè)和分析。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是通過(guò)清潔水和污染水的衛(wèi)星遙感影像反射光譜特征差異,對(duì)遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的色彩灰度值進(jìn)行解析,以此獲得水質(zhì)污染狀況,在浮游生物含量、水體富營(yíng)養(yǎng)化等監(jiān)測(cè)中應(yīng)用較多,并支持全面動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),以此實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境變化情況的跟蹤與評(píng)價(jià)。執(zhí)行時(shí),可以依托環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)水環(huán)境污染發(fā)生時(shí)間、演變情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),然后利用圖像接收、信息處理等系統(tǒng),對(duì)所得遙感數(shù)據(jù)影像進(jìn)行分析處理,并實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境污染遙感分布圖的有效繪制。最后通過(guò)地面監(jiān)測(cè)得到數(shù)據(jù)信息,對(duì)水環(huán)境污染密度及分布進(jìn)行整理分析,為制定相應(yīng)預(yù)警、防治工作方案提供有力的支持。總體來(lái)看,遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)具有監(jiān)測(cè)范圍廣、監(jiān)測(cè)信息量大、支持全面動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
借助生物技術(shù)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè),其工作原理是利用水環(huán)境中生物個(gè)體、群落對(duì)環(huán)境質(zhì)量及變化所產(chǎn)生的反應(yīng)和影響,實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境污染性質(zhì)、范圍和程度的判斷與分析。比如運(yùn)用發(fā)光細(xì)菌法對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè),就要知道發(fā)光細(xì)菌是一類致病的革蘭氏陰性兼性厭氧細(xì)菌,最適溫度在20~30 ℃之間。在正常的生理?xiàng)l件下可以發(fā)射可見(jiàn)熒光的細(xì)菌,熒光波長(zhǎng)在450~490 nm之間,即便是在黑暗環(huán)境中肉眼也能看見(jiàn),這時(shí)候就可以利用靈敏的光電測(cè)量系統(tǒng),測(cè)定污染物對(duì)發(fā)光細(xì)菌發(fā)光強(qiáng)度的影響,由此實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的有效判斷[5]。又如利用生物行為反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境的監(jiān)測(cè),常見(jiàn)的是通過(guò)斑馬魚類對(duì)水體環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)估。由于水中的二價(jià)銅離子和二價(jià)氫離子會(huì)對(duì)斑馬魚體內(nèi)的過(guò)氧化氫酶活力產(chǎn)生影響,這時(shí)候就可以根據(jù)兩者形成的對(duì)應(yīng)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境中重金屬狀況的有效評(píng)估。此外,還可以利用微生物群落法對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè),執(zhí)行時(shí)可以將重點(diǎn)放在藻類微生物含量及變化方面,通過(guò)監(jiān)測(cè)和掌握水環(huán)境中真菌和藻類的分布情況,就可以對(duì)水體污染物的影響進(jìn)行分析判斷??傮w來(lái)看,生物技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、監(jiān)測(cè)功能多樣、靈敏度高等的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,各種先進(jìn)技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域也得到了十分廣泛的應(yīng)用,在提高水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作效率的基礎(chǔ)上,所得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息質(zhì)量也能得到有力保障。實(shí)際操作會(huì)依托現(xiàn)代化技術(shù)對(duì)水環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建,該套系統(tǒng)主要是由在線監(jiān)測(cè)儀、監(jiān)測(cè)中心軟件平臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備等構(gòu)成。其中,在線監(jiān)測(cè)儀包括COD在線監(jiān)測(cè)儀、氨氮在線監(jiān)測(cè)儀、濁度在線監(jiān)測(cè)儀等;監(jiān)測(cè)中心軟件平臺(tái)采用B/S模式進(jìn)行開(kāi)發(fā),負(fù)責(zé)對(duì)水環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理;現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝的各種檢測(cè)儀器,比如便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀、便攜式溶解氧檢測(cè)儀、全自動(dòng)氨氮檢測(cè)儀等,可以及時(shí)掌握水環(huán)境水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化情況。