水環境保護中水質自動監測技術的運用

馬爽爽

(煙臺云灃生態環境產業發展股份有限公司，山東 煙臺 264006)

1 水質自動監測與人工監測技術對比

1.1 監測靈敏度

水質自動監測儀器在水環境保護中的運用實現了自動監測的持續采樣分析，即使水質條件復雜也可保證分析質量，測量范圍完全滿足水質監測要求。水溫監測：通常采用熱敏電阻法，測量范圍在-5℃～50℃，分辨率為0.01，重復性±0.1。pH值監測：使用玻璃電阻法，測量范圍0～14，分辨率為0.01，重復性±0.1。溶解氧：應用電化學電極法測量，測量范圍為0～50 mg/L，重復性±0.2。熒光法測量范圍為0～25 mg/L，重復性±0.1，分辨為0.01。電導率：主要使用電極法，測量范圍為0～500 S/em，重復性±0.1，分辨率為0.5。濁度監測：應用光散射法，測量范圍0～4 000 NTU，重復性±5，分辨率為1。除以上5個常規監測項目外，水質監測項目還包括營養鹽、無機陰離子、金屬及其化合物、有機污染物、細菌等，這些監測項目都有著相應的監測儀器，測量精度與人工監測存在一定的差異。自動監測取樣量小，水樣處理與人工監測相比較為簡單，少數監測項目的靈敏度不夠，如監測水質中的氨氮濃度使用的是氣敏電極法，監測精度最高可達0.05 mg/L，而在完成濃度定量后為0.2 mg/L，監測結果不在規定的標準值范圍內，導致監測工作失誤。

1.2 采樣方式

監測站取樣設備為水泵，取樣后使用多種檢測儀器進行分析。但是監測站設置有著一定的局限性，如果監測水域存在航道，監測站通常設置在河岸附近，監測點采樣范圍不夠，取樣廣度與深度要略差于人工監測。水質監測中，需在監測水域進行垂直與水平取樣，對取樣深度與廣度有著嚴格要求，并要多設取樣點，保證取樣具有代表性。自動監測在取樣環節與人工監測存在著較大的差異，監測水域水流量速率低的情況下，兩種監測方式取樣質量差別不大，如果是水流量大的江河監測，那么取樣質量將出現較大的差距。

2 水質自動監測系統分析

2.1 結構分析

水質自動監測系統運用了先進的設備與技術，在監測終端設置了多參數水質監測設備，打造了自動站與浮標自動站，實時監測水質變化，并將數據通過衛星、有線、GPRS等多種通信方式反饋給監控中心及手機等終端設備中，進而實現水質自動化、實時化、動態化監測，確保水質監測的時效性與精確性。監測站布置方面，可以根據監測水體的實際情況靈活組站。監控中心接收的數據形式多樣，包括數據、圖表、視頻等，監測人員借助計算機與手機就可確定監測現場的水質情況。水質監測系統的自動化、信息化水平較高，可適用于多種不同場景水質監測的需要。水質自動監測系統結構如圖1所示。

圖1 水質自動監測系統結構Fig.1 Structure of automatic water quality monitoring system

2.2 功能分析

2.2.1 實時監測

水質自動化監測系統集成了終端監測設備、控制系統、通信系統，使其具備持續、實時監測的能力，實現了終端監測設備不間斷向監控中心反饋數據，提高了水質監測的精確度。自動化監測系統運用了自動監測站，可以在監測水域移動式監測，監測方式多樣、監測范圍廣，且可直接放入監測點，采用衛星通信，無需傳輸媒介，實用性更強。監測內容方面，多參數監測設備可以根據監測對象的不同，有目標地進行監測。

2.2.2 報警功能

水質監測的目的是為了及時發現水質的異常情況，以便及時作出處置反應。因此在水質自動監測系統上設置了報警功能，當監控中心接收到終端設備采集的數據后，會對數據進行加工處理，當監測到異常數據信息后，監控中心會接收到報警信息，并給出發生異常的位置與關鍵性數據信息，水質監測人員根據提示信息可以快速到達現場，確定發生數據超標的原因，避免污染問題的擴大。此外，報警功能不僅限于監測異常報警，還包括故障報警功能，當監測系統或監測設備出現故障后，報警系統也會發出警報并給出故障提示信息，以加快故障處理速度，確保水質監測效率與質量。

2.2.3 信息管理功能

通過以上對水質監測系統的分析可以看出，需要長期、不間斷的向監控中心反饋采集的數據信息，因此信息管理是監測系統中非常重要的一項功能。使用監控中心的計算機可以查閱、保存、刪除、傳輸、發布信息，并將這些信息存儲至數據庫中，以作為水質監測的記錄，實現水質監測數據共享的同時，可挖掘數據潛在價值，評估監測水體的發展狀況，這些數據信息對于水環境保護有著重要的利用價值。

3 水質自動監測技術的運用

3.1 監測地表水

地表水包括河流、湖泊等，部分地表水跨區域流動，有時會出現水質監測空白，影響水質監測質量。為了形成對地表水的有效監測，需應用水質自動監測技術，在關鍵區域、重點區域設置水質監測點，形成對地表水水質狀況的精準把控，防止水質污染問題的發生，監測的主要方向是地表水的水質變化情況及河流流動規律，通過監測采集到的數據信息，評估地表水的現狀，為河流、湖泊的綜合治理提供詳實、精確的監測數據，提高水環境保護效力。

