水環境監測及水污染防治研究

倪 莎

（鎮江市丹陽生態環境監測站，江蘇 鎮江 212300）

引言

水是人類生存的根本，也是社會經濟發展的重要支撐。然而，隨著人類經濟的發展，水資源的污染問題日益突出，給人類的健康和生存環境帶來了嚴重威脅。近年來，各國政府和社會各界紛紛加強了對水資源的保護，水環境監測及水污染防治研究變得尤為重要。本文將綜述當前水環境監測及水污染防治研究的進展，以期為水資源保護提供參考和借鑒。

1 水環境監測技術

1.1 傳感器技術

傳感器技術是目前應用最廣泛的水環境監測技術之一。傳感器是一種能夠將物理或化學量轉換成電信號并傳遞給電子設備的器件。在水環境監測中，傳感器技術可以實時監測水體中的各項指標，如水溫、溶氧量、pH值、濁度等，從而對水體環境的變化進行及時監測和控制。目前，常用的傳感器技術包括光學傳感器、電化學傳感器、聲學傳感器等。首先，光學傳感器是基于光學原理的一種傳感器技術。光學傳感器可以通過光的散射和吸收來監測水體中的濁度、色度等指標。此外，光學傳感器還可以用于監測水體中的葉綠素、藻類等生物指標。光學傳感器具有高靈敏度、高準確性、快速響應等優點，能夠實現對水體環境的實時監測；其次，電化學傳感器是基于電化學原理的一種傳感器技術。電化學傳感器可以通過電化學反應來監測水體中的溶解氧、pH值、電導率等指標。電化學傳感器具有高靈敏度、高準確性、抗干擾能力強等特點，能夠實現對水體中微量物質的監測；再次，聲學傳感器是基于聲學原理的一種傳感器技術。聲學傳感器可以利用聲波的傳播特性來監測水體中的流速、水位等指標。聲學傳感器具有非接觸式監測、適用于復雜環境等優點，能夠實現對水體環境的高精度監測。最后，傳感器技術在水環境監測中的應用不斷發展，新型傳感器技術也不斷涌現。例如，納米傳感器、DNA傳感器等技術都有望在水環境監測中得到應用。傳感器技術的發展將為水資源保護提供更加可靠、高效的技術支持[1]。

1.2 遙感技術

遙感技術是一種通過對地球表面進行探測和監測的技術，可以利用遙感衛星或飛機等航空器對水體的水質、水量、水流等進行精確監測，如圖1所示。目前，常用的遙感技術包括微波遙感、紅外遙感、激光雷達遙感等。首先，微波遙感技術是利用微波輻射對水體的水量、水流等進行監測的技術。微波遙感技術可以穿透云層和水汽，實現對水體的全天候監測。此外，微波遙感技術還可以對水體中的葉綠素、溶解有機物等進行監測；其次，紅外遙感技術是利用紅外輻射對水體的溫度、水質等進行監測的技術。紅外遙感技術可以通過監測水體表面的溫度來推算水體中的水溫、水質等指標。此外，紅外遙感技術還可以用于監測水體中的浮游植物、溶解有機物等；再次，激光雷達遙感技術是利用激光雷達對水體的水深、水體結構等進行監測的技術。激光雷達遙感技術可以高精度地測量水體的深度、水位等指標。此外，激光雷達遙感技術還可以用于監測水體中的底質、河床等。總之，遙感技術在水資源管理和保護中具有重要的應用價值。遙感技術可以實現對大范圍水體環境的高效監測，對水污染防治、水資源開發利用等方面提供重要支持。隨著遙感技術的不斷發展，其應用范圍將更加廣泛，為水資源保護和管理提供更加全面、精確的技術支持。

圖1 遙感技術水污染監測

1.3 水質分析技術

水質分析技術是通過對水體中的物理、化學、生物等指標進行分析，來評價水體水質狀況的技術。常見的水質分析技術包括化學分析、生物學分析、物理學分析等。首先，化學分析是評價水體水質狀況的重要手段之一。化學分析可以通過對水體中的溶解物質、微量元素、無機鹽等指標進行分析，來評價水體的水質狀況。常見的化學分析技術包括原子吸收光譜、電化學分析、熒光光譜等；其次，生物學分析是評價水體生態狀況的重要手段之一。生物學分析可以通過對水體中的浮游植物、底棲動物、魚類等進行監測和分析，來評價水體生態系統的狀況。常見的生物學分析技術包括定量PCR技術、蛋白質電泳技術、生物標志物技術等；再次，物理學分析是評價水體物理狀況的重要手段之一。物理學分析可以通過對水體中的溫度、水位、流速等指標進行測量和分析，來評價水體的物理狀況。常見的物理學分析技術包括水位計、流速計、水溫計等。總之，水質分析技術在水資源管理和保護中具有重要的應用價值。通過對水體的監測和分析，可以及時發現和解決水污染、水資源利用等問題，保障水資源的可持續利用。隨著技術的不斷進步和發展，水質分析技術將為水資源保護和管理提供更加全面、精確的技術支持[2]。

