我國水處理中環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)及污染防治探析

劉 桂

（云南省昭通市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南 昭通 657000）

20世紀(jì)80年代，我國開始開展水環(huán)境監(jiān)測(cè)，為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的科學(xué)預(yù)測(cè)，實(shí)施了質(zhì)量控制計(jì)劃。到了90年代，我國已經(jīng)建成了200多個(gè)監(jiān)測(cè)中心。21世紀(jì)，我國水體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)，向大眾開放，水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)初步形成。當(dāng)前，我國水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)主要分為兩種。一種是自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，最初從發(fā)達(dá)國家引入，優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)同步連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)水體受到嚴(yán)重污染時(shí)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠及時(shí)報(bào)警[1-3]。另一種是常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是比自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一次性投入少，監(jiān)測(cè)指標(biāo)更加豐富[4-6]。為了更好地選擇監(jiān)測(cè)方法，本文將對(duì)二者進(jìn)行詳細(xì)的比較分析。

1 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)與常規(guī)監(jiān)測(cè)的比較

1.1 水樣采集代表性的不同

通常，監(jiān)測(cè)水環(huán)境時(shí)，人們需要采集水樣，《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T91-2002）對(duì)監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)有一些硬性要求。一般來說，常規(guī)監(jiān)測(cè)需要先根據(jù)水體情況來確定采樣垂線，然后確定采樣點(diǎn)的位置。與前者相比，自動(dòng)監(jiān)測(cè)的采樣點(diǎn)相對(duì)固定，水樣否具有代表性容易受到質(zhì)疑。

1.2 兩種監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理不同

為了與常規(guī)監(jiān)測(cè)結(jié)果保持一致，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法的原理應(yīng)當(dāng)盡可能與常規(guī)監(jiān)測(cè)方法相同。例如，自動(dòng)監(jiān)測(cè)期間，氨氮、高錳酸鉀指數(shù)等實(shí)驗(yàn)室常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目要順利開展，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。但是，為了減少試劑種類和用量，實(shí)現(xiàn)水體監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化，人們可能運(yùn)用不同的監(jiān)測(cè)方法。例如，重金屬測(cè)定需要采用電化學(xué)法，而大腸菌群監(jiān)測(cè)需要采用酶底物測(cè)定法。需要指出的是，雖然有些監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的自動(dòng)監(jiān)測(cè)原理與常規(guī)監(jiān)測(cè)接近，但在其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目上，二者的測(cè)定原理有所不同，導(dǎo)致不同監(jiān)測(cè)原理的測(cè)定結(jié)果存在差異。

1.3 兩種監(jiān)測(cè)技術(shù)靈敏度的差異

靈敏度是常規(guī)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)最為顯著的差異。常規(guī)監(jiān)測(cè)往往在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，人們可以結(jié)合待測(cè)物的濃度，通過稀釋、萃取等方式加以調(diào)整。自動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)待測(cè)物的處理比較簡單，難以通過儀器完全消除基體干擾物，無法及時(shí)處理外界影響因素，不能自動(dòng)富集污染物，使得部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的靈敏度無法達(dá)到相關(guān)要求[7-9]。例如，自動(dòng)監(jiān)測(cè)常用氣敏電極法測(cè)定氨氮濃度，自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備能夠達(dá)到的準(zhǔn)確定量濃度為0.2 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出水質(zhì)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的限值。在監(jiān)測(cè)重金屬離子時(shí)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)無法消除共存離子的影響，使得監(jiān)測(cè)結(jié)果存在較大的誤差。

2 新型環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 遙感技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和自動(dòng)化，其在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。水環(huán)境監(jiān)測(cè)可以應(yīng)用遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域的環(huán)境信息，同時(shí)保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)采樣動(dòng)態(tài)操作模式，不僅可以充分減少人為因素的影響，還可以有效降低監(jiān)測(cè)費(fèi)用，節(jié)約環(huán)境監(jiān)測(cè)成本[10-12]。目前，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于監(jiān)測(cè)水體中的固體懸浮物和水體的富營養(yǎng)化。

2.1.1 懸浮固體遙感監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

懸浮固體遙感監(jiān)測(cè)是指利用遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)來有效監(jiān)測(cè)水體中的懸浮固定物，通過紅外光波測(cè)定水體中的固體懸浮物，進(jìn)而判定水質(zhì)。一旦懸浮物大量出現(xiàn)，就會(huì)影響水體的光學(xué)性質(zhì)和濁度。人們可以利用紅外光波進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，建立固體懸浮物與特定波段輻射值的模型，測(cè)定水體污染物的濃度。

2.1.2 水體富營養(yǎng)化遙感監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

人們可以采用遙感監(jiān)測(cè)，有效判定水體富營養(yǎng)化程度。人們可以根據(jù)紅外光波段或可見光波段，有效判斷水體含氧量的變化，以監(jiān)測(cè)水體的富營養(yǎng)化程度。一般來說，當(dāng)水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，水中會(huì)出現(xiàn)大量浮游植物，紅外光波段就會(huì)發(fā)生陡坡效應(yīng)，提示水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化。水中浮游植物增加，會(huì)導(dǎo)致葉綠素明顯增加，遙感裝置可以反映出反射光譜特征。