3.2 監測水庫

水庫具有防洪抗旱的功能，對水庫水質狀況的監測關系到區域內的農業發展。因此，在水庫日常管理中需使用水質自動監測系統，實時掌握水庫水質動態。當系統監測到水質異常后，可以及時發出警報，增強水庫水體的保護力度。水庫水質監測中，要監測的項目較多，包括磷、氮、硝酸鹽、高錳酸鹽等化學元素，以及濁度、水溫、pH值等。應用自動監測系統可實現水質的遠程監測，監控中心可以實時獲取監測點的視頻、圖片、數據等信息，監測效果更加直觀有效。

3.3 監測排污口

排污口是水質監測的重點項目，也是水環境污染的主要來源。排污口較為特殊，其流經的水體是經過處理后達到國家排放標準的生產廢水或生活污水，但由于存在違規排放的問題，導致不符合國家排放標準的污水排放至排污口，所以排污口一直以來都是水質監測的重點，需要在排污口設置自動監測點，對其進行全方位、不間斷的監測，實現對排污口的遠程監測與遠程控制，以防止不達標污水流出。

要求排污企業繳納排污稅，增強污水處理監管力度，使用自動監測系統對其排污情況進行實時管控，以企業排污的化學需氧量為衡量標準，如果排污超出這一標準，則使用自動監測系統遠程關閉其排污閥門，避免污水流入自然環境中。為了實現排污口的實時監管，需使用自動監測系統進行智能化管理，為每個排污企業發放IC卡，該卡為繳費卡，排污企業需先存費用，持卡排放污水，以實現對排污企業的遠程監管。

4 監測效益分析

4.1 監測效率高

水環境保護工作涉及的內容較多，保護工作難度較大，再加上基層水質監測人員數量有限，導致傳統的監測效率較差。水質自動監測技術的運用實現了水環境的實時、不間斷、自動遠程監測，解決了水環境保護人員不足的現狀，監測效率得到了提高，無需監測人員現場操作，在監控中心就可獲取監測點的水質狀況，水質數據信息自動化采集、自動傳輸處理，有效避免了監測數據的誤差問題，監測效益與監測效率良好。

4.2 實現持續性監測

使用傳統監測技術時，需要監測人員定期到達現場操作，監測數據不連續，無法形成準確的水質變化曲線。使用自動監測技術可以在水環境中設置浮標自動站，無論是湖泊還是入?？诙伎山ㄕ?，實現了水環境的持續監測，實時動態掌控水環境的水質狀況，有效掌控了水環境保護大局，確保了監測的全面性和細節性，極大提升了水質監測成效。

4.3 監測經濟性好

自動監測技術在水環境保護中的運用使得日常監測獲取的數據量增加。使用數字技術進行數據采集、處理、加工，可獲取監測點的圖形、數據信息，且是遠程監測與控制，簡化了人工操作環節，實現了水質的自動化監測、信息化管理，在提升監測效率的同時，節約了人力與物力成本，經濟效益顯著。

5 水質自動監測技術實際應用中存在的問題及解決對策

5.1 存在的問題

受到監測條件限制。自動水質監測技術的自動化水平較高，運行可靠，但是在實際應用中仍然存在一定的不足。自動監測技術運用會受到監測水域實際情況的限制，監測范圍不夠。從整體上來說，自動監測技術可監測的項目要少于人工監測。

技術規范有待完善。自動監測技術在水環境保護中應用時間不長，目前應用的水質監測體系還有待進一步完善。人工監測與自動監測兩者結合運用缺少技術規范的支撐，使得自動監測技術實際運用質效受到了影響。國家和行業相關標準規定中，針對自動監測技術在水質監測與水質分析中的應用描述較少，側重于人工監測方面的標準規范要求，而自動監測技術在水環境保護領域得到了廣泛應用，技術標準規范不夠完善，形成對自動監測技術發展的制約，監測成果的利用也受到不同程度的影響。

5.2 解決對策

增加監測范圍。為了提升水質監測結果的精確度，需要研發出單項監測技術，以綜合監測為發展方向，對水質監測儀器進行改進與創新，逐步擴大自動監測深度與廣度，確保自動監測范圍符合水質監測標準與要求。

構建動態監測機制。水質監測站包括固定監測站與非固定監測站，針對無法設置固定監測站的位置，可集成自動監測技術打造自動監測站，實現監測水域范圍內的靈活建站。比如，使用太陽能浮標自動站，采取不同的組合方式在監測水域各個敏感位置進行站點部署，構建動態化、實時化的監測機制，以保證水質監測精確度。

加強監測數據管理。水質自動監測系統在日常運行過程中采集到大量的監測數據，由于數據的長期積累會逐漸形成大量的冗余數據，過高的冗余數據量會影響水質監測分析結果的精確度。為了避免數據收集、處理、挖掘出現問題，應充分利用大數據技術，在水質監測系統中設置數據分析模塊，為監測站的日常運維提供依據，防止監測結果出現偏差，提高監測數據利用率。此外，還應加強入庫數據的審核工作，明確監測人員的數據審核責任，提高監測站日常運維質量與效率。

6 結語

水環境保護對于社會生態文明建設有著重要的意義。水環境保護關系著社會發展與進步，而水質監測則是水環境保護的重要內容。通過對水環境水質的有效監測，可以確定水質現狀，并可評估其未來發展趨勢。對水環境進行持續、實時監測非常必要。自動監測技術的運用實現了水質實時監測的同時還具備數據信息管理功能與報警功能，極大提升了水質監測效率與質量，進一步增強了水環境保護成效。