水質(zhì)監(jiān)測創(chuàng)新應(yīng)用研究

□張 穎（河南省信陽水文水資源勘測局）

0 引言

近年來，水質(zhì)在水環(huán)境監(jiān)測和評價工作方面一度得到重視。它在生活飲用水、工業(yè)用水和漁業(yè)用水上都有著不同的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。隨著近年來人類活動的頻繁和水質(zhì)自身的機(jī)制變化，水的性質(zhì)和組織發(fā)生了改變，嚴(yán)重降低了水的使用價值，甚至危害了人體健康。水質(zhì)監(jiān)測已經(jīng)在許多相關(guān)行業(yè)開展并應(yīng)用起來。

水質(zhì)監(jiān)測是十分浩大的工程，不僅投資大，所需人力、物力和財(cái)力大，并且實(shí)施過程工序復(fù)雜繁瑣，而監(jiān)測設(shè)備還必須具備前沿的技術(shù)和方法上的要求。在這樣的情形下，技術(shù)人員經(jīng)過分析問題尋求新方法，摸索新的技術(shù)、方法并且得以應(yīng)用和研究，使得水質(zhì)監(jiān)測走上高效有成果的道路。

1 水質(zhì)監(jiān)測創(chuàng)新技術(shù)方法的應(yīng)用和研究成果

為了借鑒更多的經(jīng)驗(yàn)和方法結(jié)論，下面簡要分析一下關(guān)于新技術(shù)方法的應(yīng)用和研究成果。

1.1 歷年監(jiān)測管理方式上的改進(jìn)

針對許多地區(qū)出現(xiàn)的水源保護(hù)區(qū)劃分界限不清使得水質(zhì)管理發(fā)生混亂污染的問題，仔細(xì)分析可知，封閉性的水源地和多功能的水源地都有著其自身的特點(diǎn)和難度；前者相對管理簡易，但遇到河流型的水源，影響了運(yùn)輸行業(yè)的運(yùn)作，可移動船只的惡意非法排放污染，監(jiān)測難度之大可想而知；后者多為與經(jīng)濟(jì)利益相關(guān)的問題，若是影響建房別墅或者旅游景點(diǎn)的運(yùn)營，監(jiān)測也是很難插手的。這就是單一粗糙管理方式的弊端。

因此，自2007年起，國務(wù)院出臺了《全國城市飲用水安全保障規(guī)劃》，其中重點(diǎn)規(guī)劃了各個專項(xiàng)領(lǐng)域的政策，彌補(bǔ)了不同領(lǐng)域單一管理的漏洞，使得各部門各司其職，各盡其用。另外，國家的財(cái)政部門還專門撥出了一批關(guān)于水質(zhì)督察方面的經(jīng)費(fèi)，用以支持各個地區(qū)供水水質(zhì)監(jiān)管的精細(xì)工作，大力推進(jìn)了水質(zhì)監(jiān)管部門的工作。

在學(xué)習(xí)先進(jìn)和分析研究中，我國成功地實(shí)現(xiàn)了從單一的管理方式向全過程管理的轉(zhuǎn)化，粗放式的管理向精細(xì)化的過渡。另外，也將常態(tài)的管理延續(xù)到包括預(yù)警預(yù)案機(jī)制、應(yīng)急處置機(jī)制和善后恢復(fù)機(jī)制三個機(jī)制的應(yīng)急管理的方式上。

1.2 各種監(jiān)測方法手段及其應(yīng)用

1.2.1 水質(zhì)監(jiān)測物理方法及其應(yīng)用

水質(zhì)從本質(zhì)層面的監(jiān)測來說，就是根據(jù)其容易監(jiān)測的物理性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)的分析處理從而得到想要的數(shù)據(jù)和結(jié)果。

