嚴(yán)楊

甘肅省金昌生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 甘肅金昌 737100

在對水環(huán)境的現(xiàn)狀及變化規(guī)律進(jìn)行分析，進(jìn)而進(jìn)行保護(hù)時(shí)，需要水質(zhì)監(jiān)測的數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)。但要想運(yùn)用人工的方法，實(shí)時(shí)地監(jiān)控水環(huán)境的質(zhì)量變化，可以說是非常困難的。進(jìn)行全時(shí)段對水環(huán)境質(zhì)量變化監(jiān)測是能夠控制水污染的基礎(chǔ)，也是保護(hù)水資源的一個(gè)必要手段，僅靠人力的方式不但消耗了大量的資源，對水質(zhì)監(jiān)測的工作人員也是一種挑戰(zhàn)。所以，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的出現(xiàn)極大地減少人力物力的消耗，為找出水質(zhì)變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸做出了巨大的貢獻(xiàn)。

一、水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的概述及應(yīng)用價(jià)值分析

(一)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的概述

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)是一套以自動(dòng)分析儀器為核心，跨越多種專業(yè)學(xué)科，運(yùn)用現(xiàn)代傳感、自動(dòng)控制、自動(dòng)測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、相關(guān)的分析軟件以及通信網(wǎng)絡(luò)所組成的一個(gè)綜合性的在線自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的歷史極為悠久，最早可追溯到20世紀(jì)80年代，但我國的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的起步是較晚的，主要的監(jiān)測項(xiàng)目為常規(guī)五參數(shù)、氨氮、有機(jī)碳數(shù)等，在飲用水源地水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)增加了對磷、氮、葉綠素等的監(jiān)測，不但減少了水質(zhì)監(jiān)測人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還加強(qiáng)了水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的精密度。自動(dòng)化的方式，能夠?qū)λ媪黧w進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并預(yù)測，對水源的污染情況進(jìn)行預(yù)測，水質(zhì)監(jiān)測人員便可以根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)決定是否加強(qiáng)改善的力度，進(jìn)而降低跨區(qū)域污染的發(fā)生。還可以將水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)測量出的數(shù)據(jù)與手工監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，以此來調(diào)節(jié)自動(dòng)化檢測系統(tǒng)的精準(zhǔn)度，使自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能更加精準(zhǔn)。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)還可以監(jiān)測手工無法監(jiān)測到的位點(diǎn)，通過實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，搭建起一個(gè)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與共享。近年來，我國的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站也逐步建立起來，遍布我國的各個(gè)角落。

(二)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

首先，采用自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)能夠解決設(shè)備龐大，無法帶出戶外，需要采樣后，將樣品運(yùn)送到專門的檢測實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測，從采集水到監(jiān)測的過程往往需要很長時(shí)間，且檢測的結(jié)果由于人為因素的存在，也可能會(huì)出現(xiàn)這樣那樣不可避免的誤差。自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)就可以有效地解決這些問題，因?yàn)樽詣?dòng)監(jiān)測儀器設(shè)備相對簡單、便于攜帶與使用，可以在現(xiàn)場進(jìn)行，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及自動(dòng)化測量的技術(shù)來監(jiān)測，既提高了效率，也避免了樣品運(yùn)輸途中造成的誤差。在測量后能夠?qū)y量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)測的工作人員，檢測人員便可以通過這些數(shù)據(jù)，開展相關(guān)的水環(huán)境保護(hù)工作以及水污染防治工作，對水環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測工作提供了極大的便利。

其次，水環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)在發(fā)展中吸納了眾多的新型技術(shù)，能測量水樣當(dāng)中更多的指標(biāo)，例如，水流的流速、水位的高低、水樣的溫度、水樣的酸堿度、水樣的濁度等，并能夠?qū)Ω黜?xiàng)指標(biāo)含量進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合與分析，比對各個(gè)月份同一流域的水質(zhì)，進(jìn)而能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)水資源的污染問題，避免較大的水資源短缺問題。

最后，水質(zhì)的監(jiān)測工作是長期的，也是全面的。水質(zhì)監(jiān)測的結(jié)果會(huì)出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的積累，這些水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)就可以通過自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸給相關(guān)的負(fù)責(zé)人以及環(huán)境保護(hù)中心，這樣就能夠達(dá)到對水質(zhì)全時(shí)段的監(jiān)控。而且，像一些偏僻的支路河流，就可以通過建立無人的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站點(diǎn)，自動(dòng)進(jìn)行檢測并數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，這樣不但減少了資源的浪費(fèi)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對各個(gè)地區(qū)的水資源進(jìn)行檢測，做到全面覆蓋。

