趙 萍

（山西省大同生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山西 大同 037000）

0 引言

由于我國(guó)從農(nóng)業(yè)國(guó)到工業(yè)國(guó)的轉(zhuǎn)變，根據(jù)環(huán)境部門對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，近年來，我國(guó)主要水系的水體都遭到了不同程度的污染，每年排放大量的工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水，嚴(yán)重污染了我國(guó)的水資源，同時(shí)由于人口眾多，缺水問題日益嚴(yán)重。為此，我們要加大對(duì)水資源的保護(hù)力度，加大對(duì)工業(yè)廢水和生活污水的治理力度，防止工業(yè)廢水的超標(biāo)排放，同時(shí)加大對(duì)環(huán)境水質(zhì)分析監(jiān)測(cè)技術(shù)的開發(fā)力度，提高對(duì)水的處理能力。

1 環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)概述

由于我國(guó)水域的分布很廣，因此，環(huán)境水質(zhì)的監(jiān)測(cè)涉及到了河流、湖泊、地下水和工業(yè)廢水等[1]。環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)和毒性物質(zhì)監(jiān)測(cè)兩大類，二者的監(jiān)測(cè)手段不同。在進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)時(shí)，要綜合考慮多種因素，并針對(duì)不同的監(jiān)測(cè)目標(biāo)，合理選用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)手段和評(píng)價(jià)指標(biāo)。比如，河流的流速很高，工作人員既要檢查水質(zhì)中的物理化學(xué)成分，又要考慮河流的流速和流量，要把這些因素結(jié)合起來綜合評(píng)價(jià)。

2 環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)意義

一般所說的環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)，是指對(duì)水中污染物的種類、濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用數(shù)據(jù)的變動(dòng)趨勢(shì)，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)估。水質(zhì)監(jiān)控的主要目標(biāo)是檢測(cè)水質(zhì)與常規(guī)水質(zhì)是否一致，包括工業(yè)廢水、河水、海水、地下飲用水和生活廢水。在水質(zhì)監(jiān)測(cè)過程中，主要依據(jù)物理水質(zhì)指標(biāo)和化學(xué)水質(zhì)指標(biāo)對(duì)水體進(jìn)行評(píng)價(jià)，物理水質(zhì)指標(biāo)包括溫度、色度、濁度、pH 值、電導(dǎo)率等，化學(xué)水質(zhì)指標(biāo)主要有COD、BOD5、總磷、總氮、重金屬、石油類等。

3 環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)的分析方法

在社會(huì)不斷發(fā)展和進(jìn)步的作用下，科技的發(fā)展極大地促進(jìn)了人們的物質(zhì)生活。因此，水質(zhì)的優(yōu)劣已逐漸成為一個(gè)備受關(guān)注的問題，為確保水質(zhì)的質(zhì)量能夠達(dá)到人們的要求，必須在完善和優(yōu)化國(guó)家的水質(zhì)監(jiān)測(cè)體系的同時(shí)，靈活運(yùn)用科學(xué)技術(shù)等手段，對(duì)水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)檢測(cè)，從而最大程度上保證用水安全。水質(zhì)監(jiān)測(cè)有多種分析方法，傳統(tǒng)分析方法主要有重量法、化學(xué)滴定法、儀器分析法等，此外還有儀器分析法等新興分析方法，例如離子色譜法、原子吸收光譜法、氣相色譜法、流動(dòng)注射法等。

3.1 重量監(jiān)測(cè)法

重量監(jiān)測(cè)法的主要作用就是利用水的重力特性來進(jìn)行分析。其具體實(shí)現(xiàn)方法是：對(duì)所選區(qū)域的水質(zhì)進(jìn)行取樣，然后進(jìn)行分離、轉(zhuǎn)換，再用分析秤稱量各種成分，并根據(jù)質(zhì)量的不同來測(cè)定樣品的質(zhì)量。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法是采用直接分離和蒸發(fā)轉(zhuǎn)換兩種方法。該方法無需精密儀器，操作簡(jiǎn)便，可廣泛應(yīng)用于高濃度組份的檢測(cè)，而不適用于微量元素的檢測(cè)。另外，由于環(huán)境溫度、濕度等因素的影響，對(duì)測(cè)量環(huán)境的要求也較高，一般的檢測(cè)方法難以達(dá)到，因而測(cè)量精度受到限制[2]。

