地表水污染中的實時監控技術

文_岳建偉 山西眾智檢測科技有限公司

在當前地表水環境污染日益嚴重的背景下，加強地表水監控力度，提高地表水污染監控工作質量，提升實時監測能力，對于保護水資源，防治水污染和提升水污染防治措施具有非?，F實的意義。

1 我國地表水污染監測中的問題

1.1 設備能力不足

我國的地表水質量監測能力與美國和日本等國家相比明顯落后，監測儀器和監測技術方面都存在很大差距。監測的數據質量不高、可信度不足。水質實時監測法、生物檢測法和遙感技術監測法等高科技含量和高質量的數據監測技術都必須依靠先進的設備儀器。所以，想要提高地表水污染監測水平必須在監測設備儀器上增加投入，積極研發和引進高端監測設備儀器。

1.2 監測項目不全面

目前水環境監測主要監測的水質指標有微生物、有機物、無機物和重金屬離子等，利用傳統的水質監測技術只能對有限的污染物種類和污染物濃度進行粗略監測，不能對污染物的種類、污染等級以及污染形成原因進行全面細致的分析。傳統水質監測技術存在很大的局限性，無法對水體水質進行綜合性評估，傳統的水質監測方法主要根據BOD和COD這兩個指標來評價地表水污染情況，沒有對其它有機污染種類和成分充分重視。

1.3 人員素質不足

監測人員作為監測工作的主體，對監測工作的質量起著決定性作用。我國監測單位工作人員的職業素質普遍有待提升。監測工作人員在實際監測工作中不能嚴格按照監測標準規定的要求來開展高質量的監測工作。存在著理論基礎知識不扎實、專業操作能力缺乏以及實踐能力缺乏等方面問題。

2 地表水污染的實時監測技術要點

2.1 傳統理化檢測技術

隨著科技水平的不斷提高，傳統的監測設備儀器和監測技術方法也取得了很大程度的進步，監測設備儀器功能更加全面和靈敏，監測方法更加科學合理。在我國農業和養殖業比較集中的地域要針對性地加強地表水中有機污染物的監測，在重工業和能源化工企業密集地區要加強對地表水中重金屬和高鹽污染物的監測能力。要在高科技含量和針對性監測設備研發和生產上增加投入，積極創新完善針對各類污染物的監測方法，充分利用現場監測手段靈活的特點，做到對各類污染物高效、實時和準確的監測。

2.2 水質自動監測技術

水質自動監測技術是世界范圍內一種比較先進的現代化監測技術。水質自動監測技術能夠幫助水質監測工作人員對水質狀況進行準確評估，第一時間掌握水質污染狀況并及時掌握污染物擴散的趨勢，在進行專業化分析的基礎上可以短時間對水質狀況作出預判。水質自動監測技術分為傳感器直接監測法和抽水監測法兩種，兩種監測法可以獨立使用，也可以根據實際情況相互聯合使用。傳感器直接監測法是指把相應的傳感器設置在待監測水域，對水體pH和水體電導率等水質指標數據進行采集，再利用處理器對采集的數據進行分析處理，最終將處理后的數據以規律性和直觀性的形式呈現在顯示器上供工作人員參閱。抽水監測法是指使用抽水設備對待檢測水域進行隨機的采樣，然后使用水質監測儀器和方法對水質參數進行監測和分析，最后形成直觀化的數據分析報告。該技術在我國起步比較晚，技術上還比較落后，目前存在監測指標數據不詳細、運行成本較高、某些特殊污染物自動監測存在空白等問題。水質自動監測技術各單元間關系如圖1所示。

圖1 水質自動監測技術各單元關系圖

2.3 生物檢測技術

傳統理化檢測技術只能對水體的pH值和電導率等物理指標進行簡單檢測，不能對水體中的水生生物相關污染狀況進行檢測，生物檢測技術彌補了這個空白，一方面，生物檢測技術能夠對水體中水生生物群落的種類、密度以及分布特點做出科學的分析，在此基礎上對水體中水生生物污染程度做出準確的評估；另一方面，通過應用生物檢測技術長時間的檢測和分析，能夠對水域中水生生物的狀況充分掌握，在此基礎上可以將水生生物變化對水質的影響做出評估和預測，通過控制水域中水生生物的方式對水質進行干預；其三，利用生物檢測技術可以開展慢性毒素研究，對一些可能會造成致病、引發畸形和致癌的毒素因子開展實驗研究。生物檢測技術其核心思路是利用各種水生生物對各種污染成分的敏感反應來判斷待檢測水域的水質狀況，通過檢測各種水生生物的種類、密度和分布狀況來間接判斷待評價水域水質。相比理化分析檢測技術而言，生物檢測技術能夠更加客觀、全面和準確地對待評價水域水質做出評價，然而生物檢測技術不能對水質變化進行跟蹤，不能發現水質變化規律，生物檢測技術和理化檢測技術的有機聯合應用可以有效克服該缺陷。

