水質自動監測技術在水環境保護中的應用

葉 燕

（安慶市宿松縣生態環境監測站，安徽 安慶 246500）

近年來，我國的水環境問題日益突出，嚴重危害著人民的生存和社會的發展，因而，水資源保護日益引起各國的關注。水質自動監控技術是水資源保護的重要技術，其技術特點是可以有效、準確、全面地監測水質。

1 水質自動監測技術

1.1 水質自動監測技術概述

水質自動監控技術是利用自動監控系統監控水質，其核心是一種采用自動化檢測和自動控制的在線自動檢測設備。該系統通常能自動監測幾十個甚至上百個監測點，以達到對某一地區的水質和環境進行綜合監控的目的。該系統可以實時監控水環境，并將監測到的數據傳送到水質監控中心，然后利用數據中心的數據進行分析，從而發現水環境的異常。應用該系統可以對各監測區域內的水質進行科學、精確地反映，從而可以掌握水質的實際狀況，并改變水質狀況。該系統可以實現數據的無線傳輸，將所有監測指標，包括氨氮、常規參數、高錳酸鹽指數等，都以數據的形式發送到監控中心，并可以在現場進行數據采集。通過遠程監控，可以實時、連續地監測水質，掌握水質動態，并分析水質的變化，預測污染的發展狀況，從而達到預防和控制水質污染的目的。

1.2 水環境保護中水質自動監測技術的應用價值

由于常規的水質監測技術不能實時反映水環境質量，使工作人員難以對水質進行準確地評價，因而導致管理和治理政策的執行不到位。利用水質自動監控技術，可以實時、持續地反映水環境質量，與傳統方法相比，本系統具有較高的精確度和效率，并可與多種先進技術結合使用，對水質進行全方位地監測，也可以對數據進行分類，并將數據以無線方式傳輸到數據庫中。自動監測技術可以有效增加監控的頻次和效率，以減輕工作人員的工作壓力。

水環境監測中涉及的工作內容非常繁雜，比如水樣的收集、水樣的檢查，這些都需要大量的人力物力來完成。采用自動水質監控技術后，可以通過計算機技術對數據進行自動采集、匯總、分類和整理，從而有效地避免出現人工差錯，保證了工作的質量和效率。

2 水質自動監測技術的優勢

2.1 準確性

精確的監測是水質監測的基礎，但從目前的情況看，如果采用常規方法進行水質監控，仍然要靠手工進行，這樣會造成人為因素的影響，從而影響水質的監控效果。利用自動水質監控技術，可以使整個分析過程都是通過系統來實現的，不僅能夠更準確地反映水體的各種組成成分，而且還能自動生成圖像，提高圖像的清晰度和準確度，防止因為人為原因造成的圖像模糊和標點符號錯誤。通過對監測結果的精確反饋，水環境保護部門能夠發現水體的變化，并采取相應措施防止污染的進一步發展[1]。

2.2 高效性

在工作效率上，傳統方法需要通過大量數據來對水質進行精確地分析，因而有很大缺陷?；A項目有幾十個，再算上精細的，數量過百，再加上各種復雜的工作，會耗費大量的時間，效率也會下降。采用水質自動監控技術，無需人工對某些基礎狀況進行分析，從而大大減少了檢測時間，提高了工作效率。同時，對于水資源的保護，高效意味著能夠及時地將相關情況反饋給工作人員，一旦發現水質不正常，工作人員可以在最短的時間內得到相關資料，及時采取相應的措施，防止污染繼續擴散。

2.3 全面性

全面性是指水質自動監控技術可以獲取更多參考資料，由于水質監測項目繁多，所獲取的數量龐大的數據可以提供更加可靠的依據，有利于對今后工作進行更加精確的評價。在最初使用水質自動監測技術時，只能檢測水中的重金屬、化學物質、細菌等，而現在利用這項技術，可以監測水位、酸堿度、微生物等指標，并能提供更加全面的監測結果。同時，水質自動監控技術的應用局限性較少，以往的人工檢測需要到實地開展工作，如果地方環境較為惡劣，監測工作可能無法順利進行，而自動監測技術只需要在當地構建完整的系統即可，節省了大量人力物力，而且應用價值較高，可以充分保障用水安全。

