摘 要：水環(huán)境監(jiān)測是保障人民群眾用水安全、有效應對水環(huán)境污染問題的重要工作。隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展及人們環(huán)保意識的增強，水環(huán)境監(jiān)測備受重視?；诖耍Y(jié)合實踐工作研究，闡述了現(xiàn)階段常見的水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，分析了水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制要點并探討了水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的智能化發(fā)展，旨在為提高水環(huán)境監(jiān)測水平、保障水環(huán)境安全提供助力。

關鍵詞：水環(huán)境；監(jiān)測技術(shù)；質(zhì)量控制；智能化

中圖分類號：X832 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

近年來，隨著工業(yè)化和城市化進程加速，水環(huán)境污染問題日益嚴重，給人們的日常生活和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成巨大威脅。為了有效應對該挑戰(zhàn)，國家不斷加強對水環(huán)境監(jiān)測的投入和研究。當前，傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)存在諸多局限性，如采樣點選擇困難、數(shù)據(jù)處理復雜等，必須探索并推廣更加高效、科學的水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，構(gòu)建完善的監(jiān)測質(zhì)量控制體系。

1 常規(guī)水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)分析

1.1 現(xiàn)場檢測

現(xiàn)場檢測屬于水環(huán)境監(jiān)測的常見手段，能夠在第一時間獲取水質(zhì)數(shù)據(jù)，對及時發(fā)現(xiàn)并預警水質(zhì)污染具有重要意義[1]。便攜式儀器憑借操作簡便、攜帶方便等優(yōu)點，在水環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)場得到廣泛應用。例如，使用頻率較高的是水質(zhì)檢測試紙，將試紙與水體接觸后產(chǎn)生顏色變化，工作人員可以快速判斷水質(zhì)的某些指標，如pH值、氨氮等。但這種方法的精度相對較低，一般適用于初步篩查。而便攜式水質(zhì)檢測儀集多種傳感器于一體，能夠同時檢測多項水質(zhì)指標，如溶解氧、電導率、濁度等。此類儀器具有自動校準功能，能有效提高檢測的準確性和穩(wěn)定性，并借助藍牙或無線傳輸技術(shù)，將數(shù)據(jù)實時上傳至數(shù)據(jù)中心，便于遠程監(jiān)控和分析。從實踐來看，現(xiàn)場檢測的優(yōu)勢在于實時性，但由于現(xiàn)場環(huán)境復雜多變，加上儀器易受外界因素干擾，須定期對儀器進行校準和維護，確保檢測結(jié)果的可靠性[2]。

同時，操作人員須進行專業(yè)培訓，熟悉儀器操作規(guī)范和注意事項，盡可能地減少人為誤差。

1.2 快速溶劑萃?。ˋSE）技術(shù)

快速溶劑萃取技術(shù)作為一種新興的樣品前處理技術(shù)，在水質(zhì)監(jiān)測及環(huán)境分析領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力。ASE技術(shù)在較高溫度（50～200 ℃）和壓力（1 000～

3 000 psi）環(huán)境下，利用有機溶劑對固體或半固體樣品進行萃取的技術(shù)。其基本原理是高溫高壓條件能夠極大地提高溶劑的擴散速率和溶解能力，從而加速溶質(zhì)從樣品基質(zhì)中解吸和溶解的過程。

ASE技術(shù)具有以下優(yōu)點。一是高效性，萃取時間大幅縮短，通常只需幾分鐘至十幾分鐘，能夠顯著提高工作效率。二是節(jié)省溶劑，相較于傳統(tǒng)萃取方法，ASE所需溶劑用量大大減少，既能降低成本又能減少對環(huán)境的污染。三是自動化程度高，現(xiàn)代ASE設備多具備全自動化操作功能，減少人工干預，提高萃取過程的穩(wěn)定性和重復性。ASE技術(shù)憑借高效、環(huán)保、自動化程度高等顯著優(yōu)勢，已經(jīng)在環(huán)境、食品、藥物等多個領域得到廣泛應用。在水質(zhì)監(jiān)測方面，ASE技術(shù)可用于萃取水體中的有機物、重金屬等污染物，為后續(xù)的定量分析提供高質(zhì)量的樣品。

1.3 氣相色譜（GC）技術(shù)

