關鍵詞：流域水生態(tài)環(huán)境；生態(tài)環(huán)境監(jiān)測；全過程質量控制

中圖分類號：X832 文獻標志碼：B

前言

在當今社會，隨著工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展，以及人口的不斷增長，不同流域的水生態(tài)環(huán)境也面臨污染問題。這些污染問題不僅包括化學污染、生物污染，還涉及到物理污染等多個方面，它們對水體的健康、生態(tài)平衡以及周邊環(huán)境的穩(wěn)定構成了嚴重威脅。高質量的環(huán)境監(jiān)測不僅可以及時準確地發(fā)現(xiàn)水生態(tài)環(huán)境的污染問題，還可以為制定科學的環(huán)境保護政策和措施提供重要依據(jù)。在當前水生態(tài)環(huán)境面臨嚴重污染問題的背景下，加強高質量的環(huán)境監(jiān)測工作具有非常重要的意義。應該不斷完善監(jiān)測體系、提高監(jiān)測能力、加強監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和應用，為保護水生態(tài)環(huán)境、維護生物多樣性和生態(tài)平衡做出更大的貢獻。

監(jiān)測質量控制是要確保監(jiān)控系統(tǒng)的整個流程都滿足國家對監(jiān)控系統(tǒng)的要求，確保監(jiān)控系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)的準確性和可靠性?，F(xiàn)有的發(fā)展較為成熟的監(jiān)測質量控制技術包括：基于RSEI的環(huán)境監(jiān)測質量控制技術、基于Google Earth Engine云平臺的環(huán)境監(jiān)測質量控制技術和基于氨氮實測結果的環(huán)境監(jiān)測質量控制技術，然而上述傳統(tǒng)的質量控制技術存在控制效果不佳的情況，主要體現(xiàn)在監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測精度等方面，為了解決傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測方法以及質量控制技術在運行過程中存在的問題，以流域水生態(tài)環(huán)境為監(jiān)測對象，優(yōu)化設計監(jiān)測全過程質量控制技術，以期能夠幫助準確識別污染源并掌握其污染物的類型和排放量，實施針對性的污染管理措施，降低污染源擴散對水生態(tài)的影響。

1模擬流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測全過程

流域水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測包括現(xiàn)場調查、監(jiān)測計劃設計、測點布設、監(jiān)測設備安裝、樣品采樣、相關數(shù)據(jù)采集與分析、監(jiān)測指標計算等。在實際的環(huán)境監(jiān)測過程中，利用流域水環(huán)境測點位置中的硬件設備，獲取實時水樣并得出當前水樣中相關指標的具體取值，假設流域水生態(tài)環(huán)境中監(jiān)測指標為x₁、x₂…、xn_index，其中n_index為流域水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測指標數(shù)量，通過硬件設備對相關數(shù)據(jù)的計算，得出各指標的具體取值，則流域水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測結果為式（1）：

2確定流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測全過程質量影響因素

流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測質量主要體現(xiàn)在監(jiān)測精度和監(jiān)測時效性兩個方面。其中，監(jiān)測點數(shù)量越多、監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)測指標以及水樣的采集與計算精度越高，對應流域水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測精度質量越高。另外由于監(jiān)測點數(shù)量的增加，導致監(jiān)測工作中運算數(shù)據(jù)的增加，從而降低環(huán)境監(jiān)測的時效性，因此監(jiān)測點數(shù)量與監(jiān)測時效性之間存在負相關關系，另外硬件監(jiān)測設備的執(zhí)行速度、數(shù)據(jù)計算與分析速度會對流域水生態(tài)環(huán)境的時效性產生正面影響。

3流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測全過程質量控制流程設計

3.1流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測點布設質量控制

為提升流域水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測精度質量，擴大流域水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測范圍，在一定程度上增加監(jiān)測點數(shù)量，并確定各個監(jiān)測點的具體安裝位置。流域水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測點主要從水平和豎直兩個方向上進行布設，其中豎直方向上的布設情況見圖1。

根據(jù)河流監(jiān)測斷面設置原則、技術要求，充分考慮斷面取樣的可操作性，確定斷面地點應選擇在河道平直、水流順暢、無急流湍流、取樣與樣品運送方便等區(qū)域，并采用完整混合模型估算出污染區(qū)范圍，將斷面布置在水質分布均勻的區(qū)域，避免臨近的污染源及排放點等。從水平維度方面來看，根據(jù)監(jiān)測設備的有效監(jiān)測范圍，確定各個測點的設置位置。