依托該套系統(tǒng)進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè),其工作過(guò)程通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)自測(cè)或遠(yuǎn)程控制的方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境水質(zhì)參數(shù)的在線自動(dòng)監(jiān)測(cè),并將所得數(shù)據(jù)通過(guò)有線或無(wú)線通信網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng),上傳到中心監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行顯示、分析和儲(chǔ)存。在對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行初步處理和綜合分析以后,將得到的結(jié)果傳送至各分中心,為制定防控管理策略提供有力支持[6]??傮w來(lái)看,自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用具有監(jiān)測(cè)范圍廣、工作效率高、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)鹊膬?yōu)勢(shì)。
由于水環(huán)境監(jiān)測(cè)可以采用的技術(shù)方法有很多,比如上文提到的溶劑萃取、氣相色譜技術(shù)等,在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中的流程和環(huán)節(jié)也比較多,操作時(shí)容易受到環(huán)境、溶劑、人員等諸多因素影響,導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果質(zhì)量無(wú)法得到保障。因此要保證水環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量,就要在開(kāi)展水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作時(shí),緊密圍繞各項(xiàng)影響因素采取相應(yīng)的措施進(jìn)行管理控制,使整個(gè)監(jiān)測(cè)活動(dòng)順利完成,所得監(jiān)測(cè)信息及分析結(jié)果質(zhì)量也能得到有力保證。
樣品采集是水環(huán)境監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)性工作,若這一環(huán)節(jié)操作出現(xiàn)差錯(cuò),勢(shì)必會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果質(zhì)量帶來(lái)不利的影響,因此,要結(jié)合實(shí)際科學(xué)地開(kāi)展樣品采集工作。具體內(nèi)容包括:(1)采樣前準(zhǔn)備。在開(kāi)展樣品采集工作之前,應(yīng)該對(duì)需要運(yùn)用到的采樣容器、采樣器皿等進(jìn)行檢查和洗滌,并根據(jù)待測(cè)物質(zhì)的特性選擇適宜材質(zhì)容器。同時(shí),在對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行選擇和確定時(shí),應(yīng)該遵循尺度范圍、代表性、可操作性等原則,并參照水質(zhì)采樣相關(guān)技術(shù)規(guī)定要求,對(duì)樣品采集工作方案進(jìn)行科學(xué)制定。此外,針對(duì)采集到的樣品,需要統(tǒng)一進(jìn)行編號(hào),涉及的信息應(yīng)包括樣品的序號(hào)、采樣時(shí)間、采樣地點(diǎn)、采樣人等。(2)現(xiàn)場(chǎng)采樣。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣時(shí),可以根據(jù)所采水樣的類型,對(duì)采樣方法進(jìn)行確定。對(duì)地表水水樣進(jìn)行采集,要注意避開(kāi)表面漂浮物和油污,對(duì)懸浮物、放射性等項(xiàng)目進(jìn)行采樣,最好單獨(dú)進(jìn)行,以便于后續(xù)分析處理。(3)運(yùn)輸保管。考慮到水樣水質(zhì)有一定的差異,并且從采集到分析也會(huì)因?yàn)槲锢砘瘜W(xué)作用發(fā)生各種變化,要防止這一問(wèn)題發(fā)生,就要盡可能地縮短運(yùn)輸時(shí)間,并嚴(yán)格按照抑制微生物作用、減緩化合物水解及氧化還原作用要求,對(duì)采集水樣進(jìn)行保存管理。(4)采集雙份平行樣。要保證采集樣品能夠真實(shí)地反映目標(biāo)區(qū)域水質(zhì)情況,在樣本采集時(shí)可以采用雙份平行樣方式,并按照10%~20%的頻率采集密碼控制樣,以保證采樣及分析的精密性。
在對(duì)采集樣本進(jìn)行分析時(shí),也容易受到實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)環(huán)境、儀器設(shè)備等因素影響,進(jìn)而無(wú)法保障檢測(cè)質(zhì)量。實(shí)際操作時(shí)要對(duì)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)進(jìn)行有效控制。具體內(nèi)容包括:(1)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。在進(jìn)行水樣分析之前,要從減少污染成分、控制溫度濕度等方面入手,創(chuàng)造一個(gè)干凈適宜的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。涉及的各類分析儀器設(shè)備,也要定期進(jìn)行檢查、核定和校正,防止較大誤差發(fā)生。(2)試劑溶液。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室中的試劑溶液也要加強(qiáng)管理,所用的試劑溶液應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)配置,并注意為配置試劑溶液貼上標(biāo)簽,仔細(xì)注明試劑溶液的名稱、組分、濃度、配制日期和使用有效期。另外,試劑溶液的保管要注意防塵和避免陽(yáng)光照射,對(duì)于過(guò)期的試劑溶液要及時(shí)進(jìn)行處理[7]。
