水質監測技術的現狀與發展趨勢

衛蕓(甘肅省水環境監測中心，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

甘肅省作為干旱半干旱代表區域之一，受其水資源特征的影響，水環境面臨的問題較多。比如，甘肅省省內大部分地區降雨量偏少，河流年徑流量豐枯變化大，受地形地貌、水文地質、經濟發展狀況以及供水條件等因素的影響，水環境承載能力小。

在河流、水庫等水體現場開展水質監測可以更及時、準確地反映出水質的真實情況，能夠幫助相應的水資源管理提供有效地應對措施，從而防止水體的進一步惡化，改善具有多個復雜水環境問題的地區實施水資源管理。因此，水質現場監測技術的研究具有非常重要的意義。鑒于此，文章就水質現場監測技術的現狀與發展趨勢展開探討，以期為相關工作起到參考作用[1]。

1 水質監測的意義

水質監測指對水體中污染物的濃度、種類以及變化趨勢進行監測，并對水體狀況進行綜合評價。目前水質監測的主要監測項目分為以下三個種類：一種是感官物理指標，比如色度、渾濁度、懸浮物等，可以對水體進行簡單的定性描述；一種是化學類水質指標，如化學需氧量、砷、氰、鉻、鉛、汞等可以定性的對水體內有機化合物在微生物作用下耗氧程度和水體中的離子含量等指標進行定量說明；還有一類是生物性指標，如糞大腸菌群等指標可以判斷水體污染的來源和安全程度。為了能夠對湖泊和江河的水質狀況進行客觀的評價，除去以上水質監測項目之外，還需要測定流量。水質監測是水資料保護和管理的關鍵基礎，是對水環境進行評價的關鍵指標[2]。

雖然中國水資源豐富，但是隨著城鎮化步伐的加快，飲水健康用水自由等問題已經成為制約我國實現全面小康的重要因素之一。因此，實施水質現場監測，及時準確地了解水質具有重要意義。甘肅省存在著水資源分布不均勻的現象，并且水質型缺水問題嚴重。對于水質監測工作而言，準確、及時、全面地反映水質現狀，為水環境管理、河長制工作等提供科學依據顯得尤為重要。根據2020年，甘肅省水資源公報公布的數據，自產地表水資源量398.89億m3，地下水資源量158.21億m3，扣除與地表水重復的地下水計算量11.99億m3，水資源總量為410.88億m3；全省供水總量109.89億m3，用水總量109.89億m3，經濟社會用水量103.34億m3，耗水總量70.20億m3，耗水率67.9%[3]。

當前，甘肅省水環境監測主要面臨以下問題：

(1)大多數水質監測站點都是以掌握地表水水資源的質量為主，大氣降水水質的監測以及對地下水的監測頻次較低。

(2)水功能區的數量比水質監測點的總數多，水質自動監測站數量偏少，部分重要指標缺少自動監測的能力，無法將全部水功能區的水質反映出來。

(3)河西等地廣人稀的地區采樣點分散，采樣方面存在路途遙遠，采集樣品花費時間多，無法保證將樣品及時送至實驗室開展檢測，準確真實反映水體的污染狀況。

(4)甘肅省的水質監測實驗室大型儀器設備配置不全，已有儀器設備存在技術檔次低、性能不穩定、故障率高等問題，移動監測的水質分析設備數量不足，現場監測率低下[4]。

2 水質現場監測技術現狀

2.1 監測點位的布設與技術規范要求的差距

斷面垂線、采樣斷面以及采樣點的布設都是地表水監測點布設的主要內容。目前，甘肅省內地形地貌多樣，具有如平川、河山地、高原、沙漠、戈壁交錯分布的特點，一些監測斷面的布設無法滿足技術規范的要求。比如一些需要布設監測點的河流，因路途崎嶇遙遠造成采集后的樣品不具有代表性，即便布設了監測點也是無法準確反應當地的水質狀況的。又比如有些擬監測的站點其河流水流量變化大，因此該站點是否需要布設監測點，其必要性存在變化[5]。

2.2 樣品的采集、保存及運輸方法

(1)不同的采集樣品的方式也就決定了監測結果的價值。采樣點距離河岸遠近、因季節及上游水庫泄洪等因素引起的水量變化、采樣深度的變化，甚至采樣工具的選擇等都會對樣品的檢測結果造成影響。目前，由于采樣設備局限、無采樣船等客觀條件的限制，造成部分采樣點不能實現中泓取水。

