福建省環(huán)境監(jiān)測中心站 黃志強 黃哲強 張 鑫

水樣的代表性是地表水水質(zhì)監(jiān)測的重要內(nèi)容。長期以來各地開展定點定時的水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測都是手工采樣的監(jiān)測（以下簡稱手工監(jiān)測），隨著自動監(jiān)測技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，水質(zhì)自動采樣監(jiān)測技術(shù)（以下簡稱自動監(jiān)測）的應(yīng)用也獲得較快的推進，其具有實時性強、頻次高、人為干擾少等優(yōu)勢[1]。手工監(jiān)測與自動監(jiān)測點位選擇對水文條件的要求是一致的，但在實現(xiàn)監(jiān)測的條件方面卻不同，手工監(jiān)測的實現(xiàn)受交通條件的制約，自動監(jiān)測除交通條件外，還必須有供電、通信網(wǎng)絡(luò)等條件，手工監(jiān)測要依河流斷面寬度和水深采不同泓線和深度的水樣，而自動監(jiān)測一般只采近岸的水樣。由于手工監(jiān)測在先，為配合手工監(jiān)測而建設(shè)的水質(zhì)自動監(jiān)測站（以下簡稱水站）的選址難免出現(xiàn)與手工斷面不一致的情況，而且水站取水點與斷面水質(zhì)也不會完全一致。

本文通過對福建省早期在九龍江北溪建設(shè)的五個水站的回顧性評價，探討水站選址的符合性注意細節(jié)及采水點水質(zhì)代表性的方法，以期在新的水站建設(shè)中保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性。

1 九龍江北溪5個水站地理位置及基本情況

本文選取的五個水站自上游至下游依次為龍巖雁石橋、漳平頂坊、華安西陂、北溪浦南、長泰洛濱站點。龍巖雁石橋水站及對應(yīng)手工斷面均處于自然河道上，如圖1-a所示。該水站在其手工斷面上游約1km處，中間沒有別的污染源和支流進入，而該水站上游百米處有水電站的出水口。

漳平頂坊水站處于自然河道上，但對應(yīng)手工斷面在其上游約2km處合溪電站的壩前，屬于庫區(qū)。兩岸都為山地，沒有支流及別的污染源進入，如圖1-b所示。

華安西陂水站取水點斷面與其手工斷面重合，位于西陂水電站庫區(qū)中段，上一梯級電站為小杞電站，與西陂電站尾水基本相接，水域周邊以丘陵山脈為主，沒有支流及別的污染源進入，如圖1-c所示。

北溪浦南水站取水點斷面與其手工斷面重合，上游1km兩岸村莊的生活廢水等主要通過各排澇溝排入北溪；上游3～4km為豐山工業(yè)區(qū)，如圖1-d所示。

長泰洛濱水站位于對應(yīng)手工斷面下游約300m，手工斷面上游為縣城及興泰工業(yè)區(qū)，縣城生活廢水進入西區(qū)污水廠處理后經(jīng)珠浦排洪閘（手工斷面上游800m）進入水體，興泰工業(yè)區(qū)廢水經(jīng)東區(qū)污水處理廠處理后進入石崗排澇渠（手工斷面上游4～5km）后流入水體，上游3～4km處有造紙（再生）企業(yè)處理后的廢水進入水體，上游100m處還有古農(nóng)農(nóng)場的生活生產(chǎn)廢水主要通過古農(nóng)高排渠進入水體。下游內(nèi)沿岸主要為村莊和農(nóng)田，1.5km后匯入九龍江北溪干流。長泰洛濱水站地理位置圖詳見圖1-e。

圖1 各站點以及相應(yīng)常規(guī)采樣斷面地理位置示意圖

2 研究方法

2.1 監(jiān)測內(nèi)容

監(jiān)測項目選擇：環(huán)境管理主要考核項目、在環(huán)境中易波動的項目，采用手工監(jiān)測方法，具體項目和監(jiān)測方法見表1。

表1 評價監(jiān)測項目及方法

各水站的監(jiān)測點是在水站上、下游河段一定范圍內(nèi)選擇。我們分別在各水站取水點處設(shè)置1個采樣點，并在取水?dāng)嗝嫣?、取水?dāng)嗝嫔嫌?00m （龍巖雁石橋站點由于地理環(huán)境限制，設(shè)在取水?dāng)嗝嫔嫌?0m）處、下游100m處以及對應(yīng)手工斷面處依河段寬度和水深按《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T91-2002）分別設(shè)置采樣點，為保證評價數(shù)據(jù)量，個別站位適當(dāng)加密。