1.4 水文測量技術

水文測量技術是通過對水文要素的測量，來評價水體的水量、水流等情況的技術。常見的水文測量技術包括水位測量、流量測量、徑流量測量等。首先，水位測量是評價水體水量情況的重要手段之一。水位測量可以通過對水體的水位變化進行監測和分析，來評價水體的水量變化情況。常見的水位測量技術包括浮子式水位計、壓力式水位計、超聲波水位計等；其次，流量測量是評價水體水流情況的重要手段之一。流量測量可以通過對水流速度和橫截面積進行測量和計算，來評價水體的流量情況。常見的流量測量技術包括流速計、浮子式流量計、壓力式流量計等；最后，徑流量測量是評價水體徑流情況的重要手段之一。徑流量測量可以通過對徑流流量進行測量和計算，來評價水體徑流的情況。常見的徑流量測量技術包括水文測站法、降雨徑流模型法、水文模型法等。總之，水文測量技術在水資源管理和保護中具有重要的應用價值。通過對水文要素的監測和分析，可以及時發現和解決水資源利用、水災害等問題，保障水資源的可持續利用。隨著技術的不斷進步和發展，水文測量技術將為水資源保護和管理提供更加全面、精確的技術支持。

2 水污染防治技術

2.1 物理方法

物理方法是一種常用的水污染防治技術，主要包括沉淀、過濾、吸附等手段。這些方法通過物理過程，將水體中的污染物去除或分離出來，從而達到凈化水體的目的。首先，沉淀是一種常見的物理方法，它是通過重力作用，將水體中的污染物沉淀到水體底部，從而去除水體中的污染物。沉淀技術一般適用于大顆粒污染物的去除，如泥沙、懸浮顆粒等。常見的沉淀技術包括沉淀池、沉淀池加藥等；其次，過濾是一種常見的物理方法，它是通過過濾材料，將水體中的污染物過濾掉，從而凈化水體。過濾技術一般適用于小顆粒污染物的去除，如微生物、懸浮顆粒等。常見的過濾技術包括沙濾器、活性炭過濾器、纖維素過濾器等；最后，吸附也是一種常見的物理方法，它是通過吸附材料，將水體中的污染物吸附到材料表面，從而去除水體中的污染物。吸附技術一般適用于有機物、重金屬等污染物的去除。常見的吸附技術包括活性炭吸附、離子交換樹脂吸附等。物理方法在水污染防治中具有廣泛的應用價值。其不僅可以單獨使用，也可以與其他技術相結合，提高水質凈化的效果和質量。隨著技術的不斷進步和發展，物理方法在水污染防治中的應用將變得更加廣泛和有效[3]。

2.2 化學方法

化學方法是一種常用的水污染防治技術，主要包括氧化、還原、中和等手段。這些方法通過化學反應，將水體中的污染物轉化為無害物質，從而達到凈化水體的目的。首先，氧化是一種常見的化學方法，它是通過氧化劑將污染物氧化成無害物質，從而達到去除水體中污染物的目的。氧化技術一般適用于有機物、異味物質等污染物的去除。常見的氧化技術包括高級氧化技術、臭氧氧化技術、過氧化氫氧化技術等；其次，還原是一種常見的化學方法，它是通過還原劑將污染物還原成無害物質，從而達到去除水體中污染物的目的。還原技術一般適用于重金屬等污染物的去除。常見的還原技術包括硫化技術、還原鐵技術等；再次，中和是一種常見的化學方法，它是通過將酸性或堿性的污染物與中和劑反應，使其中和成中性物質，從而去除水體中的污染物。中和技術一般適用于酸性或堿性污染物的去除。常見的中和技術包括石灰中和技術、氫氧化鈉中和技術等。化學方法在水污染防治中具有廣泛的應用價值，其不僅可以單獨使用，也可以與其他技術相結合，提高水質凈化的效果和質量。隨著技術的不斷進步和發展，化學方法在水污染防治中的應用將變得更加廣泛和有效。

