環境水質監測分析方法現狀及發展芻議

邵逸舟，楊鵬程

（1.無錫河湖科技咨詢有限公司，江蘇 無錫 214000；2.江蘇省水文水資源勘測局無錫分局，江蘇 無錫 214000）

由于水環境監測分析法對水污染防治工作具有非常重要的作用，使其備受社會各界的關注。目前常見的水環境監測分析方法有重量分析法、滴定分析法、和儀器分析法等。由于我國水環境監測分析方法已經趨向痕量分析法發展，而這種方法在使用時需要依賴各種設備進行分析，因此，利用儀器分析法對水質進行監測和分析將成為我國未來水環境監測的主要方法。

1 環境水質監測概況

環境水質監測主要指定期或不定期地對水環境中的化學物質、懸浮液、底泥以及整個水質生態系統進行綜合監測，同時通過對水質中存在的化學物質數量、含量和變化趨勢等加以觀察與監測，對水質情況進行合理的判斷。通過水質監測能夠完整、正確地反映出水質的基本狀況，為水質治理工作提供重要依據[1]。

監測水質指標是否達到了水質標準是環境水質監測的重要問題。我們所說的水質指標是一種描述水質品質的參數，通常用水質污染物的類型、成分和總量來描述水質指標的項目。同時水質指標的作用也有所不同，在名稱中我們能夠發現水質指標所含有的污染物成分，如鎘、氟、硝酸根、氰化物、六六六等[2]。有的水質指標則充分反映出一些污染物成分的共同影響結果，如堿性、酸性等。通常，可把水質監測技術指標分成如下兩種：第一類是反應水質類別綜合技術指標，包括水溫、色度、濁度、電導率、pH值、溶解性氧、生化需氧量和生物學需氧量等；另一類則是指某些具有毒性的化學物質，如酚、氰、砷、鉛、汞等[3]。

環境水質監測分析方法目前主要包括化學法、電化學法、原子吸收分光光度法、離子色譜法、氣相色譜法，其中化學法在國內環境水質監測中應用比較普遍。

2 環境水質監測意義

水質監測是保障飲用水安全潔凈的最基本技術手段之一，水質監測的成果通常用數字形式來描述，而水質監測也是開展飲用水環境保護科研工作的重要基石，不間斷地獲取豐富的水質監測數據，將有助于對環境污染物質的起源、分布、移動與變化規律展開研究，對環境水質污染變化趨勢進行預報。

另外，水質監測對科學研究也有所貢獻。對自然資源的科學開采和使用以及對其進行合理維護與管理，都是在科學成果的引導下逐漸實現的。人類社會依靠科學技術對自然資源進行合理使用，但由于科學技術發展時間較短，所以某種程度上會受到水類科學技術的約束，具有一定的局限性。所以，對于水類科學的發展與研究必須不斷深入。水類科學技術的研究和發展也離不開對現實問題的跟蹤調查和數據分析，而只有對大量科學、客觀的水資源監測成果進行研究分析，才能更有效地為水資源科學的研究與發展做出貢獻。

3 環境水質監測分析方法的現狀

3.1 水質監測指標針對性不強

對環境水質進行監測的一般內容可以分為兩個方面，分別是飲用水水質監測和地表斷面水質監測，但這兩方面的常規監測指標數量不同。針對環境污染相關項目重點監測氨氮及高錳酸鹽等指標，物理化學技術指標通常包含pH值、鋅、銅、鐵等，而毒理技術指標則通常包含氰化物、氟化物、鉛、汞等，針對這一類監測指標，大多以綜合性技術指標、重金屬技術指標為準。但由于目前對水質污染物的監測大多體現為有毒生物的環境污染，因此水質監測指標缺乏針對性[5]。

3.2 水質監測缺乏統一管理

我國環境監測制度由電源監控發展到地域環境監測管理，再從地域環境監測發展為全流域監控管理。我國目前已對海河流域、淮河流域、太河流域等進行了較為統一的全流域內水環境監測，對全國水質狀況分析和環境污染防控工作具有很大的促進意義。但目前全國流域內水環境監測工作出現的問題較多，其突出表現在省界截面問題上，在開展全國流域內水環境監測工作時必須跨省監測，導致省界截面問題的擴大化。

3.3 水質監測技術落后

中國水質監測技術發展相對滯后，監測手段主要以化學監測為主，水質自動監測和生態監測仍處在初級階段，與全球監測技術水平相差甚遠。我國必須進一步提升水質監測技術能力和水平。水環境監測數據主要來源于國家水質監測公報，但由于我國目前還未建立較為嚴謹的環境水質監測數據庫系統，導致相關監測數據效率比較低。