二、自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的特點(diǎn)

自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)與傳統(tǒng)的手工監(jiān)測水質(zhì)的特點(diǎn)不同，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)的連續(xù)、自動(dòng)監(jiān)測，以及數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)傳輸，環(huán)境保護(hù)中心可以隨時(shí)查詢到所有自動(dòng)監(jiān)測站點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)。解決了手工監(jiān)測周期長，勞動(dòng)強(qiáng)度大，數(shù)據(jù)傳輸速度慢等問題。

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測也轉(zhuǎn)變了我國環(huán)境治理的被動(dòng)局面，能夠?qū)λh(huán)境污染做出預(yù)判，在水資源污染情況到達(dá)一個(gè)臨界值時(shí)，便會(huì)向水質(zhì)檢測人員發(fā)出信號進(jìn)行警告，檢測人員便可以查找水質(zhì)污染的源頭，并對排放污水廢水的人實(shí)行一定的措施，禁止其在排放具有污染性的水資源，從而防患于未然，充分體現(xiàn)出了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)越性，以及水利部門水量水質(zhì)綜合管理的可行性。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)還能夠加強(qiáng)全國水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)一體化的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全國水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的大聯(lián)合，在線查詢、分析、計(jì)算等，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)單位之間水質(zhì)信息的共享，尋找到各個(gè)地區(qū)之間水質(zhì)監(jiān)測的差距，實(shí)現(xiàn)對全流域水環(huán)境的綜合評價(jià)，為未來的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

三、水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境保護(hù)中的具體運(yùn)用

(一)地表水水質(zhì)監(jiān)測

“十三五”時(shí)期，我國已經(jīng)初步建立了國控地表水?dāng)嗝娴乃|(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站，其重點(diǎn)工作就是監(jiān)測地表水、地面流域的水質(zhì)情況。從目前的情況來看，我國的水質(zhì)監(jiān)測工作已經(jīng)大量應(yīng)用了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，步入“十四五”時(shí)期后，我國將新增設(shè)將近兩千個(gè)國控地表水監(jiān)測斷面，重要的河流、湖泊等位置都要建立水質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測站。優(yōu)先采用自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可見我國對水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測領(lǐng)域的重視。

(二)排污口污水監(jiān)測

水資源污染情況的主要原因就是我們向河流中排放了大量的污水，導(dǎo)致水資源本身的凈化能力減弱。所以對于污水排放的監(jiān)測是刻不容緩的。在人工監(jiān)測污水排放的過程當(dāng)中，工作人員往往不能實(shí)時(shí)地監(jiān)控河流附近的污水排放情況，而且相關(guān)的工作人員較少，無法在監(jiān)測時(shí)間不足的狀態(tài)下掌控企業(yè)污水排放的信息等。針對這些問題，我們應(yīng)用自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)就可以解決，因?yàn)樽詣?dòng)監(jiān)測技術(shù)可以實(shí)時(shí)地對污水流量進(jìn)行監(jiān)測，尋找到污染源，做到對企業(yè)排放污水的狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控，還可以遠(yuǎn)程控制污水排放的閥門，當(dāng)企業(yè)拖欠污水費(fèi)或不繳納排污費(fèi)時(shí)，我們就可以利用自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，將閥門關(guān)閉。

(三)飲用水水質(zhì)監(jiān)測

飲用水的水質(zhì)是人們關(guān)注的重點(diǎn)，因?yàn)轱嬘盟乃|(zhì)關(guān)系到人們的健康以及社會(huì)的和諧發(fā)展。水是人類的生命之源，是人類賴以生存的必需物質(zhì)。人類所需水的含量僅次于氧氣，但不是所有的水都能夠叫做飲用水。我國目前對于飲用水的監(jiān)測也應(yīng)用了自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)λ械纳锒拘?、色素渾濁度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，水質(zhì)中的各種相關(guān)參數(shù)都能夠被較好地管理與掌握，各項(xiàng)指標(biāo)都能夠?qū)崿F(xiàn)全程精準(zhǔn)把控。并且，水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)還可以借助視頻及數(shù)字等的信息傳輸技術(shù)，不但能夠保證水質(zhì)監(jiān)測工作的完整性，同時(shí)也能夠大大提升相關(guān)環(huán)保部門的監(jiān)管能力。

