農村水環境在線監測及其應用體系構建初探

□ 楊劍峰 曲洋樣 李海瑞 廖劍宇

（湖南工業大學城市與環境學院，湖南 株洲 412007）

我國的“三農”工作在改革開放以來取得了舉世矚目的成就［2］。然而，在快速工業化、城鎮化進程中，鄉村一度面臨落后和衰敗的客觀事實，工業“三廢”持續向農業和農村轉移，不少鄉村生態環境被嚴重破壞。鄉村振興是我國新時期實現民族復興的重大戰略舉措，其實施的要點主要在農村的可持續發展，宜居的農村生態環境和人居環境是推動鄉村振興戰略實施的關鍵環節［3］。2015年7月，習近平總書記強調，要推進全國生態環境監測數據聯網共享，開展生態環境監測大數據分析［4］。2019年5月，國家相關部門印發了《數字鄉村發展戰略綱要》，明確提出數字鄉村是伴隨網絡化、信息化和數字化在農業農村經濟社會發展中的應用，是深入貫徹新發展理念、加快構建新發展格局、實現鄉村全面振興的關鍵一環［5］。為此，我國制定了《生態環境監測網絡建設方案》《數字鄉村建設指南1.0》《生態環境大數據建設總體方案》［6］等多項政策，以期為在線環境監測建設和構建智慧化環境治理體系提供政策基礎。環境在線監測技術是智慧鄉村建設的重要一環，本文所討論的水環境在線監測技術不僅是我國村鎮治理環境的重要手段，也是推動鄉村振興的有力臂膀。

一、我國農村水環境污染現狀

（一）生活污水的污染

目前我國農村還有很大一部分地區未設生活污水處理的設備和基礎設施，生活污水徑直排放到居民房屋附近的自然水系或者農田，直接對地表水造成污染，同時污水中所含有的氮、磷、鉀等有害化學物質也會經過長時間的沉淀而滲入地下，對地下水也造成了很大的污染。此外，隨意排放的生活污水會隨著雨水、溪水的流動匯入江河湖泊中，使農村地區飲用水中的氮、磷、細菌總數等指標嚴重超標，對飲用水源也造成了很大的破壞。

（二）農業生產發展的污染

隨著農村地區種植業和養殖業的發展，相應也帶來了一系列的污染，其中尤以水環境的污染最為嚴重。農村地區農業種植較為分散，農民缺乏科學的種植知識，過量使用農藥、化肥，查閱相關資料發現，農用肥料的利用、吸收率是較低的，未吸收的肥料會隨著時間的沉淀而慢慢滲入地下，進而對地下水造成污染，與此同時，由于農村養殖業的發展，農民飼養的各類家禽和牲畜的糞便大多數都未經過有效的處理直接排放到農村環境中，在對水環境嚴重污染的同時還容易使細菌滋生，誘發和傳播各種疾病，對農村地區的居住環境有很大的影響。

此外，隨著我國農村地區經濟的快速發展，鄉鎮開始大力發展企業，導致農村地區出現了一些高污染工業，且這些工業多以化學工業為主，在工業生產過程中大量的工業廢水直接排放到農村的農田以及河流中，這些工業廢水是沒有經過有效處理的，這就會導致水中的某些礦物質元素超標，對地下水和地表水造成嚴重污染［7］。

二、農村水環境在線監測技術現狀問題

（一）應用推廣程度低，監測能力相對不足

我國農村地區呈現地域廣居住地分散、基礎設施不夠完善等特點，很大程度上制約了在線水環境監測工作的全面推廣。同時，現有監測手段自動化程度低，監測設備智能化不足，監測數據的精度以及穩定性也難以達到人工監測水平。

（二）監測技術差距較大，缺乏完整的監測體系與標準

目前我國的水環境自動監測技術還比較落后，尤其是農村地區應用相對較少，水環境在線監測技術與技術先進的國家相比差距較大。更為嚴重的是，現有的水環境監測技術監測體系不夠完整，監測的標準也沒有統一，難以在水環境在線監測中正常發揮巨大的作用。

（三）監測設備成本高，專業技術人員不足

水環境在線監測技術是一項復雜又精細的技術，目前數字鄉村建設也逐步興起，通過信息化的手段來監測農村地區的環境，尤其是對水環境的監測勢在必行。現階段，監測設備的購置需要很大的成本投入，多數農村地區難以投入充足的資金用于購買設備和技術研究。同時，水環境在線監測技術的實施對技術人員自身的操作水平和綜合素質有著很高的需求，就目前我國水環境在線監測技術的應用來看，相對缺乏具有較高技術素質人員。