4 環境水質污染的種類

4.1 顆粒狀懸浮污染物

砂粒和礦砂等無機粒子污染和有機粒子 物來自水土流失、生活工業污水、大氣減塵等。這些污染物透過 大氣和水質的接觸進行傳播，并逐漸在水質中和有害物質融合，并隨河流遷徙而構成了廣泛的污染源。在懸浮粒子污染較為嚴重的狀況下能夠削弱水質的光線透過能力，從而影響綠色植物在水質中進行光合作用，并造成各類養殖水產品的死亡，甚至造成更加嚴重水質的污染[6]。

4.2 氨氮污染物

污水中的氨氮廢水污染對水質也會形成很大的危害，氨氮廢水污染濃度超標會導致各種藻類大量繁衍使水質富營養化，而大量藻類死亡時會導致水質缺氧，影響其他水中動植物的生長和生存[7]。

4.3 重金屬污染

自然資源中的重金屬污染源大多來自煤礦開發、工業生產等，而水質重金屬污染包括銅、鐵、鋅等多種重金屬物質。這些有機重金屬化合物被直接釋放在水域中而不能被完全降解，且隨著時間繼續累積，這種有機重金屬化合物會導致水域有機重金屬超標并影響水域中其他動植物的生長，這些動植物被人食用后也會對人造成各類健康影響。

司馬遷，《史記·太史公自序》：“……探禹穴”正義：《括地志》云：“石匱山一名玉笥山，又名宛委山，即會稽山一峰也。”另可參見《吳越春秋·越王無余外傳第六》。

5 環境水質監測分析方法

5.1 重量分析法

重量分析法是傳統的水環境監測分析法之一，該方法在使用時是將樣本中的待測成分進行直接分離或通過某種手段轉化成方便監測分析的其他物質后再對其進行分離，然后利用分析天平對分離物質的重量進行測量，根據最后所得的測量結果就能得知待測成分的含量在樣本總含量中的具體占比。重量分析法包含氣化法和直接分離法，該方法在實際測量過程中對所使用的儀器沒有太高的要求。目前我國大部分具備分析天平的實驗室都可以進行操作，但是重量分析法在使用過程中還存在一些弊端，例如在操作上過于繁瑣，而且分析天平的精確度會對測量結果造成一定的影響。因此，出于這方面的考慮，對于水環境中微量元素的測量不應使用重量分析法，該方法更適用于中或高濃度樣本的測量[8]。

5.2 滴定分析法

滴定分析方法是將濃度達到規定標準的試劑滴加在被測樣品溶液中，二者在完全反應時觀察被測樣品溶液消耗了多少標準試劑，通過觀察結果計算樣品中被測物質的真實含量。目前來講，一般常見的滴定分析方法包括沉淀滴定法、氧化還原滴定法、絡合滴定法、酸堿滴定法四種，具體解釋如下：

5.2.1 沉淀滴定法

沉淀反應是沉淀滴定法使用的基本前提。沉淀滴定法要求樣本在測試反應過程中必須能夠生成較小的溶度積，同時能夠以較快的反應速度和定量能力確定滴定終點。因此，沉淀滴定法的應用范圍十分局限，除在限定條件下一般不會采取該方法進行試驗。

5.2.2 氧化還原滴定法

氧化還原滴定法的試驗原理究其根本就是氧化還原反應，通過該方法可以對某些具有氧化性和還原性的物質進行測量，盡管氧化還原反應所涉及的化學原理較多，應在試驗前對試驗過程中可能影響試驗結果的因素和副反應進行綜合考慮，將試驗誤差降到最低。

5.2.3 絡和滴定法

絡合滴定法其實就是通過與樣本溶液所產生的固定液晶聚合物形成反應條件所建立的化學分析方法。在試驗過程中，一般要先依據溶液所產生的液晶聚合物的化學穩定常數的多少來確定絡合反應的完成狀況，然后再利用金屬指示器檢查液晶聚合物的顯色程度，從而判斷滴定終點。不過，金屬顯示物在實際應用時不僅會對絡合物產生演色性反應，而且可能還會與其他金屬產生演色性反應，這會導致該實驗的結果存在一定誤差。所以，絡合滴定法的應用更多的是為了增加在絡合滴定反應中的效果。

5.2.4 酸堿滴定法

酸堿化學反應是酸堿滴定法的理論依據，酸堿反應包含強堿和弱酸的反應、弱堿和強酸的反應以及強堿和強酸的反應，這些酸堿反應在實驗過程中將酸堿指示劑作為實驗的主要測試工具從而確定滴定的反應終點。