氣相色譜技術(shù)的原理是基于不同物質(zhì)在固定相和流動相之間的分配系數(shù)差異，當混合氣體通過色譜柱時，各組分由于在固定相上的吸附能力不同，從而實現(xiàn)分離，隨后依次進入檢測器，轉(zhuǎn)化為電信號進行記錄和分析。GC技術(shù)能夠分離和鑒定復雜混合物中的微量組分，分析時間一般為幾分鐘到幾十分鐘。該技術(shù)許多化合物具有較高的檢測靈敏度，往往適用于揮發(fā)性有機化合物、氣體、部分低沸點液體等。在環(huán)境保護領域，GC技術(shù)常用于大氣中揮發(fā)性有機物的監(jiān)測，如苯、甲苯、二甲苯等污染物的定量分析。

1.4 遙感監(jiān)測技術(shù)

遙感監(jiān)測技術(shù)借助衛(wèi)星、飛機等遙感平臺，利用傳感器獲取地球表面各類信息，并進行數(shù)據(jù)處理和分析，實現(xiàn)對水環(huán)境的全面、快速、非接觸式監(jiān)測。當前，遙感監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于水環(huán)境監(jiān)測工作中。例如：在城市水污染監(jiān)測中，衛(wèi)星遙感技術(shù)可以快速監(jiān)測出水體污染源的類型、位置分布及水體污染的分布范圍等，為城市環(huán)境管理和污染治理提供重要依據(jù)；而對于湖泊和河流的水質(zhì)監(jiān)測，遙感技術(shù)可以實時監(jiān)測水體的葉綠素、泥沙含量、水溫、水色等信息，評估水體的富營養(yǎng)化程度和污染狀況；在海洋環(huán)境監(jiān)測中，衛(wèi)星遙感技術(shù)可以實現(xiàn)對海洋大范圍、全天候的污染監(jiān)測，同時監(jiān)測海冰運動、海流循環(huán)模式、海表面等溫線分布、葉綠素濃度等關鍵參數(shù)，為海洋環(huán)境保護和漁業(yè)資源管理提供有力支持。

1.5 生物監(jiān)測技術(shù)

生物監(jiān)測技術(shù)是基于生物對環(huán)境污染反應的原理來監(jiān)測水環(huán)境質(zhì)量的技術(shù)，通過監(jiān)測水環(huán)境中生物個體、種群或群落的數(shù)量、種類、生理生化指標等的變化，評估水體的污染程度和生態(tài)健康狀況。在水環(huán)境監(jiān)測中，可利用發(fā)光細菌監(jiān)測水體中的綜合毒性程度；借助魚類（如斑馬魚）監(jiān)測水體中的重金屬污染和其他有毒物質(zhì)；利用底棲動物（如鯽魚）監(jiān)測水體中的有機污染物和農(nóng)藥殘留等。此外，還能夠通過監(jiān)測水生植物的生長狀況和群落結(jié)構(gòu)變化，評估水體的富營養(yǎng)化程度和生態(tài)健康狀況，從而為水環(huán)境治理工作提供針對性的建議和措施。

2 水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制要點

2.1 樣品采集環(huán)節(jié)質(zhì)量控制

所采集的樣品必須具有代表性和均勻性，才能準確反映水質(zhì)狀況[3]。第一，采樣點選擇。在選擇采樣點時，需要確保采樣點能夠代表所監(jiān)測水體的整體水質(zhì)狀況。另外，采樣點周圍的水質(zhì)應相對均勻，避免在污染源附近或水流湍急的區(qū)域采樣，以減少局部水質(zhì)變化對檢測結(jié)果的影響。

第二，采樣時間與頻率的確定應基于水質(zhì)的變化規(guī)律和監(jiān)測目標。工作人員需了解水體的季節(jié)變化、晝夜變化等規(guī)律，選擇水質(zhì)變化較大的時段進行采樣，以捕捉水質(zhì)的重要變化情況。根據(jù)監(jiān)測目標的不同，確定不同的采樣時間與頻率。例如：對于長期趨勢監(jiān)測，應選擇每月或每季度采樣一次；而對于短期污染事件監(jiān)測，需要增加采樣頻率，甚至進行連續(xù)采樣。

第三，采樣工具和容器的選擇和使用。采樣工具和容器在使用前必須徹底清潔，避免殘留物對樣品造成污染；采樣容器應保持干燥，避免水分稀釋樣品或改變其化學性質(zhì)；采樣容器應具備良好的密封性能，防止樣品在運輸和儲存過程中受到外部環(huán)境的污染。

第四，采樣記錄。詳細的采樣記錄是確保樣品可追溯性的重要依據(jù)。工作人員應當認真記錄采樣點的位置、采樣時間、負責人等信息，以便在需要時能夠追溯樣品的來源；記錄采樣時的天氣、水溫、水流等環(huán)境條件，分析這些因素對樣品質(zhì)量的影響；還應觀察并記錄樣品的外觀、氣味等特征，為后續(xù)的監(jiān)測和分析提供可靠的基礎數(shù)據(jù)。

