某區域地表水監測斷面手工和自動監測的對比分析

王晨君，金志浩，張 莎

(上海市虹口區環境監測站，上海 200083)

1 引言

目前，我國環境空氣質量監測基本已實現自動監測，而地表水環境質量監測仍以手工監測為主，水質自動監測站監測數據主要起到預警和實時了解水質變化情況的作用，并不作為評價和考核依據。隨著《地表水環境質量監測數據統計技術規定(試行)》的實施，以自動監測為主、手工監測為輔的地表水環境質量監測體系將逐步完善建立[1～15]。本文選取虹口區2020年4個地表水監測斷面的手工和自動監測數據進行比對分析，探索逐步將自動監測數據用于水質環境質量評價的可行性。

2 評價方法

2.1 評價對象、監測項目和方法

本文對虹口區4個地表水監測斷面的監測數據進行了對比分析。數據包括2020年1～12月份的溶解氧、氨氮和總磷這3個監測指標的月度平均值。其中，以手工監測和自動監測月度數據為一組，共獲得141組有效數據，其中溶解氧、氨氮和總磷各47組。

手工監測數據來源于手工實測數據，每月上旬采樣監測一次作為月均值；自動監測數據為國家地表水水質自動監測實時數據發布系統某斷面的匯總數據。水質監測指標的分析方法，詳見表1。

表1 監測指標的分析方法

2.2 評價方法

評價方式依據GB 3838-2002《地表水環境質量標準》和地表水環境質量評價方法(試行)的規定，斷面水質類別采用單因子評價法，將各評價指標的實測值與規定標準相比，并根據評價時段內該斷面參評的指標中類別最高的一項來確定水質類別，水質類別劃分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類。

計算公式如下：G=max(Gi)，Gi=Ci/Cs

式(1)中：Gi為i項評價指標的水質類別；Ci為i項指標的實測值；Cs為i項指標的標準值。該方法可確定水體中的主要污染因子, 是目前使用最多的水質評價方法[16]。

3 結果與分析

3.1 水質數據相對誤差分析

根據《國家地表水自動監測站運行管理辦法》和《國控地表水自動監測治理管理規定(暫行)》中相關規定，對于自動監測設備所測溶解氧、氨氮和總磷這3項指標，相對誤差一般控制在±15%以內即為合格[17]。

4個水質監測斷面的水質數據相對誤差情況，詳見表2。由表2可知，兩種監測方式得到的數據相對誤差普遍較大。其中，溶解氧的相對誤差在±15%以內數據占比最高，為44.7 %；氨氮和總磷的相對誤差在±30%以上的占比最高，分別為78.7 %和48.9 %。

表2 相對誤差分析

由表2可以看出，溶解氧的手工和自動監測數據，均為實時采集，誤差相對較小，故自動監測數據可被用來代替手工監測；而氨氮和總磷的自動站數據，誤差相對較大，這可能是由于受到放江波動、監測方法不同等因素的影響，故無法單獨作為評價因子，需結合其他監測指標一同評價。

3.2 水質類別分析

在4個水質監測斷面中，手工和自動監測數據在判定水質類別時，判定結果保持一致的有28個，占比為59.6%，詳見表3。另外，在水質判定類別不一致的情況中，自動監測的水質類別普遍優于人工監測，占比73.7%，這說明自動監測的評價結果相對更保守。

表3 水質類別分析

水質類別判定出現差異的月份，詳見表4。由表4可知，水質類別差異主要集中在夏季6～9月份，這可能是由于在夏季汛期，泵站放江污染物對河道水質有顯著影響，導致水質波動較大，水質采集分析的誤差較大[18]。

表4 水質類別差異的所在月份

4 結論

(1)在4個水質監測斷面中，手工和自動監測水質數據的相對誤差較大。其中，溶解氧的相對誤差在±15%以內數據占比最高，為 44.7%，誤差相對較小、數據相對穩定可靠，故自動監測數據可被用來代替手工監測；氨氮和總磷的相對誤差在±30%以上的占比最高，分別為78.7%和 48.9%，誤差相對較大，無法單獨作為評價因子，需結合其他監測指標一同評價。

(2)在判定斷面的水質類別時，兩種監測方式具有較高的一致性，達到59.6%。其中，自動監測的評價結果相對更保守。水質類別差異主要集中在夏季，這可能是由于在夏季汛期，泵站放江污染物對河道水質有顯著影響，導致水質采集分析的誤差較大。