各站點于枯水期（2014年1月～2月）及豐水期（2014年8月）分別連續(xù)監(jiān)測三天，每天監(jiān)測一次。

2.2 評價分析方法

以所選監(jiān)測斷面平均值（或采樣點所在斷面平均值）為參照，計算相對誤差，大于 10%為超標[2]，并統(tǒng)計超標的個數(shù)比例評價代表性。

3 監(jiān)測結(jié)果及分析

3.1 取水點代表性監(jiān)測結(jié)果分析

代表性評價監(jiān)測結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計分析形成相對誤差分布圖，詳見圖2~圖6。

圖2 龍巖雁石橋站點誤差匯總圖

圖3 漳平頂坊站點誤差匯總圖

圖4 華安西陂站點誤差匯總圖

圖5 北溪浦南站點誤差分布圖

圖6 長泰洛濱站點誤差匯總圖

由各水站相對誤差分布圖（圖2~圖6）分析：

（1）龍巖雁石橋水站取水點與其斷面平均水質(zhì)相對誤差在-10%～10%范圍內(nèi)的個數(shù)比例為100%，其余4個站點也都在80%以上，表明各水站取水點水質(zhì)能較好地代表其斷面的平均水質(zhì)。

（2）除華安西陂水站取水點與周邊水域平均水質(zhì)相對誤差在-10%～10%范圍內(nèi)的個數(shù)比例小于80%外，其余4個水站都在80%以上，表明龍巖雁石橋、漳平頂坊、北溪浦南、長泰洛濱4個水站各自取水點水質(zhì)能大致代表周邊水域平均水質(zhì)。

華安西陂水站取水點水質(zhì)較其周邊水域的平均水質(zhì)好，而且存在較大差別，不能完全代表周邊水域的平均水質(zhì)。通過分析，主要原因：一是該區(qū)域水體均勻性差，存在分層現(xiàn)象，中下層的水質(zhì)較渾濁，而水站取水點處于上層（水面下0.5m），水質(zhì)較清澈；二是由于采樣前數(shù)天大量降雨，導(dǎo)致水質(zhì)懸浮物增加，加劇了水體分層的濃度差異。該河段水質(zhì)分布表明，若將該水站取水點往河中央移動并增加取水深度，能更好地代表其周邊水域的平均水質(zhì)。

（3）水站取水點出現(xiàn)相對誤差超±10%的項目主要是氨氮和總磷，氨氮以正超差為主，總磷以負超差為主。有研究表明，流動河道中氨氮含量大小與懸浮物沒有明顯相關(guān)性[3]，本研究表明，河道近岸的氨氮濃度會大一些；總磷負超差與總磷在河道中分布有關(guān)，特別是受懸浮物吸附沉淀的影響[4]。水站取水點多數(shù)是近岸，且采的是表層水樣，而河道中、下層懸浮物高，相對的總磷含量也高些。

3.2 水站取水點與手工監(jiān)測斷面比較分析

由于西陂站和浦南站自動監(jiān)測取水點與手工監(jiān)測在同一斷面，其結(jié)果與上文斷面評價相同。

研究表明，龍巖雁石橋、漳平頂坊、長泰洛濱3個水站取水點水質(zhì)與各自站點對應(yīng)的手工常規(guī)監(jiān)測斷面平均水質(zhì)不一致，不能代表手工常規(guī)斷面的平均水質(zhì)。具體分析如下：

3.2.1 龍巖雁石橋站點。水站取水點與手工斷面各項目平均水質(zhì)相對誤差都有超過控制誤差值，枯水季節(jié)尤為明顯，主要分布在高錳酸鹽指數(shù)、總磷、氨氮和總氮項目，其中枯水期超差比例較多。表明該站點與對應(yīng)的手工斷面平均水質(zhì)存在明顯差別，不能代表手工斷面的水質(zhì)。

產(chǎn)生這種差別主要是由于該水站上游100m為水電站出水口，水流湍急，而且水電站出水都是中下層水。而手工段面在該水站下游約1km處，水體流態(tài)穩(wěn)定，水質(zhì)懸浮物減少，干擾測定的因素減少，溶解氧也恢復(fù)。

3.2.2 漳平頂坊站點。水站取水點與手工斷面平均水質(zhì)相對誤差超過控制誤差限值的現(xiàn)象主要在豐水期，而且都是負超差。

由于頂坊手工常規(guī)監(jiān)測斷面位于合溪水電站壩前，漳平頂坊水站在其下游約2km處，被水電站大壩攔截的水體放水流動至下游約2km的漳平頂坊水站處，水質(zhì)得到很大的改善?？梢娝救∷c水質(zhì)受水電站是否發(fā)電放水影響，水站取水點應(yīng)避開水電站的大壩，如果距離較近，設(shè)在壩前或壩后都不合適。

