水質監測創新應用研究

□張 穎（河南省信陽水文水資源勘測局）

0 引言

近年來，水質在水環境監測和評價工作方面一度得到重視。它在生活飲用水、工業用水和漁業用水上都有著不同的嚴格標準。隨著近年來人類活動的頻繁和水質自身的機制變化，水的性質和組織發生了改變，嚴重降低了水的使用價值，甚至危害了人體健康。水質監測已經在許多相關行業開展并應用起來。

水質監測是十分浩大的工程，不僅投資大，所需人力、物力和財力大，并且實施過程工序復雜繁瑣，而監測設備還必須具備前沿的技術和方法上的要求。在這樣的情形下，技術人員經過分析問題尋求新方法，摸索新的技術、方法并且得以應用和研究，使得水質監測走上高效有成果的道路。

1 水質監測創新技術方法的應用和研究成果

為了借鑒更多的經驗和方法結論，下面簡要分析一下關于新技術方法的應用和研究成果。

1.1 歷年監測管理方式上的改進

針對許多地區出現的水源保護區劃分界限不清使得水質管理發生混亂污染的問題，仔細分析可知，封閉性的水源地和多功能的水源地都有著其自身的特點和難度；前者相對管理簡易，但遇到河流型的水源，影響了運輸行業的運作，可移動船只的惡意非法排放污染，監測難度之大可想而知；后者多為與經濟利益相關的問題，若是影響建房別墅或者旅游景點的運營，監測也是很難插手的。這就是單一粗糙管理方式的弊端。

因此，自2007年起，國務院出臺了《全國城市飲用水安全保障規劃》，其中重點規劃了各個專項領域的政策，彌補了不同領域單一管理的漏洞，使得各部門各司其職，各盡其用。另外，國家的財政部門還專門撥出了一批關于水質督察方面的經費，用以支持各個地區供水水質監管的精細工作，大力推進了水質監管部門的工作。

在學習先進和分析研究中，我國成功地實現了從單一的管理方式向全過程管理的轉化，粗放式的管理向精細化的過渡。另外，也將常態的管理延續到包括預警預案機制、應急處置機制和善后恢復機制三個機制的應急管理的方式上。

1.2 各種監測方法手段及其應用

1.2.1 水質監測物理方法及其應用

水質從本質層面的監測來說，就是根據其容易監測的物理性質進行相關的分析處理從而得到想要的數據和結果。

水有很多的物理性質，比如水溫、濁度、色度、臭味、殘渣、電導率和渾濁度。下面將簡單展開幾個方面的監測方案。

水溫，即水的溫度，一般常用水銀溫度計進行檢測。但是在專業的領域范圍，水溫監測得到了創新，很多企業和部門都會采用更為先進的設備，比如顛倒溫度計。它是由主溫表和副溫表兩個部分組成，其中主溫表負責水溫觀測，副溫表負責氣溫觀測。兩者相輔相成，可以根據環境溫度變化得到讀數。

濁度是水的渾濁程度。由于水中可能會混雜許多對人體有害的原微生物，因此對于水質的濁度也有嚴格的規范標準。一般采用的方法是目視比濁法，這個方法多應用于肉眼比較容易區別的雜質，精度并不是很高。而分光光度法可以稱為目視比濁法的進階階段，通過配比硫酸肼與六次甲基四胺聚合物進行反應制作產生的高分子聚合物作為參比濁度液，分別配于待測溶液和對照組中，便于分光計測出吸光度，間接得出濁度的相對比較。現在的檢測領域還會應用濁度儀，這是更加精確的方法，其工作原理是不同的濁度有相應的波長投射或散射。

色度。水中往往含有各種腐殖質、無機物或者有機物，或者是受工業廢水的影響，因此水的質量有時候可以經由色度來進行分析判斷。監測色度會應用到很多試劑和方法。這里比較常見的是鉑鈷比色法，這種標準溶液一般用氯鉑酸鉀和氯化鈷配比，有著嚴格的色度標準，可以通過水的顏色差異，肉眼分辨比色。不過該方法只適用于較清潔的地面水，應用的范圍依舊比較狹隘。而稀釋倍數法則可以解決殘余的問題，通過蒸餾水的稀釋至觀測不到顏色的次數，就可以確定倍數。