2.4 多樣性

水質自動監測技術的應用提升了水質數據的獲取效率，相較于傳統的人工監測手段，自動監測技術的數據獲取效率高，高集成度的自動化監測系統可以為管理工作的進行提供完善的數據支持。隨著時間的推移，水質自動監測系統的完善度不斷提升，系統運行的穩定性也不斷提高，結構設計的優化也使系統維護工作及設計優化工作的難度不斷下降，在當前水環境保護工作中具有廣泛的使用。水質自動監測技術可以實現對水環境中流量、各類物質的濃度以及水中溶解氧等數據信息的監測，并在監測中借助網絡完成對實時數據的傳輸，保證管理人員可以在現場進行數據分析和存儲。隨著網絡技術的發展，自動監測技術實現了遠程操作，工作人員可以遠程控制監測系統完成工作。同時，系統也能在運行中針對一些不良的水環境數據信息進行報警，方便工作人員及時清理水環境，避免污染問題的擴大，從而有效提升了水環境保護工作的質量。

3 我國水環境質量影響因素分析

3.1 自然環境因素

隨著全球氣候變暖，水資源的蒸發加速，大量水資源被浪費，因而造成了區域水生態環境的巨大改變。在一般情況下，對同一流域的水環境質量進行評判，是以水文條件為依據。溫度上升、水量下降，使河水不能得到有效補給，從而影響了周圍動植物的正常生長。如果該流域中有豐富的礦物資源，將會引起水體礦化，從而對水體的總體質量造成一定影響[2]。

3.2 水質自動監測系統應用的范圍相對較小

近年來，隨著我國水質監測力度的加大，自動化監測技術的使用力度不斷加大，監測點的數量也在逐步增加，其應用領域還在進一步拓展，但一些水庫、水體的監測仍采用傳統的人工監測方式。因此，要進一步加大水質自動監測的覆蓋面，就要以重要河流、水系為主，建立自動監測系統，采用水質自動監測技術。

3.3 人為因素的影響

人類對自然生態環境造成的損害歷來受到人們的重視。由于人類的濫砍濫挖，導致地表水體迅速流失，地下水位迅速降低，造成井水枯竭、地表塌陷。同時，由于土壤侵蝕和植被的退化，形成了一種惡性循環。由于污水未經妥善處理就直接排入江河，造成了大量重金屬污染，使河水中的水生生物大量死亡，導致水體水質嚴重惡化。人類活動的影響，使水體的污染問題日益突出。

4 水質自動監測技術在水環境保護中的應用

某區域是全國首個建立水環境監測與管理體系的試點區域，從建立初期就開始了水質自動監測。

4.1 在線監測

本系統可以自動在線監測、遠程控制、自動傳輸數據、自動處理分析數據、自動報警和保存樣品。自動在線監控是根據客戶的需要，定時自動采集水樣，以獲得連續在線監測的水質資料。市和縣各中心站均可利用遙控系統進行配水、采水、反吹洗。在數據的自動傳送上，該監測點具有采集、掃描等功能，并將采集到的數據傳送給控制中心，以一種固定的形式存儲到數據庫中。在自動分析和處理過程中，可以自動分析、整理、統計、計算許多內容，如日、月、年的最大值、月均值、年均值等，并能根據要求進行水質的評估[3]。在自動報警和留樣系統中，當監控數據發生重大變化或異常時，會自動報警，并啟動自動取樣裝置，以完成樣品的自動留樣，同時由中心站發送短信等方式通知相關人員。