四、水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境保護(hù)當(dāng)中存在的問題

近年來，我國的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)不斷地發(fā)展進(jìn)步，但一些相關(guān)技術(shù)仍然不夠成熟。技術(shù)的更新不是一蹴而就的，需要根據(jù)我國的國情做出與我國水資源相符合的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)，不能急于求成。目前，國內(nèi)的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)存在的問題有：

(一)運(yùn)行維護(hù)成本較高，資金投入不足

我國對水資源的保護(hù)是極為重視的，為了能夠獲取更加準(zhǔn)確的水質(zhì)監(jiān)測信息，就需要設(shè)立較多的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站，放置若干個(gè)水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備。

我國投入在水環(huán)境保護(hù)當(dāng)中的資金，在前期水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的過程中，主要用于采購這些儀器設(shè)備，花費(fèi)了較高的成本。導(dǎo)致后面的發(fā)展資金不足，以生活污水為例，由于資金的不足，導(dǎo)致目前的水利配套設(shè)備極不完善，設(shè)備建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)也極低，一些基礎(chǔ)的設(shè)施已經(jīng)用了許多年，普遍存在老化現(xiàn)象，導(dǎo)致生活污水無法合理凈化排放，一些地區(qū)存在重建輕管等問題。提到管理問題，我們在建立自動(dòng)監(jiān)測站的后期，必須要安排一些專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)這些儀器的定期維護(hù)，這對于水資源的保護(hù)也是一筆不小的預(yù)算支出。

(二)技術(shù)水平要求高，人員專業(yè)素養(yǎng)有待提高

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測的設(shè)備投入資金都很大，只有經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的管理人員才能夠保證設(shè)備的安全，存在一些工作人員理論知識掌握不到位就上崗的問題。因此各類人員都應(yīng)該按照要求參加有關(guān)專業(yè)知識和資格的培訓(xùn)，具有能夠獨(dú)立操控水質(zhì)檢測設(shè)備能力才能上崗工作，工作后也必須要對水質(zhì)監(jiān)測人員進(jìn)行定期的專業(yè)培訓(xùn)，嚴(yán)格要求他們進(jìn)行定期的維護(hù)、校正以及清理。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或異樣的情況時(shí)，水質(zhì)監(jiān)測人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并判斷出問題原因，嚴(yán)重時(shí)報(bào)告給有關(guān)維修部門進(jìn)行維修，減少損失。水質(zhì)監(jiān)測人員對于數(shù)據(jù)也要有敏銳的感覺，因?yàn)楸O(jiān)管人員需要比對監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性。

由于水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)對管理人員的要求很高，工作地點(diǎn)也較為偏遠(yuǎn)，離市區(qū)較遠(yuǎn)。因此各地區(qū)的環(huán)?？偩忠矐?yīng)給予管理人員相關(guān)福利，使管理人員能夠盡職盡責(zé)。對水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)也應(yīng)實(shí)行分級管理的方式，省界斷面的站點(diǎn)可以由總站點(diǎn)管理，位于市界斷面的站點(diǎn)可以由省站管理，以此類推。雖然水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)與人工監(jiān)測相比有著許多的優(yōu)勢，但是由于目前我國的技術(shù)條件的限制，該檢測系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用在一些方面仍然會(huì)受到限制。對于水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果的分析、數(shù)據(jù)的處理等，也需要相關(guān)的技術(shù)監(jiān)測人員具備較強(qiáng)的技術(shù)水平。

(三)系統(tǒng)本身運(yùn)行不穩(wěn)定，環(huán)境要素影響嚴(yán)重

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)對環(huán)境的要求極高，因?yàn)楸O(jiān)測系統(tǒng)需要利用分光光度法，這種方法對水質(zhì)的要求高，惡劣天氣、水流的沖擊、水中的雜質(zhì)以及水中的生物都會(huì)對水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成一定的干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的偏移，并且會(huì)導(dǎo)致最終的自動(dòng)監(jiān)測結(jié)果存在較大誤差，監(jiān)測結(jié)果變得毫無價(jià)值，其不能保證準(zhǔn)確性與科學(xué)性，很難為水環(huán)境的保護(hù)工作開展提供參考。因此，在地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測儀器安裝時(shí)，可以針對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，以及監(jiān)測斷面情況，修改儀器的設(shè)定，增強(qiáng)儀器對惡劣環(huán)境的適應(yīng)性，避免因?yàn)榄h(huán)境影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)產(chǎn)生的巨大誤差。

