淺析水質監測新技術的應用

張風彩 焦二虎

淺析水質監測新技術的應用

張風彩 焦二虎

目前水質監測主要由專業取樣人員進行野外取樣，然后送到實驗室進行各種項目的分析化驗，這種傳統的常規監測費時費力，耗材耗力，且受自然條件和時空等因素限制。而且隨著水環境不斷惡化，傳統監測技術已不能完全反映水質動態變化規律。近年來，隨著科技迅猛發展，各種水質監測新技術如雨后春筍般發展起來。本文從以下幾個方面對目前應用較為廣泛的水質監測新技術作簡要概述。

一、水質自動監測技術

水質自動監測技術是把自動分析儀器和現代化的傳感器組合起來并配上先進的控制芯片、網絡通訊和專業分析軟件，使水樣采集、分析到記錄、傳輸、數據處理及存貯整個過程實現高度自動化，從而進行多參數在線快速、自動監測的技術。

早在20世紀60年代，美國、日本等國家就擁有了自己的自動監測站，而水質自動監測技術在我國起步較晚。近年來，隨著水質監測標準的提高，我國的水質自動監測技術逐漸發展起來。

水質自動監測技術可測定的參數不僅有水溫、電導率、pH值、溶解氧、濁度、氧化還原電位等綜合性指標項目，還可測定高錳酸鹽指數、生化需氧量、總有機碳等水質污染指標和葉綠素、氨氮、六價鉻，硝酸鹽氮、苯酚等水質組分指標項目。

目前水質自動監測技術主要分為水質自動分析儀和水質在線自動監測兩大類，其中水質自動分析儀有多參數水質自動分析儀、化學需氧量分析儀、高錳酸鹽指數分析儀、磷酸鹽和總磷分析儀、氨氮和總氮分析儀等。

基于微電子技術和計算機技術的應用，水質自動監測技術逐步向儀器小型化，分析試樣超微量化、測試速度超高速化的方向發展。

二、生物監測技術

現代生物監測技術主要是利用活的生物體或微生物對環境中某種污染物敏感的特性，配上核酸探針及生物傳感器來監測它們對環境的反應，從而對環境質量做出評價。此技術利用某些生物對污染源的敏感性、承受負荷小，能反映出污染物對生物體及生態系統的綜合影響，可在污染物嚴重污染水體及人體之前起“早期診斷”作用，能快速準確有效地監測和評價環境。生物監測技術目前還只能對污染物進行定性分析，未能定量分析。隨著環境污染認識的不斷加深及污染物對生物和人類健康的影響不斷凸顯，生物監測技術愈來愈受到環境監測者的青睞。

現代生物監測技術可應用于水質監測方面的主要有生物傳感技術、核酸探針、PCR技術。

生物傳感技術是在固化細胞和固化酶技術的基礎上，通過生物分子與待測目標物發生特殊的物理或化學變化，然后再轉化為電信號，從而得到監測結果。隨著電子科技及生物技術的高速發展，生物傳感技術已成為一個新興的高科技領域，并且具有高度自動化、微型化及集成化等特點，能快速有效地進行監測分析，可代替傳統的分析方法。目前生物傳感技術在水質監測中已廣泛應用的有氨生物傳感器、BOD生物傳感器、亞硝酸生物傳感器、氧化還原電位生物傳感器、底物及代謝濃度檢測器等，該技術不僅克服了傳統監測方法繁瑣、不能及時反映水質情況等缺點，還可能進行在線自動連續監測。

核酸探針主要用于各種微生物的監測，目前用核酸探針主要監測水環境中的致病菌如大腸桿菌、沙門氏菌等腹瀉致病菌；而PCR技術主要應用于尚不能培養的微生物監測，它既可監測特定環境中的微生物的成分、種群特征及其動態變化，同時也可用于水樣中的細胞監測。

隨著技術的不斷革新完善，核酸探針及PCR技術可能成為一種快速可靠并能代替常規水質微生物檢驗的方法。

三、遙感監測技術

遙感監測技術主要是利用水體及其污染物的光譜特性的差異，通過遙感傳感器進行水環境監測與評價的技術。

由于水體中的污染物種類繁多，成份復雜且形態各異，而遙感傳感器記錄的是目標物的電輻射特性；不同污染物會導致水體密度、透明度、顏色及輻射各異，即使同一污染物水體，由于濃度不同，也會導致水體的反射光譜的變化，反映出的遙感圖像就有差異。所以遙感監測技術不能監測水質中所有的污染物。

目前遙感監測技術主要監測水體的富營養化、懸浮固體、有機化學污水、油污染、熱污染及一些難以識別的隱蔽性污染源。

遙感檢測技術在水質監測方面具有監測范圍廣、立體適應性強、信息量大、效率高等優點，可用于動態監測，建立水污染災害預警系統，實行應急實施監測。

隨著遙感技術的不斷發展，遙感水質監測從最初的簡單定性分析逐步發展到定量反演，其監測數據的時空性、光譜分辨率及數據精度愈來愈高，水質遙感監測技術在水環境監測中的地位會越來越重要。

四、綜述

隨著高科技的迅猛發展和水質監測方法更為標準及國際化，水質監測手段也得到快速發展，水質監測技術也將向著現場快速分析及連續自動化分析方向發展。遙感、衛星定位系統及地理信息系統即“3S”系統網絡在水環境中的應用擴寬了水質監測的區域，同時也使水質監測分析儀器趨變為具備便攜性、操作簡單及能快速分析等優點，并可用于現場即時監測的小型化儀器設備和不同大型儀器聯合連續監測的復合化儀器設備，為我國水質監測逐步向污染物痕量、超痕量分析及人體舒適的水環境監測方面發展提供了可能

（作者單位：河南省駐馬店水文水資源勘測局 463000）