4.2 排污口水質的監測

在污水監測工作中，相關工作人員的工作意識不強，在實際工作中出現了很多問題，導致監督周期的延長，且所收集的資料也有一定滯后性，很難準確了解到企業的排污情況。在污水監測工作中，由于一些企業存在著主觀上欠賬等問題，致使其無法按時支付排污費用，在一定程度上加大了監測工作的難度。在應用水質自動監控技術時，工作人員可以充分發揮其優點，實現遠距離運行，提高工作效率和質量，更好地滿足人民群眾的需要。在此過程中，要充分發揮自動監控系統的作用，達到關閉閥門、降低人工成本、加強水環境保護的目的。

在水環境保護中，水質自動監控技術也在排污口的監測中得到了體現。目前，環境保護工作的壓力很大，由于基層環境保護人員數量有限，對企業廢水的排放率存在一定程度的限制，造成廢水排放核查困難，難以及時發現問題，而人工監控又不能全面掌握排污口的具體排污狀況。自動監控技術在排污口監測中，實現了多點監測，自動獲取企業排污口污水排放量和水質狀況，對排污的關鍵性控制指標COD的排放數據進行限定，對系統監測到的排污口污水的COD超排放限值及時預警，督促環保部門查處處理。水質自動監控系統可將現有資料與歷史資料進行對比分析，使廢水排放量的變化一目了然，并可以通過數據的反饋，為水資源保護、污染源控制提供更加可靠的技術支撐，使水環境的污染防治更具有針對性和有效性。

4.3 地表水監測

在開展地表水環境監測工作中，要從整體上加強生態環境建設，使人們生活在一個較好的環境中。在開展地表水監測過程中，通過自動水質監控技術，可以實現對地表水的遠程控制，并對其進行全方位地監控。在對地表和流域進行水質監測的同時，也要充分運用水質自動監控技術，對污染地區進行監測和預警，從而及時發現和處理水污染問題[4]。在水質自動監測技術的實際應用中，要充分利用該技術的優勢，實現對地表水總量和污染狀況的系統監測。在地表水監測活動中，要通過實時監測系統，提升地表水監測結果的有效性。水質自動監測技術在地表水監測活動中得到了廣泛應用，同時也建立了水質自動監測站，進一步加強地表水的監測，而環保部門也采取了相應的措施，建立了水質監測站，以加強對重點水域的保護。

4.4 水庫監測

水是生命之源，用水安全是第一要務，目前，飲水污染問題屢見不鮮，因此，要保證人民的飲用水安全，就必須對水質進行規范、精確的監測，而水質自動監控技術在飲用水的監控中起到了很好的作用，該技術還經常用于水庫的水質監控，以保證人民的用水安全。在水質自動監控中，當出現水質參數不正常時，系統會自動發出警報，從而對供水安全進行監控和管理。以水質自動監控系統為基礎，可實時、精確地采集水質參數和各項指標，并可對飲用水源或水庫水質進行生化毒性分析，對其中的總磷、總氮、氨氮、亞硝酸鹽等進行檢測，并對水質的硬度、色度等進行分析，從而達到對水資源進行遠程監控和指導的目的。同時，可將監測數據反饋給相關環保部門，方便環保部門深入到水源地對污染源進行分析，實現從源頭進行治理的目的。

在水庫運行過程中，通過強化水質自動監控技術，可以有效實現對水庫各項指標的實時監控。采用自動水質監控技術，可充分發揮其遠程監控的優勢，全面提高水環境監測水平。在水庫水質監測工作中，對于重點保護的水源，采用水質自動監控技術，及時了解水庫水質動態，確保群眾的飲用水安全。在進行特定監測工作中，通過與水質狀況信息的自動傳遞與管理，能夠對任何時段的水質數據進行實時記錄與查詢。在實時監控工作中，當發現水質、水源等有異常情況時，通過自動監控系統進行預警，從而為環保部門的管理者提供有效的管理依據。在環保工作中，要通過自動檢測儀器對各種具體的水質指標進行檢測，并運用軟件進行數據整理和分析，為相關監測人員提供科學的依據[5]。