（四）宣傳引導力度不夠，配套政策法規滯后

目前對于水環境在線監測技術知識的普及還存在很大的空白，政府層面的宣傳和引導力度還需要加強。完整的法律法規、完善的管理制度是水環境在線監測技術能順利實施的重要保證。相對于城市來說，目前我國農村地區還沒有較為完整的監測管理制度，不能保證相關的部門和技術人員在水環境監測過程中按部就班地開展工作，對于監測設備的管理使用和維護也存在很大的漏洞。

三、農村水環境在線監測體系構建

（一）布點原則

根據我國農村地區的特殊地理環境和現實情況，確定了水環境在線監測系統的布點原則，即代表性、連續性和易操作性。其中，代表性是指在需要監測的地區選擇水環境污染問題比較突出的生產和生活區域，布設相應的監測點位，獲取的結果必須是能夠真實反應該地區的水環境質量狀況；連續性是指在立足當前情況的前提下又長遠考慮連續布設樣點，保證每個監測點位監測數據的連續性，能連續反映不同季節和不同歷史時期的水環境狀況［8］；易操作性是指選取的監測點位要易布置監控設備，可以直觀地得到監測數據，實際操作容易。

（二）監測指標的篩選和優化

農村水環境在線監測指標的篩選和優化是根據《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）、《地表水和污水監測技術規范》（HJ/T91-2002）以及《水污染源在線監測系統（CODCr、NH3-N等）驗收技術規范》（HJ354-2019代替HJ/T354-2007）的相關規定布設監測點位，選擇相應的監測指標來監測農村地區的水環境質量［9］。詳細監測指標見表1。

（三）監測系統的構建

水環境在線監測系統的構建主要是由硬件和軟件這兩部分組成。具體包括了應用場景、支撐平臺和基礎設施等內容，如圖1所示。水環境在線監測系統主要應用于鄉村的綠色生產和綠色生活，通過傳感器等一些先進的設備設施來獲得一系列的監測數據，再采用相應的模型和算法對采集的數據進行分析驗證，以期達到對村鎮水環境的實時監測和預警的目的。

圖1 水環境在線監測系統總體構架

四、農村水環境在線監測應用管理策略

（一）完善和深化現有的水環境監測管理體系

完善的技術管理體系和制定相關的法律法規是水環境在線監測技術廣泛應用和推廣的重要政策保障。基于此，在監測過程中，要明確政府相關部門的職能，對環境監測部門統一進行管理，同時結合水環境監測的相關需求，科學地應用水環境在線監測技術，對監測中需要應用的儀器和設備定期檢查和維護，提高設備的精準度，避免數據出現誤差的現象。

（二）提高水環境在線監測技術應用水平

相關科學研究人員要利用現有的通信技術、傳感器技術、數據存儲等先進科學信息技術不斷提高水環境在線監測技術的水平和應用，充分將現代技術與水環境監測結合起來，使促進監測流程更為高效、簡單和靈活，同時開發具有低成本、穩定性高以及便捷性強的成套監測設備。

（三）加大對水環境監測技術的資金投入與政策扶持

水環境監測與我國生態環境的治理有著密不可分的聯系，是有效處理各類水環境污染問題的重要手段，是人民群眾能安全用水的前提和保障。政府部門應該適當加大財政撥款力度，用于配置各類新型先進的儀器設備和信息化技術的研發。鼓勵和引導相關部門機構或者公司加大對水環境在線監測技術的資金投入，在水環境在線監測技術上不斷推陳出新，為不同的地區量身打造與之相適應的監測方案和監測設備，保證監測工作的順利進行和有序開展。

（四）加強水環境監測人員的技術培訓

監測人員是水環境監測技術實施過程中的首要執行者，也是對監測質量和監測數據的第一個影響因素。相關環境部門要對監測人員定期進行監測技術的培訓和考核，對考核不達標者可以采取淘汰的方式，這樣可以從根本上提高監測人員的監測水平和綜合能力。在配備管理人才隊伍時，可以大力引進高新技術人才，同時相關對即將上崗的監測人員進行全方面考核，力爭打造一支工作能力強、專業素養高的水環境監測團隊。

五、結語

綜上所述，人類社會的水環境污染問題已經相當嚴重，水環境的在線監測勢在必行，加大水環境在線監測工作的力度刻不容緩。在我國農村經濟快速發展的過程中，加強農村地區的水環境在線監測，對于保護和改善農村地區的環境質量非常關鍵。基于此，我們要研究出針對性強、符合農村地區特殊性的水環境在線監測體系，為農村地區的水資源保護和環境與經濟的協調發展提供強力支撐。