3.2 化學(xué)滴定法

化學(xué)滴定法按滴定原理，將其分成四大類：酸堿滴定、絡(luò)合滴定、沉淀滴定、氧化還原滴定。酸堿滴定法是基于酸堿中和反應(yīng)的一種常見方法，根據(jù)不同反應(yīng)如強(qiáng)酸與強(qiáng)堿、強(qiáng)酸與弱堿及弱酸與強(qiáng)堿，選取不同的指示器來表示它的色彩；絡(luò)合滴定法是反應(yīng)產(chǎn)生配合物，由金屬指示劑的變色指示出滴定的終點(diǎn)，由于配位劑的穩(wěn)定性差，會(huì)與多種金屬元素同時(shí)產(chǎn)生顯色反應(yīng)，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的偏差；沉淀滴定法通常需要通過化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生沉淀，反應(yīng)必須迅速而明顯，只有極少的反應(yīng)才能達(dá)到沉降滴定的條件；氧化還原滴定法是基于氧化-還原的反應(yīng)機(jī)制而進(jìn)行的，因此需要更高的組分的氧化和還原性能?；瘜W(xué)滴定法由于采用了化學(xué)原理，所以具有很高的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，是目前水質(zhì)檢測(cè)的主要手段[3]。

3.3 儀器分析法

3.3.1 離子色譜法

離子色譜是高效液相色譜（HPLC）的一種，按其分離機(jī)制可分為離子交換色譜法、離子排斥色譜法和離子對(duì)色譜法，離子交換色譜法是一種常用的方法。離子交換色譜法是將液相色譜與離子交換原理相結(jié)合，對(duì)液體中陰、陽(yáng)離子進(jìn)行檢測(cè)的一種分析方法，該檢測(cè)儀器主要包括進(jìn)樣器、色譜柱、高壓輸液泵、檢測(cè)器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。離子交換色譜法是通過將待測(cè)離子與固定相間的親和力差異進(jìn)行分離，以離子交換樹脂為固定相，并在樹脂上分散了固定的電荷和自由的平衡離子。在陰離子交換層析中，陰離子在液相中的流動(dòng)相與液相進(jìn)行了可逆性的交換。在陽(yáng)離子交換層析中，將流動(dòng)相中的陽(yáng)離子與色譜柱上的自由陽(yáng)離子進(jìn)行了可逆的交換。由于樣品中所含的離子與所述固定相的帶電荷基團(tuán)的相互作用力存在差異，因此，它們?cè)谏V中的停留時(shí)間和淋洗液的洗脫時(shí)間也有差異，因此，對(duì)待測(cè)定的離子進(jìn)行了連續(xù)的分離。

3.3.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜是通過元素的基態(tài)原子來對(duì)其光譜的吸收進(jìn)行定量分析的一種新的方法。在經(jīng)過自由原子蒸汽的光照射下，其進(jìn)入的光的頻率與原子內(nèi)的電子從基本態(tài)過渡到更高的狀態(tài)（通常為第1 激勵(lì)狀態(tài)）所要求的頻率相等，這時(shí)，就必須從輻射區(qū)吸取能量，使電子從基態(tài)向激勵(lì)態(tài)轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生出能譜。AFS具有靈敏度高，檢測(cè)限低，準(zhǔn)確度高，選擇性好，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。

3.3.3 氣相色譜法

采用氣相色譜技術(shù)對(duì)流動(dòng)相色層進(jìn)行了分離。經(jīng)蒸餾后的樣品由載體氣體（流動(dòng)相)引入色譜柱，其固相的作用與樣品中的成分的作用是不一樣的，成分從柱中排出的時(shí)間也是不一樣的。利用合適的識(shí)別與紀(jì)錄體系，繪制出不同分離出的不同組份的色譜儀。按該表所標(biāo)示的出峰時(shí)間及次序，可以定性地測(cè)定其含量，并可依其峰位及區(qū)域之大小而定量化。該方法具有高效，靈敏度高，選擇性強(qiáng)，分析速度快，應(yīng)用廣泛，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。該方法適合于對(duì)易燃?xì)怏w進(jìn)行定性、定量測(cè)定，并能在非揮發(fā)性氣體或固態(tài)氣體中進(jìn)行熱裂化。