物理方案上的應用能夠簡單地檢測出水質的問題，是水質監測應用中的最優先手段。

1.2.2 水質監測化學方法及其應用

水的基本組成是氫原子和氧原子，這是從化學角度來分的。但現實中的水當然還會存在許多其他的物質，比如溶解在水中的氧氣、二氧化碳和硫化氫，還有少量的氮氣。甲烷以及稀有氣體氦氣。除此之外，還富含大量的離子和生源物質。

由于我國水質中離子總量總是呈現出不斷的動態增減變化和化學類型變更的存在，因此水質監測也會涉及到化學領域。水質的化學性質一直都有動態的變化趨勢，化學上的方法也隨之不斷的革新。

比如電化學分離法、離子色譜法和氣相色譜—質譜法等。這里將重點介紹一下比較新型的化學方法——化學發光分析法。這在專業領域中，還尚是一種比較新穎的方案，應用的原理是化學反應中發出的能量引起的光輻射效應。一般在有機物經過氧化氫、分子氧，次氯鹽酸的氧化劑中發生反應得到觀察現象。

通常應用的物質是魯米諾和過氧化草酸酯。前者具有很好的水溶性，易于合成，也是最早被應用的發光體系化學試劑之一；而后者的化學發光實用性比較強，是現在被廣泛應用的試劑。在近年來，還發現更多種類的化學發光物質，這些都在水質檢測得到了相應的應用。隨著現代科學技術的進步，高靈敏度的光電傳感器應運而生，又為現代的水質監測提供了更多的與化學發光相關的研究方案。

通過化學層面的調試方案，能夠創新出很多技術手段，他們憑借自身有效、實時和連續性的優點，能夠適應現代監測的需求而發展，并逐步在實際中進行應用。

1.2.3 水質監測生物方法及其應用

在水質檢測過程中，物理-化學方法固然能夠反映水質的好壞和進行評估分析，卻無法與現實中人們關注的身體健康和相關的生態系統相連接。另外，可以發現，水中的生物個體表現能夠反映水質的變化甚至具體到污染的程度。

隨著這些年科學技術的進步飛躍、生態學的進步與革新以及大學課堂中生物課程的開設。生物對于水質監測相關的技術也得到了一定的發展。下面來簡單介紹最為年輕的水質監測方案——生物檢測方法的一些實例。

1.2.3.1 生物群落法

根據水中的生物來進行間接的信息獲取，它們的群落結構、種類數量變化是作為參照得出數據的指標。利用五點采樣法、檢驗就可以得到一些具體的數據，用以評估水的水質狀況。

1.2.3.2 細菌學檢驗法

細菌作為一種微生物，能夠在很多環境中自然滋生。所以對水的細菌數和密度進行統計能夠得到一些情況分析。

1.2.3.3 水生生物的毒性試驗

在監測過程中。大量的實驗是不可避免的，在這里就需采取魚類和藻類作為實驗的對象，它們都是對水質敏感的對象，通過它們的中毒反應程度，可以有效地反映水質，達到測試水體是否符合標準的目的。

1.2.3.4 生產力測定法

測定水生植物光合作用后產生的凈光合作用產量以及葉綠素的含量情況得出水質的情況。還可以通過生態系統的食物鏈，來觀察污染物積累放大的程度和污染的分布區域，對于監測幫助良多。

1.2.3.5 微型生物監測法

也稱為PFU法,這是應用泡沫塑料作為人工基質，自己制作一個小型的生物群落，在培養基上進行觀測，從而測定各種參數和記錄變化的現象，用以評價水質的污染狀況。

近年來，還應用了很多新的生物技術，值得一提的是，科學家在青海湖的裸鯉的表面，提取了一種發光的菌落，現在，它在上海世博會不僅起到了美化的作用，同時還是水質監測的一種工具。

2 總結

水質監測作為環境保護的重要環節，是一門復雜的技術項目,但是層出不窮的新技術和新方案得到實際應用并成功實施，讓我們對于未來的前景充滿了信心。