劉京，周密，陳鑫，劉廷良

(中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，北京 100012)

1 國(guó)家地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建設(shè)與運(yùn)行

1.1 建設(shè)情況

自1999年9月，環(huán)保部在中國(guó)主要流域重點(diǎn)斷面開(kāi)展了地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的建設(shè)，經(jīng)過(guò)“十五”“十一五”10年的努力，陸續(xù)在全國(guó)31個(gè)省份各個(gè)流域的重點(diǎn)河段、湖庫(kù)以及出入境邊界河流上建成了149個(gè)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，初步形成了覆蓋全國(guó)的地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

目前，國(guó)家水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站(以下簡(jiǎn)稱“水站”)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括水溫、pH值、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、高錳酸鹽指數(shù)、總有機(jī)碳和氨氮。部分湖泊水站的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目還包括總氮、總磷和葉綠素[1，2]。有些站正在開(kāi)展生物毒性、揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)的試點(diǎn)監(jiān)測(cè)。今后可能還要拓展重金屬監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

水站的監(jiān)測(cè)頻次可以根據(jù)情況連續(xù)監(jiān)測(cè)或每幾小時(shí)監(jiān)測(cè)一次，管理人員可以通過(guò)控制軟件自行設(shè)定。目前，水站采用每4h采樣分析一次的頻次。每天每個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可以得到6個(gè)監(jiān)測(cè)結(jié)果[3]。

自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由控制系統(tǒng)中的各臺(tái)分析測(cè)試儀器采集存儲(chǔ)之后，通過(guò)VPN方式傳送到負(fù)責(zé)各水站日常運(yùn)行的環(huán)境監(jiān)測(cè)站(又稱“托管站”)和中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)發(fā)布。托管站也可以通過(guò)VPN和電話撥號(hào)兩種通訊方式實(shí)現(xiàn)對(duì)所托管子站的實(shí)時(shí)監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)采集。各省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站及其他經(jīng)授權(quán)的部門(mén)也可隨時(shí)從總站的數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)閱各水站的歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 運(yùn)行管理

中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站作為國(guó)家地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的負(fù)責(zé)單位，自水站建設(shè)之日起就對(duì)水站的運(yùn)行和數(shù)據(jù)質(zhì)量極為重視。在總結(jié)多年運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，制定并頒布實(shí)施了《國(guó)家地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)站運(yùn)行管理辦法》(總站水字[2007]182號(hào))(以下簡(jiǎn)稱《管理辦法》)?！豆芾磙k法》中對(duì)運(yùn)行管理的核心內(nèi)容作出了具體規(guī)定，包括職責(zé)分工、日常維護(hù)、數(shù)據(jù)上報(bào)、質(zhì)量管理、維護(hù)維修、經(jīng)費(fèi)使用以及資產(chǎn)管理等。明確了總站、省站及托管站質(zhì)量管理監(jiān)督管理機(jī)制，理順了水站運(yùn)行維修機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化、社會(huì)化運(yùn)營(yíng)機(jī)制與風(fēng)險(xiǎn)保障機(jī)制，為水站的穩(wěn)定運(yùn)行和水站數(shù)據(jù)的質(zhì)量提供了保障。

2 國(guó)家地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的作用與應(yīng)用

地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行，體現(xiàn)了中國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)手段的科學(xué)化和現(xiàn)代化，對(duì)國(guó)家環(huán)境保護(hù)決策部門(mén)及時(shí)作出有效的水污染防治和管理對(duì)策等方面均具有重要意義。自動(dòng)監(jiān)測(cè)頻次高、數(shù)據(jù)傳輸速度快，在突發(fā)性水污染事故預(yù)警預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)、省界水污染糾紛監(jiān)測(cè)、重大水利工程的水質(zhì)影響監(jiān)測(cè)以及保障公眾用水安全方面都發(fā)揮了不可替代的重要作用。