要保證實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性,就要對(duì)實(shí)驗(yàn)分析進(jìn)行嚴(yán)格管理。具體內(nèi)容包括:(1)空白試驗(yàn)??瞻自囼?yàn)是對(duì)不含待測(cè)物質(zhì)樣品用與實(shí)際樣品相同操作步驟進(jìn)行的試驗(yàn)。在痕量分析中,待測(cè)組分的測(cè)量值和空白值很有可能處于相同的數(shù)量級(jí),空白值的大小和離散程度對(duì)方法的檢出限和測(cè)量結(jié)果有很大的影響,這時(shí)候通過(guò)分析空白值,就可以有效把握實(shí)驗(yàn)用水、試劑純度等影響因素,在繪制質(zhì)控圖進(jìn)行控制以后,可使測(cè)定結(jié)果小于檢出限。(2)精密度控制。要保障分析結(jié)果質(zhì)量,實(shí)際操作還要注意對(duì)精密度進(jìn)行控制。執(zhí)行時(shí)可以對(duì)全部樣品做平行雙樣分析,若某一批樣品出現(xiàn)數(shù)量較少的情況,便可以采用增加平行樣測(cè)定率的方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)果誤差的有效控制,甚至還可以要求每批樣本有10%質(zhì)控樣品,進(jìn)而切實(shí)保證實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果質(zhì)量。
由于水環(huán)境監(jiān)測(cè)所得數(shù)據(jù)信息具有數(shù)量龐大、類型多樣、操作困難等的特點(diǎn),因此要防止誤差過(guò)大、結(jié)果精度低等問(wèn)題的發(fā)生,就要對(duì)數(shù)據(jù)記錄處理給予重點(diǎn)關(guān)注。實(shí)際操作中可以充分利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù),對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)所得數(shù)據(jù)信息進(jìn)行快速收集和及時(shí)傳遞,然后借助相關(guān)軟件對(duì)這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效分類管理。在后續(xù)對(duì)這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理時(shí),為防止人工操作引發(fā)疏漏、錯(cuò)誤等情況,執(zhí)行時(shí)還可以應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù),在提高實(shí)際工作效率的基礎(chǔ)上,所得結(jié)果質(zhì)量也能得到保障[8]。另外,還要對(duì)分析處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行有效保管,以為水環(huán)境深入分析和管理措施的制定提供有力支持。
水環(huán)境監(jiān)測(cè)分析中,人員素質(zhì)能力高低會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)質(zhì)量帶來(lái)極大的影響。因此在開(kāi)展水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作時(shí),要有效建立一支專業(yè)的工作隊(duì)伍。執(zhí)行時(shí),可以根據(jù)水環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)際要求,對(duì)外招聘一批專業(yè)知識(shí)扎實(shí)、業(yè)務(wù)能力較強(qiáng)、工作態(tài)度認(rèn)真和懂得運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)的優(yōu)秀人才加入,并圍繞水環(huán)境監(jiān)測(cè)內(nèi)容、實(shí)際操作步驟、質(zhì)量管控要求等,組織開(kāi)展教育培訓(xùn)活動(dòng),促使工作人員增強(qiáng)質(zhì)量控制意識(shí),并嚴(yán)格遵照規(guī)范要求進(jìn)行作業(yè)。另外,還可以將競(jìng)爭(zhēng)、考核、獎(jiǎng)懲等機(jī)制融入其中,以提高工作人員的工作積極性,并防止操作錯(cuò)誤再次發(fā)生。
新時(shí)期開(kāi)展水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作,可以采用的監(jiān)測(cè)技術(shù)有很多,實(shí)際操作可以根據(jù)監(jiān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行恰當(dāng)選擇。同時(shí),要保證水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量,還要對(duì)樣品采集、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、分析測(cè)定等引起高度重視,并通過(guò)做好采樣前準(zhǔn)備、采集雙份平行樣、檢查校正儀器設(shè)備、開(kāi)展空白試驗(yàn)、構(gòu)建專業(yè)隊(duì)伍等工作,保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確和可靠,后續(xù)水環(huán)境持續(xù)監(jiān)測(cè)、污染治理、環(huán)境管理等活動(dòng)也能科學(xué)有效地開(kāi)展。