3.3.4 流動(dòng)注射法

流動(dòng)注射技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)分析，這是一項(xiàng)重要的突破。采用流動(dòng)注射技術(shù)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分析，將待測(cè)試樣導(dǎo)入流動(dòng)水中，觀察試樣與水的溶解性，并在出水部位進(jìn)行測(cè)試。該技術(shù)的運(yùn)用，不但可以確保重金屬元素的檢測(cè)工作，而且在采集到測(cè)試數(shù)據(jù)后，可以對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的分析，從而提高測(cè)試結(jié)果的科學(xué)性。流動(dòng)注射技術(shù)的特點(diǎn)是適應(yīng)性廣泛、靈敏度高、檢出限低，分析速度快、分析效率高，每小時(shí)可以分析幾百個(gè)甚至上千個(gè)樣品，而且試樣和試劑的消耗量比較少，這必將成為今后分析方法的主要發(fā)展趨勢(shì)。

4 環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理方法

在獲得了一定的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之后，要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)、有效的處理。目前，水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中的處理方法有：

4.1 有效數(shù)據(jù)整理法

要判斷大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)是否合理、準(zhǔn)確，必須采用高效的數(shù)據(jù)處理法，將有重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼砗蜌w類，以便更好地進(jìn)行后續(xù)的對(duì)比和分析。

4.2 無效數(shù)據(jù)清除法

由于水質(zhì)監(jiān)測(cè)涉及到大量的取樣點(diǎn)數(shù)和大量的樣本，因此最終得到的檢測(cè)結(jié)果是一個(gè)龐雜而又巨大的數(shù)據(jù)。為提高資料的可信度，必須選擇有針對(duì)性的參考資料。根據(jù)檢測(cè)中心的位置，篩選出數(shù)據(jù)，并將老的信息進(jìn)行分類，剔除沒有太大參考價(jià)值的信息，這樣就能隨時(shí)更新數(shù)據(jù)，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

4.3 多重驗(yàn)證法

由于在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，可以采用多種方法和手段，對(duì)同一類型的監(jiān)測(cè)問題，可以采用不同的方法來實(shí)現(xiàn)。采用不同的檢測(cè)技術(shù)，必然會(huì)產(chǎn)生較大的差別，從而使水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)值的準(zhǔn)確性和合理性得到進(jìn)一步的改善。多項(xiàng)檢驗(yàn)方法是對(duì)同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)的樣品進(jìn)行多次重復(fù)的檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)，從而避免了單一試驗(yàn)的隨機(jī)誤差，從而提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和公平性。

4.4 時(shí)間序列分析法

水質(zhì)監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期、持續(xù)的工作，在同一個(gè)取樣點(diǎn)，經(jīng)常要進(jìn)行多次的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，因此，如何合理地規(guī)劃好監(jiān)測(cè)的時(shí)限，是值得深入研究的課題。由于水質(zhì)檢測(cè)周期過長(zhǎng)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的代表性下降，數(shù)據(jù)的可信度也會(huì)下降，而且經(jīng)常進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，增加了人工和政府的經(jīng)費(fèi)，但監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度的提高卻很小。因此，在實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中，經(jīng)常采用時(shí)序方法來分析和處理水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

水資源是一種重要的資源，它的質(zhì)量直接影響著國(guó)家和人民的生活。經(jīng)濟(jì)發(fā)展越迅速，我們就要對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作越重視，良好的水資源環(huán)境是人類賴以發(fā)展的根本，為了保證人民日常生活用水和工業(yè)生產(chǎn)用水，務(wù)必要保證對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行嚴(yán)格管控，所以新興的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法和數(shù)據(jù)處理方法就顯得尤為重要，目前，我們的環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)能力基本能夠保證水質(zhì)問題得到及時(shí)有效的解決。水關(guān)乎人類生存發(fā)展的每一個(gè)步驟，環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作任重而道遠(yuǎn)。