水有很多的物理性質(zhì)，比如水溫、濁度、色度、臭味、殘?jiān)㈦妼?dǎo)率和渾濁度。下面將簡單展開幾個方面的監(jiān)測方案。

水溫，即水的溫度，一般常用水銀溫度計(jì)進(jìn)行檢測。但是在專業(yè)的領(lǐng)域范圍，水溫監(jiān)測得到了創(chuàng)新，很多企業(yè)和部門都會采用更為先進(jìn)的設(shè)備，比如顛倒溫度計(jì)。它是由主溫表和副溫表兩個部分組成，其中主溫表負(fù)責(zé)水溫觀測，副溫表負(fù)責(zé)氣溫觀測。兩者相輔相成，可以根據(jù)環(huán)境溫度變化得到讀數(shù)。

濁度是水的渾濁程度。由于水中可能會混雜許多對人體有害的原微生物，因此對于水質(zhì)的濁度也有嚴(yán)格的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。一般采用的方法是目視比濁法，這個方法多應(yīng)用于肉眼比較容易區(qū)別的雜質(zhì)，精度并不是很高。而分光光度法可以稱為目視比濁法的進(jìn)階階段，通過配比硫酸肼與六次甲基四胺聚合物進(jìn)行反應(yīng)制作產(chǎn)生的高分子聚合物作為參比濁度液，分別配于待測溶液和對照組中，便于分光計(jì)測出吸光度，間接得出濁度的相對比較?，F(xiàn)在的檢測領(lǐng)域還會應(yīng)用濁度儀，這是更加精確的方法，其工作原理是不同的濁度有相應(yīng)的波長投射或散射。

色度。水中往往含有各種腐殖質(zhì)、無機(jī)物或者有機(jī)物，或者是受工業(yè)廢水的影響，因此水的質(zhì)量有時候可以經(jīng)由色度來進(jìn)行分析判斷。監(jiān)測色度會應(yīng)用到很多試劑和方法。這里比較常見的是鉑鈷比色法，這種標(biāo)準(zhǔn)溶液一般用氯鉑酸鉀和氯化鈷配比，有著嚴(yán)格的色度標(biāo)準(zhǔn)，可以通過水的顏色差異，肉眼分辨比色。不過該方法只適用于較清潔的地面水，應(yīng)用的范圍依舊比較狹隘。而稀釋倍數(shù)法則可以解決殘余的問題，通過蒸餾水的稀釋至觀測不到顏色的次數(shù)，就可以確定倍數(shù)。

物理方案上的應(yīng)用能夠簡單地檢測出水質(zhì)的問題，是水質(zhì)監(jiān)測應(yīng)用中的最優(yōu)先手段。

1.2.2 水質(zhì)監(jiān)測化學(xué)方法及其應(yīng)用

水的基本組成是氫原子和氧原子，這是從化學(xué)角度來分的。但現(xiàn)實(shí)中的水當(dāng)然還會存在許多其他的物質(zhì)，比如溶解在水中的氧氣、二氧化碳和硫化氫，還有少量的氮?dú)?。甲烷以及稀有氣體氦氣。除此之外，還富含大量的離子和生源物質(zhì)。

由于我國水質(zhì)中離子總量總是呈現(xiàn)出不斷的動態(tài)增減變化和化學(xué)類型變更的存在，因此水質(zhì)監(jiān)測也會涉及到化學(xué)領(lǐng)域。水質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)一直都有動態(tài)的變化趨勢，化學(xué)上的方法也隨之不斷的革新。

比如電化學(xué)分離法、離子色譜法和氣相色譜—質(zhì)譜法等。這里將重點(diǎn)介紹一下比較新型的化學(xué)方法——化學(xué)發(fā)光分析法。這在專業(yè)領(lǐng)域中，還尚是一種比較新穎的方案，應(yīng)用的原理是化學(xué)反應(yīng)中發(fā)出的能量引起的光輻射效應(yīng)。一般在有機(jī)物經(jīng)過氧化氫、分子氧，次氯鹽酸的氧化劑中發(fā)生反應(yīng)得到觀察現(xiàn)象。