6 我國環境水質監測方法的發展趨勢

由于水質監測工作的發展方向逐步轉向痕量分析，而且儀器分析法具有實驗過程更加簡潔、影響因素較少等優勢，因此使用儀器分析法進行水環境監測在未來將是一種發展趨勢。儀器分析法是通過對樣本中物質的物理性質和化學性質進行分析的一種實驗方法，目前我國儀器分析方法包含四種，分別是電化學分析法、色譜分析法、光化學分析法以及放射分析法[9]。

6.1 色譜分析法

色譜分析法按照運行相的不同分成氣相色譜與液相色譜。流動相為氣體則是氣體色譜分析法，而流動相為液體則是液相色譜分析法，因此色譜分析法對于環境水質監測分析工作來說有著至關重要的意義。若被測樣本具備低沸點和高揮發性的特點，那么在分析過程中更適合用氣相色譜法，而對于具備高沸點和低揮發性的樣本，就需要利用液相色譜對其進行監測和分析。液相色譜法在實驗過程中可以有效地利用質譜儀進行分析，這使得液相色譜法成了目前國內水質監測分析方法的重點研究方向。色譜分析法中常見的實驗儀器有氣相色譜儀、液相色譜儀和液質聯用儀等，這些儀器在大部分情況下都可以對水質中的污染物進行分析。

6.2 電感耦合等離子體發射光譜法

電感耦合等離子體發射光譜法的工作原理是使用探測器對元素躍遷特征譜線加以監測，并測量其強度，進而對樣本中的其他元素加以定性解析，并且需要估算元素的濃度。目前最常用的發射光譜分析法是ICP-AES法，其能夠對各種微量元素加以測定，同時還能對各類氣體和液體進行直接監測，這為水環境分析工作帶來了極大的便捷。

6.3 原子分光光度法

原子分光光度法在使用過程中的理論依據是郎伯比爾定律，而且還需要原子吸收分光光度計作為監測儀器才能對樣本進行有效的分析。該方法可以有效地對水環境中的大部分金屬進行測定，因此被廣泛應用，現已成為實驗室進行重金屬監測和分析的主要方法之一。

7 加強環境監測水質分析發展趨勢的建議

7.1 提高環境監測水質分析過程規范性

在開展環境水質監測工作的過程中，為在一定程度上防止由于人為因素影響環境水質監測數據的準確度，在樣本收集過程中，相應的測試技術人員一定要遵守《水質采樣技術規范》以及《環境監測規范》等有關規定，以保證所收集樣本使用功能的完整性。在進行實際監測過程中，各監測機構一定要嚴格遵守相應的監測標準，同時監測技術人員也要提高自身的專業知識，避免監測數據丟失問題的發生[10]。

7.2 加強對監測實驗室環境的保持

為了在一定程度上避免環境因素對環境監測數據真實性造成的影響，水質監測相關工作人員必須保證試驗室內的空氣、溫度、濕度均達到監測取樣標準的條件，對試驗室內的靜電驅動現象進行有效去除，以保證監測數據的真實有效性。對于其他可能影響實驗室水質監測的實驗結果準確度的影響因素應進行長期分析，杜絕各種對實驗結果產生較大影響的因素出現。

7.3 確保水質監測儀器的靈敏度

在開展環境污染監測的過程中，為了在一定程度上保證監測結論的正確性，有關人員應定期對相應的監測裝置進行更換和維修。同時，政府有關行政監督管理部門也要強化對試驗設備監督管理，對比中較關鍵的試驗設施必須實施強制監管，而缺乏質量監測合格標志的試驗設施不得在水質監測實驗流程中使用，以保證水質整體試驗監測結論的正確性。

7.4 實驗過程的控制

當對水質進行分析的時候，質量監督員一定要對整個流程進行有效的監管和把控。水質分析工作人員要嚴格按照標準規范進行作業，根據標準對數據進行細致分類，保證質控管理措施滿足相關標準規定。實驗過程中，必須要采用合理的手段仔細地對所有數據進行數據分析，與此同時，還必須要將整個統計分析的過程記錄好，以保證所有數據信息的真實可靠。結果不符合標準的，則必須要根據相關規定不斷地對數據結論加以檢驗。

8 結語

綜上所述，我國目前的水環境監測分析工作主要以儀器分析方法為主，其在使用過程中限定標準較低，操作較為簡單，監測結果穩定，這些優點都將在一定程度上提高水環境監測分析工作的整體效率，為我國水污染防治工作能夠盡快地全面展開并取得較為滿意的成果奠定了基礎。