4.5 對供水水源地進行水質實時監測

該系統可實現對所轄城市供水水源地的水質連續在線監測，并設置為8小時一次的監控，使監測結果更具有代表性和科學性，為有關部門及時掌握和了解水源地的水質情況，制定相應防治對策提供依據。以某水庫的總磷、總氮指標為例，對該水庫的總磷和總氮的監測結果進行了研究，結果表明，該水庫的總磷濃度在6月達到了峰值。相關部門和環保部門聯合調查總磷與總氮的超標原因，向政府部門遞交了調查報告并提出了防治建議。由于常規的水質監測技術不能實時反映水環境質量，使工作人員難以對水質進行準確評價，導致管理和治理政策的執行不到位。利用水質自動監控技術，可以實時、持續地監測水環境質量，與傳統方法相比，該系統具有較高的精確度和效率，并與多種先進技術相結合，可以對水質進行全方位監測，并將各種數據進行分類，以無線方式傳輸到數據庫中。在這一監控程序中，可以有效增加監控的頻次和效率，減輕工作人員的工作壓力。

4.6 實現對重大水污染情況的及時預警

某區域的水庫，不但是縣城的水源，也是引水工程的重要水源，每年都有大量的水源從這里取水，如果出現嚴重的水環境問題，那么這座城市的用水將會受到很大的影響。在水質異常時，自動監測系統可以自動預警，讓相關部門在最短的時間內做出反應，從而達到預防和控制水污染的目的，而不是像以前那樣，上報、制定、下發、執行。如2012年6月，在該區域一座水庫的一個監測點檢測到揮發酚超標，有關部門立刻將自動取樣器中的水樣送到實驗室進行化驗，經檢測發現揮發性酚含量超標后，當地政府立即對上游的所有排放口進行檢查，發現是一家重金屬礦山排放的揮發物超標，相關部門立即將該排污口關停、整頓和治理，從而有效遏制了一起重大的水污染事件的發生，確保了水源水質的安全[6]。

5 水質監測技術在水環境保護中的效益分析

5.1 提高水質監控的效能

提高水質監控的效能是一項綜合性工程，其影響因素眾多，難以對其進行有效的監控和治理。當前，由于基層沒有足夠的環保人才和較高的水質監控能力，所以采用自動水質監控技術，可以極大地提高水質監控效果。收集水文、氣候、地質地貌數據、工業用水分布、水污染來源、廢水處理、水樣品收集自動化、信息收集自動化、實驗室測試自動化等基本信息，簡化監測過程，避免風險因素，提高質量監測數據反饋的及時性。雖然水質自動監控技術采用了許多先進的儀器和設備，前期投資較大，但是相較于常規監測技術，其經濟效益較好。該技術可以節省人力資源，減輕管理人員的工作壓力，使其能夠將更多精力放在其他領域，提高工作質量，減少不必要的重復勞動，降低工作成本。

5.2 減少監控費用

在水環境監測中，水樣采集、數據整理、水樣檢測等工作都是非常繁瑣的，這些都需要大量的人力物力。采用自動水質監控技術后，可以利用電腦進行自動取樣，并對采集到數據進行匯總、分類、整理，有效防止了人工差錯的發生，保證了監測工作的質量和效率。自動水質監測技術僅需少量技術人員即可進行有效的水質監測，減少了現場觀察員的數量，因而可以更好地控制監測、人工和時間成本。

6 結語

在我國目前的生態建設中，水環境保護工作具有十分重要的意義。水質自動監控技術在水環境保護工作中得到了廣泛應用，不僅提高了采集效率，還提高了環境保護工作的效率，對污染治理和保護水體環境具有積極的作用。另外，針對目前我國水質監測系統中存在的問題，應加大研究經費的投入，提高國產水質監測儀器的精度，降低設備成本，使自動監測技術的得到進一步推廣。