2.3 生物方法

生物方法是一種常用的水污染防治技術，主要包括微生物處理、植物處理、生態修復等手段。這些方法利用生物的吸收、轉化和降解能力，將水體中的污染物去除或轉化為無害物質，從而達到凈化水體的目的。首先，微生物處理是一種常見的生物方法，它是利用微生物對污染物的生物降解能力，將污染物降解成無害物質，從而去除水體中的污染物。微生物處理技術一般適用于有機物等污染物的去除。常見的微生物處理技術包括好氧處理、厭氧處理、生物膜反應器等；其次，植物處理是一種常見的生物方法，它是利用植物對污染物的吸收和轉化能力，將污染物吸收并轉化成無害物質，從而去除水體中的污染物。植物處理技術一般適用于重金屬等污染物的去除。常見的植物處理技術包括水生植物處理、陸生植物處理等；最后，生態修復是一種常見的生物方法，它是通過人工干預，恢復水體生態系統的結構和功能，從而改善水體環境。生態修復技術一般適用于河流、湖泊等水生態系統的修復。常見的生態修復技術包括濕地生態修復、人工濕地建設、水生態補償等。總之，生物方法在水污染防治中具有廣泛的應用價值。它們不僅可以單獨使用，也可以與其他技術相結合，提高水質凈化的效果和質量。隨著技術的不斷進步和發展，生物方法在水污染防治中的應用將變得更加廣泛和有效。

3 水資源管理策略

3.1 水資源的節約與保護

水資源節約與保護是保護水資源的基礎，它可以減少水資源的浪費和污染，提高水資源利用效率。當前，常用的水資源節約與保護措施包括加強水資源管理、推廣節水技術、實行水價分級等。首先，加強水資源管理是水資源節約與保護的關鍵。水資源管理包括水資源規劃、水資源監測、水資源調度、水資源保護等方面。通過加強水資源管理，可以明確水資源的利用方式和水資源保護目標，提高水資源利用效率和水環境質量；其次，推廣節水技術是保護水資源的重要手段。節水技術包括改善用水設備、推廣節水灌溉技術、加強水資源回用等方面。通過推廣節水技術，可以減少用水量，提高用水效率，降低水資源的浪費；實行水價分級是水資源節約與保護的有效方式。水價分級是指根據用水性質和用水量的不同，設定不同的水價標準。通過實行水價分級，可以激勵用戶節約用水，降低用水量，提高用水效率。水資源節約與保護是一個長期而復雜的過程，需要政府、企業和社會各界的共同參與和努力。只有通過全社會的努力，才能實現水資源的可持續利用和保護。

3.2 水資源的開發與利用

水資源開發利用是保護水資源的重要手段，它可以滿足人類生產和生活的需求，推動經濟社會的發展，如圖2所示。當前，常用的水資源開發與利用措施包括水資源調配、水資源利用規劃、水資源開發工程等。首先，水資源調配是一種重要的水資源開發與利用措施。水資源調配是指通過水資源跨流域調配、水資源多源供應等方式，將水資源有效地分配到各地區、各行業和各用戶，滿足不同用水需求。通過水資源調配，可以解決地區之間、行業之間水資源短缺和水資源分配不均的問題；其次，水資源利用規劃是水資源開發與利用的基礎。水資源利用規劃是指對水資源進行全面的調查、評估和規劃，確定水資源利用的目標、方向、模式和布局。通過水資源利用規劃，可以合理規劃水資源的開發利用，確保水資源的可持續利用；再次，水資源開發工程是水資源開發與利用的主要手段。水資源開發工程包括水庫、引水渠、水電站、灌溉工程等。通過水資源開發工程，可以把水資源有效地利用起來，滿足人類生產和生活的需求。水資源開發利用需要遵循科學規劃、合理開發、可持續利用的原則，充分考慮水資源的生態和環境保護，保證水資源的可持續利用，只有這樣，才能實現水資源的合理開發利用和可持續發展[4]。

圖2 水資源利用領域

3.3 水資源的管理法規

水資源管理法規是保護水資源的重要保障，它可以規范水資源的開發和利用行為，保護水資源的安全和可持續利用。當前，常用的水資源管理法規包括水資源管理條例、水污染防治法等。首先，水資源管理條例是目前中國最重要的水資源管理法規之一。該條例于1988年頒布，經過多次修訂和完善，已成為中國水資源管理的基本法律。水資源管理條例規定了水資源的保護、開發、利用、節約和管理等方面的具體內容，為水資源管理提供了法律保障。其次，水污染防治法是保護水資源的重要法律之一。該法律于1996年頒布，經過多次修訂和完善，已成為中國水污染防治的基本法律。水污染防治法規定了水污染防治的基本原則、管理制度、責任和處罰等方面的具體內容，為保護水資源、防治水污染提供了法律保障。另外，其他相關法規也在水資源管理和保護方面發揮了重要作用。例如，環境保護法、國土資源法、水土保持法等。這些法規為水資源管理提供了法律框架和依據，保障了水資源的安全和可持續利用。總之，制定和實施水資源管理法規需要政府、企業和社會各界的共同參與和努力。只有通過全社會的努力，才能實現水資源的合理開發利用和保護，保障人類生產和生活的需要。

4 結語

綜上所述，當前各種水環境監測技術、水污染防治技術和水資源管理策略不斷涌現，為水資源保護提供了強有力的支持。但是，仍然需要不斷深入研究，探索更加有效的水資源保護措施，為人類健康和環境保護做出更大的貢獻。