2.2 生物技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

一旦水環(huán)境發(fā)生變化、水質(zhì)受到污染，就會(huì)嚴(yán)重影響水生物的生長。人們可以借助生物技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，通過觀察水體中生物組分、生物個(gè)體或生物種群對(duì)水環(huán)境的應(yīng)激反應(yīng)與變化，監(jiān)測(cè)與評(píng)估水污染情況[13-15]。

目前，生物技術(shù)主要分為微生物群落監(jiān)測(cè)法、發(fā)光細(xì)菌法、生物行為反應(yīng)監(jiān)測(cè)法等。作為應(yīng)用較早的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，微生物群落監(jiān)測(cè)法主要利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)法，對(duì)被測(cè)水域中微生物的物種和數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，以此為指標(biāo)，判定和評(píng)價(jià)該水域的污染程度。生物行為反應(yīng)監(jiān)測(cè)法也具有一定的代表性，通過觀察水生物行為，人們可以進(jìn)行水體安全濃度預(yù)警。

2.2.1 底棲動(dòng)物監(jiān)測(cè)指標(biāo)的運(yùn)用

水體中的底棲動(dòng)物數(shù)量是生物監(jiān)測(cè)的重要指示內(nèi)容，可以反映水質(zhì)情況。目前，部分發(fā)達(dá)國家已經(jīng)對(duì)這種指示方法進(jìn)行詳細(xì)論證，將其作為生物評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。通常，人們可以借助底棲動(dòng)物群落多樣性指數(shù)等參數(shù)來進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，但是目前中國還缺乏這方面的詳細(xì)規(guī)范?？偟膩碚f，人們可以借助底棲動(dòng)物和兩棲類動(dòng)物對(duì)水質(zhì)變化的環(huán)境因子敏感程度，有效監(jiān)測(cè)水體污染程度。

2.2.2 魚類環(huán)境監(jiān)測(cè)指示生物的運(yùn)用

目前，利用水生生物來進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，魚類是運(yùn)用最多的指示生物。人們主要借助生物對(duì)污染物的反應(yīng)來判斷水體污染情況，確定污染物濃度，及時(shí)發(fā)布預(yù)警。目前，利用雙殼類生物對(duì)水體污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)取得了較好的研究進(jìn)展。研究表明，斑馬魚是一種對(duì)水質(zhì)變化非常敏感的淡水魚，當(dāng)水環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，斑馬魚會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)做出相應(yīng)的反應(yīng)，是一種非常好的水體污染監(jiān)測(cè)生物指標(biāo)。人們可以利用這種水體生物的行為變化來進(jìn)行最基礎(chǔ)的環(huán)境監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警，其具有非常高的應(yīng)用價(jià)值，部分地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)作。

3 水處理中污染防治對(duì)策

3.1 落實(shí)監(jiān)督機(jī)制

水污染綜合防治不能僅僅依靠環(huán)境監(jiān)測(cè)部門，要從源頭進(jìn)行監(jiān)督與預(yù)防。目前，水體污染相關(guān)法律法規(guī)有待進(jìn)一步完善，要建立更加完善的監(jiān)督機(jī)制，促使其落實(shí)到位。水污染防治要將職責(zé)明確到人，每一步由專人負(fù)責(zé)，監(jiān)督機(jī)構(gòu)做到日?；z、自檢，定期進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，了解國內(nèi)外水污染的最新監(jiān)測(cè)技術(shù)。

3.2 排污重點(diǎn)項(xiàng)目追蹤

目前，我國水環(huán)境控制主體區(qū)域主要分布在城市建設(shè)區(qū)域與城市居民生活區(qū)域。首先，要進(jìn)一步強(qiáng)化監(jiān)督機(jī)制，針對(duì)排污重點(diǎn)項(xiàng)目，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)污水排放量和排放方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其次，監(jiān)測(cè)期間，如果發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo)的項(xiàng)目與企業(yè)，必須及時(shí)上報(bào)有關(guān)部門，形成系統(tǒng)化的文字與電子材料，以便后期追蹤檢測(cè)。

3.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)新型技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的有效聯(lián)合

新型檢測(cè)技術(shù)具有一定的代表性，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門要將理化檢測(cè)方法與新型監(jiān)測(cè)方法有效聯(lián)合并運(yùn)用到實(shí)踐中。新型監(jiān)測(cè)技術(shù)不僅可以監(jiān)測(cè)污染物的主要成分，還可以更加深入地評(píng)價(jià)污染物的綜合毒性，預(yù)測(cè)水環(huán)境的未來發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，人們可以將環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)與之緊密結(jié)合，應(yīng)用圖像捕捉等技術(shù)，結(jié)合ArcGIS等相關(guān)軟件，分析環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)突發(fā)性污染事件的有效預(yù)警。

4 結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)也進(jìn)入了新的發(fā)展階段。當(dāng)前，我國要不斷完善環(huán)境保護(hù)體系，優(yōu)化環(huán)境監(jiān)測(cè)和污染防治機(jī)制，研發(fā)、引進(jìn)和推廣新型環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，大力推進(jìn)污水處理工作，為人們創(chuàng)造良好的生活環(huán)境。