2.1 國(guó)家主要流域水質(zhì)狀況常態(tài)預(yù)警

目前，全國(guó)有100個(gè)水站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向全社會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)布；而《全國(guó)主要流域重點(diǎn)斷面水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)周報(bào)》則通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向全社會(huì)公開(kāi)發(fā)布國(guó)家水站的周監(jiān)測(cè)結(jié)果。

2.2 重大水污染事件跟蹤監(jiān)測(cè)

自2000年國(guó)家水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)陸續(xù)建成并投入運(yùn)行使用后，淮河干流淮南、蚌埠及盱眙站成功地全程監(jiān)視了每年淮河干流大型污染團(tuán)的遷移過(guò)程，為沿淮自來(lái)水廠及時(shí)調(diào)整處理工藝，保證飲水安全提供了依據(jù)。圖1(a)(b)記錄了污水團(tuán)通過(guò)水站斷面時(shí)帶來(lái)的溶解氧急劇下降和電導(dǎo)率急劇上升的水質(zhì)變化過(guò)程。

圖1 污水團(tuán)通過(guò)淮南石頭埠水站時(shí)溶解氧和電導(dǎo)率的變化

圖2、3反映了2007年太湖藍(lán)藻暴發(fā)期間沙渚水站監(jiān)視到的水中溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、總氮和總磷的濃度變化。

圖2 藍(lán)藻暴發(fā)期間水中溶解氧和高錳酸鹽指數(shù)的變化

圖3 藍(lán)藻暴發(fā)期間水中總氮和總磷的變化

2.3 重大自然災(zāi)害預(yù)警

2008年四川汶川特大地震發(fā)生后，中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站通過(guò)水站遠(yuǎn)程查看災(zāi)區(qū)水質(zhì)狀況，將災(zāi)區(qū)7個(gè)水站的監(jiān)測(cè)頻次由原來(lái)的4 h一次調(diào)整為2 h一次，并將災(zāi)區(qū)水質(zhì)變化的情況及時(shí)向國(guó)務(wù)院抗震救災(zāi)總指揮部上報(bào)，每天在公眾網(wǎng)上發(fā)布自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，為穩(wěn)定災(zāi)區(qū)群眾人心發(fā)揮了重要作用。

2.4 重大國(guó)際活動(dòng)預(yù)警

2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間，利用分布在北京、天津、沈陽(yáng)、上海的水站對(duì)城市的飲用水源實(shí)施嚴(yán)密監(jiān)控，每日以《奧運(yùn)城市地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)專報(bào)》形式上報(bào)環(huán)保部，為保障奧運(yùn)期間飲水安全提供了技術(shù)保障。同樣的應(yīng)用還發(fā)生在上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)和深圳大運(yùn)會(huì)期間。

3 國(guó)家水站運(yùn)行管理存在的問(wèn)題

國(guó)家地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)在10年的建設(shè)和運(yùn)行中取得了許多經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，需要進(jìn)一步完善和改進(jìn)。

3.1 保障設(shè)施建設(shè)投入不足

由于水站位置所在地均距離城市較遠(yuǎn)，電力、通訊等方面的基礎(chǔ)條件較差，電壓不穩(wěn)、通訊信號(hào)不好，嚴(yán)重影響著水站的穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)傳輸。有些地方水文水情條件不好，水位高低變化、河道左右擺動(dòng)以及洪水和冰凌的影響，都會(huì)導(dǎo)致采水系統(tǒng)無(wú)法正常工作，影響水站運(yùn)行。

3.2 儀器設(shè)備配置不全面

受當(dāng)初建站條件的限制，已建水站項(xiàng)目比較單一，多數(shù)只配置了五參數(shù)、高錳酸鹽指數(shù)和氨氮，影響水質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)和預(yù)警預(yù)報(bào)工作的開(kāi)展，需要根據(jù)水質(zhì)功能與潛在特征污染物增加相關(guān)儀器的配置，如重金屬、石油類、有機(jī)物等有毒有害項(xiàng)目。有些儀器設(shè)備的測(cè)定結(jié)果與常規(guī)監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)存在系統(tǒng)誤差，如總氮、總磷與葉綠素等，使其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的使用受到限制。