3.2.3 長泰洛濱站點。水站取水點與手工斷面平均水質(zhì)相對誤差超過控制誤差限值的現(xiàn)象發(fā)生在氨氮和總磷項目上，而且以負超差為主，無豐、枯水期區(qū)別。

長泰洛濱手工常規(guī)監(jiān)測斷面的水質(zhì)受上游近距離匯入的廢水影響，主要是農(nóng)場生活生產(chǎn)廢水和污水廠處理后廢水（詳見圖1-e），而且這兩股廢水的量都比較大，故水質(zhì)較差。長泰洛濱水站取水點雖然位于手工常規(guī)監(jiān)測斷面下游約 300m處，距離不遠，但是水體經(jīng)流動混合，水質(zhì)比上游的手工常規(guī)斷面還是發(fā)生了一定程度的好轉(zhuǎn)。因此，水站取水點應(yīng)避開廢水污染源，距離以足夠遠為宜。

4 結(jié)論與建議

4.1 代表性是水質(zhì)監(jiān)測關(guān)鍵要求之一，研究表明，在不同形式河道上水站取水點的斷面代表性都有較好的一致性，但相對于其上下游一定范圍的河段，代表性可能下降。當(dāng)水站選址確定后，為了取得代表水樣，應(yīng)當(dāng)做河段代表性分析，從中選擇較好的取水點。

4.2 河流水體不均勻性是客觀存在的，福建河網(wǎng)中上游段有大量的水電站，減緩了水流速度，滯留了下層水體，使水質(zhì)發(fā)生變化。當(dāng)前普遍選用的取水點設(shè)在表層0.5～1m范圍內(nèi)，主觀上強調(diào)了形式的一致性，但限制了水樣的代表性。為實現(xiàn)較好的代表性，除了避免河床對水質(zhì)影響而將選擇向中線靠近外，建議結(jié)合斷面評價，選擇具有代表性的采水深度。也可以設(shè)計多層分配采水裝置，以滿足水樣的代表性。

4.3 在評價項目的選擇上，如果該項目濃度在河流上基本穩(wěn)定不變（如電導(dǎo)率），則隨意選擇取水點也不影響，對評價沒起到作用。所以必須選擇性質(zhì)不穩(wěn)定、濃度可能波動的項目，本研究表明，氨氮、總磷是主要考慮的項目，其次是高錳酸鹽指數(shù)和總氮。

4.4 為了保持手工常規(guī)監(jiān)測斷面監(jiān)測信息的延續(xù)性，對應(yīng)的水站選址就盡可能與常規(guī)斷面一致。如果水站建設(shè)受限于電源、網(wǎng)絡(luò)通訊，通過增加投資還是可能解決的，但遇到水電站或水電站庫區(qū)，要注意：一是如果常規(guī)斷面在水電站出水下游方向，水站不宜在水電站出水近處，至少要在1km以外設(shè)站；二是如果常規(guī)斷面在水電站庫區(qū)壩內(nèi)，水站選址不宜在壩下，即便水流已經(jīng)平穩(wěn)，但水質(zhì)已經(jīng)不同。

4.5 對應(yīng)于常規(guī)監(jiān)測斷面建設(shè)的水站，目的是為了保持監(jiān)測數(shù)據(jù)的一致性和歷史延續(xù)性，并加強適時監(jiān)控的功能。在常規(guī)斷面受排污口影響的情況下，水站選址采取避開排污口的形式已使其站位性質(zhì)產(chǎn)生了變化。建議還是與常規(guī)斷面靠近，尋求或推動當(dāng)?shù)卣卫砦鬯?，達到監(jiān)測斷面監(jiān)控污染的目的。

[1]蔡同鋒,張艷艷.環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)綜述[J].污染防治技術(shù),2010(6):87-90.

[2]中華人民共和國國家環(huán)境保護標準 環(huán)境保護部發(fā)布.地表水自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）[A]

[3]呂克仙.不同環(huán)境水體中懸浮物與氨氮含量的相關(guān)性分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2015(2): 72, 77.

[4]李大鵬,黃勇,李勇,潘楊.沉積物擾動持續(xù)時間對懸浮物中磷形態(tài)數(shù)量分布的影響[J].環(huán)境科學(xué),2012(2): 379-384.