(2)樣品的運輸以及保存。在選擇樣品存儲的材質時，不僅要選擇滿足技術條件規定的材質，還需要重點關注樣品容器采集前的洗滌方法。同時，應按照正確的樣品存儲要求分裝水樣，甚至一些檢測項目應根據技術標準規范將樣品放置于冷藏設備之中進行保存。目前，甘肅省的一些站點仍然無法實現冷藏運輸樣品，導致采集運輸到分析檢測實驗室的水樣代表性變差明顯[6]。

2.3 水質現場監測

目前，受經濟條件所限，甘肅省僅能對水溫、濁度、pH值、電導率、懸浮物、溶解氧等項目開展現場檢測，項目類別有限，仍不能滿足準確反映水體的水質狀況的需要。同時，設備精密度不夠，若沒能在現場開展校準工作，現場監測儀器設備的使用也影響著檢測結果的準確性。

3 水質監測技術的發展

3.1 發展趨勢

對水體開展水質監測后，檢測技術隨著科學技術的發展不斷在改變和提高，從起初的實驗室儀器分析檢測以及手工采樣，逐漸朝著智能化、自動化、集成化以及網絡化的方向發展。開展水質監測工作的領域也從不借助儀器設備人工檢測方法逐漸向全線儀器設備人工不參與的方向拓展，監測覆蓋面從小向大拓展，監測工具也開始朝著不局限于物理化學基礎開始融合生物甚至地理數學的多學科融合方向進行發展[7]。

3.2 發展重點

(1)排入水體污染源的在線監測儀器。由于水體中的污染主要來源是大量不達標廢污水的集中排放，因此對各個入河排污口的排放量及廢污水中主要污染指標進行準確監測對河流湖庫水體保持健康狀態有重要意義。因人工取樣過程中，不能準確計算排污口的入河量，且存在長距離運輸影響檢測結果等困難，水質自動化監測技術在污染物入河前的實時監測很有必要。尤其是對排污口實現不間斷的水量和污染物指標如氨氮和COD項目監測，更更加直觀的反映排污口問題，明確污水排放變化有助于更加準確的評價水體環境[8]。

(2)水質自動監測系統。目前，已有的在線水質自動監測大多使用的是現代傳感技術和計算機自動控制技術相結合的方法，以此來傳輸實時監視數據以及達到遠程控制數據的效果，在開展該項工作的過程中，監測體系具備更好的時效性，能夠短時間內及時將監測數據傳輸建設及監督部門，讓管理者更好地獲取水體的實時水質信息。同時，還能夠完成自動恢復、智能診斷功能，以此來有效保障監測數據的完整性[9]。

(3)便攜式的應急監測儀器。中國便攜的水質監測儀器設備在向精細化精準化轉換，某單一指標的便攜式儀器設備，如：溶解氧測定儀、便攜式重金屬監測儀等設備可以準確快速地用在突發性的水污染事故監測工作中。這類監測設備具有校準快捷、方便攜帶和檢測快速等優點，能夠將其于突發污染事件中有害成分準確檢測，盡早為突發水污染事件提供應急治理方案，使水體免受污染[10]。

(4)遙感監測系統。遙感監測系統可以用在湖庫及重要河流的水生態監測工作中。比如通過遙感影像對河岸線數字高程分析，可以很好地識別河岸帶植物生長狀況。遙感監測系統中的傳輸功能是否發達能夠直接對水質監測數據的可靠性以及傳送效果產生影響。因此，遙感監測系統需要融合多項網絡技術，使數據的傳送達到低成本、低功耗以及高速率的效果[11]。

4 結語

更好地開展水質監測工作是了解某片區域內水體質量的關鍵，并且也是保障民眾用水的安全措施。以甘肅省水質檢測中遇到的問題為鑒，在地理環境條件不理想，經濟條件受制約，多個復雜問題交叉的情況下，開發以及利用水質在線監測、自動監測和遙感監測技術顯得十分必要。因此，在開展水質監測工作的過程中，將水質自動化監測的優勢充分體現，幫助水質監測技術在水質自動化監測中有效應用，從而達到提升監測數據準確性的效果，才能使水環境免受污染，使水環境治理工作提升一個新臺階。