3.3 執(zhí)行管理制度不到位

有些托管站受經(jīng)濟(jì)利益的影響，對(duì)儀器的易耗品更換不及時(shí)；有些運(yùn)維人員沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行日監(jiān)視、周核查、月比對(duì)的質(zhì)控要求；執(zhí)行管理制度要求不到位也嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.4 運(yùn)維人員技術(shù)與管理水平有待提高

水站地處偏遠(yuǎn)、工作條件艱苦，有些水站人員編制少，使用聘用人員，水站運(yùn)行維護(hù)人員不能相對(duì)固定，導(dǎo)致對(duì)水站的維護(hù)不到位，造成系統(tǒng)達(dá)不到長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的要求。有些水站由于領(lǐng)導(dǎo)重視程度不夠，不鼓勵(lì)支持運(yùn)維人員參加相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，致使水站的儀器設(shè)備不能得到適當(dāng)?shù)木S護(hù)保養(yǎng)，無(wú)法保障系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5 管理機(jī)制還需進(jìn)一步完善

現(xiàn)有的管理模式存在許多弱點(diǎn)和缺陷。

(1)缺乏獎(jiǎng)勵(lì)與懲處的機(jī)制與措施。有些水站受氣候、水情條件的影響，長(zhǎng)期停止運(yùn)行；有些水站系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題后，托管站不能積極主動(dòng)地解決問(wèn)題，存在拖、等、要的現(xiàn)象；無(wú)論系統(tǒng)運(yùn)行率高低，各水站的運(yùn)行費(fèi)用是固定統(tǒng)一的，沒(méi)有采取獎(jiǎng)優(yōu)懲劣的措施和手段來(lái)調(diào)動(dòng)大家的工作積極性[4]。

(2)運(yùn)行費(fèi)用額度變更困難。現(xiàn)行每個(gè)水站的運(yùn)行經(jīng)費(fèi)自2002年起至今10年沒(méi)有調(diào)整。除儀器零配件、試劑、燃油、水電等價(jià)格上漲因素外，自2009年國(guó)家水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)發(fā)布實(shí)施后，現(xiàn)行的運(yùn)營(yíng)公司對(duì)水站進(jìn)行每年2次的定期維護(hù)，無(wú)法保證系統(tǒng)的運(yùn)行完好率，需要進(jìn)一步加大運(yùn)行費(fèi)用的投入。工作經(jīng)費(fèi)的不足嚴(yán)重影響了各方工作的主動(dòng)性與積極性。

(3)沒(méi)有固定的資金支撐儀器設(shè)備的更新。目前執(zhí)行的《管理辦法》中已經(jīng)明確，國(guó)家水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置的儀器設(shè)備使用年限為8年。但在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中，大部分水站到使用年限后，沒(méi)有固定的資金支撐儀器設(shè)備的更新，需要重新申請(qǐng)資金并根據(jù)資金批復(fù)的額度制定儀器設(shè)備的更新計(jì)劃，無(wú)法保證適時(shí)更新。

(4)存在重儀器輕系統(tǒng)、重?cái)?shù)據(jù)測(cè)試輕基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)象。在水站的運(yùn)行管理中，大家更多地關(guān)注儀器運(yùn)行是否穩(wěn)定、監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確與否，忽略了對(duì)水站的基礎(chǔ)設(shè)施(采水、配水、通訊、系統(tǒng)集成技術(shù)甚至站房)的改造與更新管理。再先進(jìn)的儀器如果沒(méi)有好的集成也無(wú)法得到準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)。