2.4 微波檢測技術

水體中的污染物質的電導率一般情況下都大于零。當對水體施加特定頻率的電磁波時，水體中的污染物質能夠吸收一部分電磁波的能量，甚至某些頻率的電磁波能夠激發污染物質內部電子發生電子能級躍遷。實驗發現頻率為300～3000MHz的電磁波對水體中的污染物有較好的極化和磁化作用。當微波掃描待檢測水體時不同種類和不同濃度的污染物質對其敏感的電磁波的吸收能力不同，因而通過分析污染物質對電磁波磁化衰減和極化衰減的程度就可以判定待監測水體的水質，微波檢測技術就是根據此原理而建立起的一種先進監測技術。

2.5 遙感監測技術

遙感監測技術是現代遙感衛星技術下產生的一種前沿監測技術。該技術具有高效、功能強大和覆蓋范圍大的特點，因此利用遙感監測技術評估地表水污染狀況在未來具有非常廣闊的應用前景。遙感監測技術是通過對水體污染物質的特定光譜進行采集和分析的方式評價地表水污染狀況，利用遙感檢測技術可以在采集污染數據的基礎上構建水質預測模型，對大地域范圍內的地表水污染狀況和空間分布特征進行實時高效監測，目前遙感監測技術在監測地表水分布狀況、水體富營養化和有機物污染方面發展比較快速并取得了一定的成效。值得注意的是遙感監測技術在現實應用時要注意與地面監測技術聯合使用，通過太空遙感監測和地面實時監測充分聯合達到對地表水污染狀況的全方位監測。

3 地表水污染監控中實時監控技術的應用實例

劉莉萍對曲靖市地表水實時監控系統進行了研究。她應用計算機語言和軟件對曲靖市地表水實時監控系統的技術架構進行明確，該系統靜態建模運用UML語言的類圖工具來設計，動態建模運用UML建模語言的動態結構活動圖、時序圖和協作圖工具來設計。在實驗測試環節中，主要對所設計系統的核心功能做了測試，獲得了曲靖市地表水實時監控系統各個模塊的功能和具體運行步驟的相關數據。該地表水實時監測系統在技術上去除了傳統的老舊技術，借鑒了國外領先的技術和經驗，該系統選擇B/S結構進行系統構建，運用MVC設計理念進行系統構架設計，具體的架構搭建運用J2EE理念完成，框架結構設計采用Hibemate和Stmts技術實現，采用SQL Server2012技術實施資源庫設計。經過測試表明曲靖市地表水實時監控系統分別實現了實時管理業務、信息管理業務、數據管理業務、統計分析業務和數據自動采集傳輸業務。各個功能模塊得到了良好的運行，實現了設計模塊預期的功能，該系統實現了站點查詢、實時監控、監控報警、趨勢分析和信息顯示等功能。該系統運行后，曲靖市地表水實時監控系統的自動化程度得到了大幅度提升，以往需要大量人員的監控技術基本都實現了自動化操作，該系統的運行可以大大節省人力資源和經濟成本，具有良好的社會效益和經濟效益。

4 結語

水資源污染問題是全世界需要面對的一個重大問題。我國的地表水污染問題尤其嚴峻，污染嚴重和治理薄弱是我國目前的現實情況。生物檢測技術、遙感監測技術、微波檢測技術以及水質自動監測技術可以明顯提高水質污染分析全面性和準確性，能顯著提高水質污染分析數據的質量，但是我國在實時監控技術方面起步晚，發展較慢，很多技術尚未成熟。為了使得地表水資源得到有效保護，提高地表水污染防治工作成效，應該重視在水污染實時監控技術和水質檢測設備儀器方面的投入和研發力度。