五、對水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的建議

(一)完善監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

我國獨(dú)特的地理環(huán)境，導(dǎo)致每一個(gè)河流水域的敏感區(qū)域以及監(jiān)測的重點(diǎn)都有所不同。所以，對于不同的水域，我們就要建立起對應(yīng)水域的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，尤其是對各個(gè)地區(qū)飲用水水資源的監(jiān)管，是重中之重。同時(shí)，要合理安排各個(gè)自動(dòng)監(jiān)測站的站點(diǎn)分布，加強(qiáng)監(jiān)測的靈敏度，避免對同一水源出現(xiàn)重復(fù)監(jiān)測或該水源無人監(jiān)測的問題，進(jìn)而避免資源的浪費(fèi)，以及不必要的經(jīng)濟(jì)支出，為后期水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測的維修與保護(hù)奠定了良好的基礎(chǔ)，為更加全面掌握水質(zhì)信息提供技術(shù)支持。

(二)建設(shè)水質(zhì)信息系統(tǒng)

如今，“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的普及，讓我們的生活更加便利，也為我國的水質(zhì)檢測技術(shù)提供了幫助，利用“大數(shù)據(jù)”的技術(shù)，建立起一個(gè)統(tǒng)一的水質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫，讓生態(tài)環(huán)境局能夠?qū)θ珖乃Y源保護(hù)情況進(jìn)行了解，統(tǒng)計(jì)出一段時(shí)間以來該區(qū)域水質(zhì)的波動(dòng)變化情況，提出與該地區(qū)水質(zhì)相符合的保護(hù)水資源制度，進(jìn)而提高工作效率，為下一步水環(huán)境保護(hù)的相關(guān)政策進(jìn)行合理規(guī)劃。

(三)加強(qiáng)質(zhì)控工作

水環(huán)境的保護(hù)是一項(xiàng)長期的工作，不可松懈怠慢，為了提高水環(huán)境的保護(hù)效果，國家應(yīng)建立規(guī)范的質(zhì)量檢測控制方案，對水質(zhì)進(jìn)行維護(hù)與巡查，統(tǒng)一規(guī)范水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)管理，建立起完善的水質(zhì)監(jiān)測規(guī)程。對于各個(gè)崗位的工作人員也要明確自己的責(zé)任，分工明確，派遣專業(yè)人員定期對儀器設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，儀器應(yīng)清晰表明維護(hù)時(shí)間，所需要的化學(xué)試劑應(yīng)妥善管理保存，謹(jǐn)防污染試劑，配置及使用也應(yīng)有明確標(biāo)識，防止因試劑問題而影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量及精確度。

(四)監(jiān)控日常運(yùn)行質(zhì)量

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備的造價(jià)都是極高的，因?yàn)橹T多因素的分解及降解，部分自動(dòng)監(jiān)測的儀器需要定期更換內(nèi)部的溶液，待使用的標(biāo)準(zhǔn)溶液也要妥善保管，避免強(qiáng)光照射而氧化，最終失去溶液的利用率。

結(jié)語

近年來，我國建立的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站已經(jīng)為我們提供了許多精密的數(shù)據(jù)，為水環(huán)境保護(hù)做出了巨大的貢獻(xiàn)，為人們生活飲用水的安全發(fā)揮了極其重要的作用。將信息技術(shù)應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測工作中，是我國水環(huán)境保護(hù)的大趨勢。在相關(guān)規(guī)定的引導(dǎo)下，各地都加強(qiáng)了對水環(huán)境治理的重視，也加強(qiáng)了對水資源的保護(hù)，國家經(jīng)濟(jì)上的支持也讓各種新設(shè)備、新技術(shù)逐漸投入使用，相信在未來一段時(shí)間內(nèi)，還會(huì)有更多的新型設(shè)備投入使用，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)也會(huì)為水環(huán)境保護(hù)提供更多的保障。