2.2 實驗室分析的質(zhì)量控制

首先，實驗室環(huán)境與設備是開展分析工作的基礎，對分析結(jié)果具有直接的影響。實驗室應保持良好的通風條件，確?？諝饬魍?，減少有害氣體對實驗人員的危害。同時，嚴格控制實驗室溫度，避免因溫度變化對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。例如，某些化學反應對溫度極為敏感，微小的溫度變化都可能導致實驗結(jié)果出現(xiàn)偏差。實驗室設備是開展分析工作的核心工具，其準確性和穩(wěn)定性對實驗結(jié)果有著至關重要的影響。因此，實驗人員應定期校準實驗室設備，確保其測量結(jié)果的準確性。設備的日常維護也必不可少，實驗人員需定期清潔設備、檢查設備的運行狀態(tài)、及時更換老化的部件等，確保設備在最佳狀態(tài)下運行。

其次，試劑與耗材是實驗室分析的物質(zhì)支撐。實驗室所使用的試劑和耗材必須來自可靠的供應商，并附有相應的質(zhì)量證明文件。在使用前，應對試劑和耗材進行必要的檢驗和測試，使其質(zhì)量符合實驗要求。同時，不同類型的試劑和耗材需要不同的儲存條件，如溫度、濕度、光照等，因此實驗室應建立嚴格的試劑和耗材管理制度，確保試劑和耗材在儲存和使用過程中不會受到污染或出現(xiàn)變質(zhì)問題。

最后，分析方法的選擇是實驗室分析的核心，采用準確可靠的分析方法并嚴格執(zhí)行標準操作程序是確保分析結(jié)果準確的關鍵。實驗人員要根據(jù)監(jiān)測目標和樣品特性，充分考慮分析方法的準確性、靈敏度、重復性等因素，選擇最合適的分析方法，同時確保所選方法已經(jīng)過充分的驗證和確認。此外，實驗室應建立完善的標準操作程序（SOP），并確保所有實驗人員已接受相應的培訓，能夠熟練掌握并嚴格執(zhí)行這些程序。

2.3 數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制

一方面，數(shù)據(jù)校驗與核對是數(shù)據(jù)處理的第一步，也是確保數(shù)據(jù)準確性和完整性的重要步驟。當數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)后，相關人員要及時進行準確性校驗，確保錄入的數(shù)據(jù)與原始記錄完全一致。該步驟可以通過自動比對或人工復核的方式完成，目的是避免錄入錯誤或筆誤等可能導致的數(shù)據(jù)偏差。除保證數(shù)據(jù)準確性，完整性核對主要是核查數(shù)據(jù)是否齊全、是否有缺失或遺漏的部分，對于缺失的數(shù)據(jù)，要追溯原因并進行補充，確保數(shù)據(jù)集的完整性。

另一方面，數(shù)據(jù)處理與分析是質(zhì)量控制的核心環(huán)節(jié)，直接關系到監(jiān)測結(jié)果的準確性和科學性。根據(jù)數(shù)據(jù)的特性和監(jiān)測目標，選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法[4]。例如：對于時間序列數(shù)據(jù)，應采用平滑或濾波技術(shù)來消除噪聲；對于空間分布數(shù)據(jù)，要采用插值或擬合技術(shù)來填補空白區(qū)域。在數(shù)據(jù)處理的基礎上，選擇科學的分析方法對數(shù)據(jù)進行深入挖掘，常用的包括統(tǒng)計分析、趨勢分析、相關性分析等，從而揭示數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和趨勢。

2.4 結(jié)果報告的質(zhì)量控制

第一，報告的準確性與完整性是結(jié)果報告質(zhì)量控制的核心要求。準確性要求報告中的數(shù)據(jù)必須準確無誤，確保與原始監(jiān)測數(shù)據(jù)一致，編制報告時應再次核對數(shù)據(jù)，避免錄入或計算錯誤。同時報告中的結(jié)論和解釋也應基于準確的數(shù)據(jù)分析，以免出現(xiàn)誤導問題。而完整性要求報告應包括所有必要的監(jiān)測數(shù)據(jù)、分析方法和結(jié)論，不應存在遺漏或缺失的部分，從而全面反映了解監(jiān)測情況[5]。對于某些特殊情況或異常數(shù)據(jù)，也應在報告中予以解釋和說明。第二，結(jié)果報告不僅要做到準確、完整，還應清楚地傳達信息，便于相關人員理解和應用。采用清晰、簡潔的方式呈現(xiàn)報告中的信息，避免使用過于專業(yè)或復雜的術(shù)語，對于必要的專業(yè)術(shù)語，應提供解釋或定義。第三，報告還應注重信息的實用性和可操作性，如關于監(jiān)測結(jié)果的應用建議或改進措施應具體，并考慮實際操作的可行性。