通常應(yīng)用的物質(zhì)是魯米諾和過氧化草酸酯。前者具有很好的水溶性，易于合成，也是最早被應(yīng)用的發(fā)光體系化學(xué)試劑之一；而后者的化學(xué)發(fā)光實(shí)用性比較強(qiáng)，是現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用的試劑。在近年來，還發(fā)現(xiàn)更多種類的化學(xué)發(fā)光物質(zhì)，這些都在水質(zhì)檢測得到了相應(yīng)的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高靈敏度的光電傳感器應(yīng)運(yùn)而生，又為現(xiàn)代的水質(zhì)監(jiān)測提供了更多的與化學(xué)發(fā)光相關(guān)的研究方案。

通過化學(xué)層面的調(diào)試方案，能夠創(chuàng)新出很多技術(shù)手段，他們憑借自身有效、實(shí)時和連續(xù)性的優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)現(xiàn)代監(jiān)測的需求而發(fā)展，并逐步在實(shí)際中進(jìn)行應(yīng)用。

1.2.3 水質(zhì)監(jiān)測生物方法及其應(yīng)用

在水質(zhì)檢測過程中，物理-化學(xué)方法固然能夠反映水質(zhì)的好壞和進(jìn)行評估分析，卻無法與現(xiàn)實(shí)中人們關(guān)注的身體健康和相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)相連接。另外，可以發(fā)現(xiàn)，水中的生物個體表現(xiàn)能夠反映水質(zhì)的變化甚至具體到污染的程度。

隨著這些年科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步飛躍、生態(tài)學(xué)的進(jìn)步與革新以及大學(xué)課堂中生物課程的開設(shè)。生物對于水質(zhì)監(jiān)測相關(guān)的技術(shù)也得到了一定的發(fā)展。下面來簡單介紹最為年輕的水質(zhì)監(jiān)測方案——生物檢測方法的一些實(shí)例。

1.2.3.1 生物群落法

根據(jù)水中的生物來進(jìn)行間接的信息獲取，它們的群落結(jié)構(gòu)、種類數(shù)量變化是作為參照得出數(shù)據(jù)的指標(biāo)。利用五點(diǎn)采樣法、檢驗(yàn)就可以得到一些具體的數(shù)據(jù)，用以評估水的水質(zhì)狀況。

1.2.3.2 細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)法

細(xì)菌作為一種微生物，能夠在很多環(huán)境中自然滋生。所以對水的細(xì)菌數(shù)和密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)能夠得到一些情況分析。

1.2.3.3 水生生物的毒性試驗(yàn)

在監(jiān)測過程中。大量的實(shí)驗(yàn)是不可避免的，在這里就需采取魚類和藻類作為實(shí)驗(yàn)的對象，它們都是對水質(zhì)敏感的對象，通過它們的中毒反應(yīng)程度，可以有效地反映水質(zhì)，達(dá)到測試水體是否符合標(biāo)準(zhǔn)的目的。

1.2.3.4 生產(chǎn)力測定法

測定水生植物光合作用后產(chǎn)生的凈光合作用產(chǎn)量以及葉綠素的含量情況得出水質(zhì)的情況。還可以通過生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈，來觀察污染物積累放大的程度和污染的分布區(qū)域，對于監(jiān)測幫助良多。

1.2.3.5 微型生物監(jiān)測法

也稱為PFU法,這是應(yīng)用泡沫塑料作為人工基質(zhì)，自己制作一個小型的生物群落，在培養(yǎng)基上進(jìn)行觀測，從而測定各種參數(shù)和記錄變化的現(xiàn)象，用以評價水質(zhì)的污染狀況。

近年來，還應(yīng)用了很多新的生物技術(shù)，值得一提的是，科學(xué)家在青海湖的裸鯉的表面，提取了一種發(fā)光的菌落，現(xiàn)在，它在上海世博會不僅起到了美化的作用，同時還是水質(zhì)監(jiān)測的一種工具。

2 總結(jié)

水質(zhì)監(jiān)測作為環(huán)境保護(hù)的重要環(huán)節(jié)，是一門復(fù)雜的技術(shù)項(xiàng)目,但是層出不窮的新技術(shù)和新方案得到實(shí)際應(yīng)用并成功實(shí)施，讓我們對于未來的前景充滿了信心。