4控制效果測試實驗分析

4.1流域研究區(qū)域概況

此次實驗選擇某河流及其周圍區(qū)域作為實驗環(huán)境，流域總面積約為22500 km²，河流岸線長度為160 km，長軸和短軸長度分別為50 km和20 km，正常水位條件下河流面積約為850 km²，平均深度為3.3 m。河床大部分是裸露的基巖，河床高約900～950 m，河床的縱坡約3‰。河曲發(fā)育，谷地多為“U”形。河床兩側多為基巖型山地，屬于沖積型低中山區(qū)。兩岸河岸坡具有25°～30°的天然斜坡，并有幾條NE向的沖刷溝。研究選取的流域為半干旱大陸性氣候。夏季多雨，酷熱難耐，而冬季則是干冷的。結果表明，該區(qū)年平均降雨量為50.2cm，其中東部山地降水最多，西部平原降水最少。

4.2描述環(huán)境監(jiān)測全過程質量控制技術運行與測試過程

根據(jù)流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測全過程質量控制技術的設計結果，在流域研究區(qū)域內確定測點的具體位置，并將改裝的監(jiān)測設備安裝到測點位置上。安裝設備內部包含DS18820數(shù)字溫度傳感器、米科MIK-MPP1000多參數(shù)水質分析儀兩種。其中，DS18820數(shù)字溫度傳感器測溫范圍為-55℃～+1250C測量精度為±0.5℃@（-10℃～85℃）最小分辨率為0.0625℃。米科MIK-MPP1000多參數(shù)水質分析儀監(jiān)測pH時的測量方法為電極法。量程為0～14pH，±2 000 mV（ OPR）、分辨率為0.01 pH，±1mV（OPR）、精度為0.01pH，±20mV（OPR）。

按照上述方式實現(xiàn)對流域水生態(tài)環(huán)境中多個監(jiān)測設備的安裝。選擇所提方法作為質量控制對象，對監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及指標篩選等步驟進行質量控制，并得出優(yōu)化設計技術控制作用下，流域水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測結果。如圖2所示的是測點1位置上的水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測結果。

在水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測過程中，記錄生態(tài)環(huán)境參數(shù)的實際數(shù)據(jù)，作為驗證監(jiān)測性能的比對數(shù)據(jù)。按照上述方式可以得出流域范圍內所有測點在任意時刻的監(jiān)測輸出結果。實驗中設置的對比技術為基于RSEI的環(huán)境監(jiān)測質量控制技術和基于Google EarthEngine云平臺的環(huán)境監(jiān)測質量控制技術，并與控制技術應用前的監(jiān)測性能指標進行比對，從而得出反映質量控制效果的測試數(shù)據(jù)結果。

4.3控制效果測試實驗結果與分析

根據(jù)環(huán)境監(jiān)測質量的控制目的，分別從環(huán)境監(jiān)測精度和監(jiān)測范圍兩個方面設置控制效果的測試指標，通過相關數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，得出流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測精度質量控制效果的測試結果，見表1。

無質量控制技術作用下流域水生態(tài)環(huán)境水溫和pH值的平均監(jiān)測誤差分別為1.0℃和0.58℃，在兩種傳統(tǒng)質量控制技術作用下，平均水溫監(jiān)測誤差分別為0.42℃和0.34℃，平均pH值監(jiān)測誤差分別為0.22和0.18，而在優(yōu)化設計流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測全過程質量控制技術作用下，水溫和pH值的平均監(jiān)測誤差分別為0.06℃和0.04。

在不同質量控制技術作用下，流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測范圍的測試結果，見圖3。

從圖3中可以看出，在優(yōu)化設計流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測全過程質量控制技術作用下，有效擴大了流域水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測范圍，監(jiān)測范圍擴大約60%，與兩種傳統(tǒng)技術相比，監(jiān)測范圍分別擴大約40%和30%。

5結束語

為及時、精確地掌握流域水生態(tài)環(huán)境質量現(xiàn)狀及其變化原因，防止進一步惡化，調整保護措施，為正確認識、保護和管理提供基礎，必須進行監(jiān)測。因此，對流域進行水生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，對于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。在此次研究中通過對監(jiān)測全過程的質量控制，提升環(huán)境的監(jiān)測質量，從而得出更有價值的環(huán)境監(jiān)測結果。結果表明，所提技術應用后水溫和pH值的監(jiān)測誤差分別降低了0.32℃和0.16，監(jiān)測范圍擴大約35%。表明該技術能夠有效降低監(jiān)測誤差，擴大監(jiān)測范圍，并提高監(jiān)測的全面性和精度。通過該技術的應用，可以更準確地識別污染源，掌握污染物的類型和排放量，有針對性地實施污染管理措施，更好地保護水生態(tài)系統(tǒng)。