3 水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的智能化發(fā)展

3.1 物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)

在水環(huán)境監(jiān)測中，應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)傳輸，極大地提升監(jiān)測的時效性和準確性。首先，IoT技術(shù)使水質(zhì)監(jiān)測設備能夠?qū)崟r在線監(jiān)測水體中的各種參數(shù)，如pH值、溶解氧、濁度、電導率等，并將數(shù)據(jù)通過無線通信技術(shù)遠程傳輸至數(shù)據(jù)中心，這不僅能增強監(jiān)測數(shù)據(jù)的時效性，還能使決策者迅速響應水質(zhì)變化問題，并采取相應措施。其次，基于物聯(lián)網(wǎng)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)能夠集成多種監(jiān)測手段，如化學傳感器、生物傳感器等，全面監(jiān)測水體中的多種參數(shù)。依托集成化設計，不但能夠節(jié)省成本，還能提高數(shù)據(jù)處理效率，為水環(huán)境質(zhì)量的綜合評價提供更為全面的數(shù)據(jù)支持。最后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用使公眾也能參與水質(zhì)監(jiān)測工作。借助智能手機等移動設備，公眾可以實時查看附近水域的水質(zhì)狀況，共同監(jiān)督水環(huán)境的健康，增強社會監(jiān)督的力量。

3.2 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

在水環(huán)境監(jiān)測中應用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能夠深入挖掘監(jiān)測數(shù)據(jù)的價值，為環(huán)境保護和管理提供科學依據(jù)。首先，大數(shù)據(jù)分析需要對采集到的原始數(shù)據(jù)進行清洗和預處理，去除異常值和噪聲，提升數(shù)據(jù)的準確性，進而為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析奠定堅實的基礎。其次，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進行建模分析，預測未來水質(zhì)變化的趨勢。通過建立科學的預測模型，為環(huán)保部門提供前瞻性信息，幫助他們制定更為有效的水環(huán)境保護策略。最后，大數(shù)據(jù)分析能夠?qū)崟r分析水質(zhì)數(shù)據(jù)中的異常波動，及時發(fā)現(xiàn)潛在的污染事件并發(fā)出預警。通過結(jié)合氣象、地形等多源數(shù)據(jù)，為快速定位污染源和制定污染追蹤路徑提供有力支持，為應急響應提供科學依據(jù)。

3.3 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)的引入使水環(huán)境監(jiān)測更加智能化、自動化，有效提升監(jiān)測的準確性和效率[6]。一是圖像識別與無人機監(jiān)測。人工智能在圖像識別領域的應用，使得衛(wèi)星遙感圖像和無人機拍攝的影像能夠被自動分析，實現(xiàn)大面積、全天候的水體環(huán)境監(jiān)測。例如，利用無人機搭載的多光譜相機拍攝的水面圖像，自動識別油膜、藍藻水華等現(xiàn)象，為水質(zhì)監(jiān)測提供重要依據(jù)。二是智能分析與決策支持。人工智能算法能夠?qū)λ|(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行深度學習和分析，自動識別水質(zhì)異常情況并快速作出預警和應急響應。同時基于歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的綜合分析，人工智能可以預測水質(zhì)變化趨勢，為環(huán)保部門提供科學的決策支持。三是自動運維與故障診斷。在水質(zhì)在線監(jiān)測設備的運維管理中，人工智能技術(shù)可以實現(xiàn)設備狀態(tài)的智能診斷，預測設備故障并提前觸發(fā)維修流程，這不僅能降低維護成本，還能確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性和準確性。

4 結(jié)束語

水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展對于提高水環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。通過全面分析現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢與應用，深入探討監(jiān)測質(zhì)量控制的關鍵要點，從而進一步提高水環(huán)境監(jiān)測工作水平。未來，隨著相關技術(shù)的不斷更新，更多智能化的水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)將獲得更加廣闊的應用前景。因此，相關部門在實踐工作中應投入更多的資金，加大研發(fā)力度，不斷完善質(zhì)量控制體系，助力我國環(huán)保事業(yè)持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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收稿日期：2024-08-19

作者簡介：韓彥霞（1980—），女，河北滄州人，高級工程師，研究方向為水文水資源、水環(huán)境監(jiān)測。