4 完善國(guó)家水站運(yùn)行管理的對(duì)策建議

4.1 開(kāi)發(fā)協(xié)同軟件，實(shí)現(xiàn)水站運(yùn)維的信息化和規(guī)范化管理

自動(dòng)監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了海量的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)的QA/QC工作沒(méi)有做好，將出現(xiàn)大量無(wú)法取舍的數(shù)據(jù)。因此有必要開(kāi)發(fā)和使用保障水站運(yùn)行和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的協(xié)同軟件，統(tǒng)一規(guī)范對(duì)水站的運(yùn)行維護(hù)和質(zhì)量控制措施的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)對(duì)水站運(yùn)維管理的信息化。同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制工作，明確自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的審核責(zé)任與存入數(shù)據(jù)庫(kù)的程序，保證存入數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)都是準(zhǔn)確有效的。

4.2 開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)分析軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境水質(zhì)的預(yù)警預(yù)測(cè)

環(huán)境監(jiān)測(cè)就是對(duì)特定污染物進(jìn)行濃度測(cè)試并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和運(yùn)用，環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的全過(guò)程是“測(cè)取數(shù)據(jù)-解釋數(shù)據(jù)-運(yùn)用數(shù)據(jù)”的完整過(guò)程。目前自動(dòng)監(jiān)測(cè)得到的大量數(shù)據(jù)多被束之高閣，沒(méi)有得到充分的分析和利用。因此迫切需要開(kāi)拓?cái)?shù)據(jù)綜合分析能力，研究利用各種數(shù)學(xué)模型對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找尋不同污染物濃度變化之間的相互聯(lián)系，確立水質(zhì)可能出現(xiàn)變化的閾值點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)水站對(duì)環(huán)境水質(zhì)預(yù)警預(yù)測(cè)的功能。使用這樣的分析軟件可以及時(shí)對(duì)獲取的第一手?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，從數(shù)據(jù)中揭示出主要污染源、污染物排放規(guī)律及污染負(fù)荷年變化特征和環(huán)境質(zhì)量時(shí)空變化規(guī)律，繼而為管理部門(mén)評(píng)估環(huán)境管理政策措施是否到位、成效是否明顯、環(huán)境效益如何等提供有力的技術(shù)支持。

4.3 完善《管理辦法》，保障水站的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行

隨著國(guó)家水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的不斷完善和監(jiān)測(cè)管理理念的提升，現(xiàn)行的《管理辦法》已經(jīng)不能完全滿足目前國(guó)家對(duì)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理，因此有必要在總結(jié)前期管理與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善。從機(jī)制上解決目前國(guó)家水站運(yùn)行管理中存在的儀器更新、設(shè)施養(yǎng)護(hù)、經(jīng)費(fèi)保障、人員素質(zhì)以及規(guī)范化管理的問(wèn)題，達(dá)到提升已建水站的監(jiān)測(cè)功能、保證國(guó)家地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)經(jīng)過(guò)10年的建設(shè)，已經(jīng)覆蓋了全國(guó)主要流域的重要河段，在掌握水環(huán)境質(zhì)量變化、監(jiān)視水質(zhì)水情以及污染防控方面起到了重大的作用，對(duì)提升環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)能力具有重要意義。如何保障國(guó)家地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，充分使用好自動(dòng)監(jiān)測(cè)帶來(lái)的海量數(shù)據(jù)，是今后面臨的新課題。

[1] 李軍，陳程.總氮總磷在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的現(xiàn)狀與問(wèn)題[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2013(2)：156-158.

[2] 李軍，王普力.高錳酸鹽指數(shù)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的現(xiàn)狀與問(wèn)題[J].環(huán)境污染與防治，2009，31(8)：88-89.

[3] 張苒，周純.水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)理念更新的探討.環(huán)境監(jiān)測(cè)科技新進(jìn)展-第十次全國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)學(xué)術(shù)論文集[C].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011:893-896.

[4] 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.國(guó)家地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)站運(yùn)行管理辦法[Z].2007.