淺談水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在秦淮河水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

張青吳瓊沈樂

（江蘇省水文水資源勘測(cè)局南京分局，江蘇南京 210008）

1 秦淮河水環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要意義

秦淮河是長(zhǎng)江下游的一條支流，是南京文明的搖籃，全長(zhǎng)約110 km，流域面積2630 km2。秦淮河大部分在南京市境內(nèi)，是南京最大的地區(qū)性河流，被視為南京的“母親河”，在歷史上也極富盛名，被稱為“中國第一歷史文化名河”。近些年，隨著城市的建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，秦淮河的污染問題越來越受到人們的重視。在2002～2005年秦淮河水環(huán)境整治的3年時(shí)間里，主城段從武定門閘到三汊河口閘的沿河97家排污企業(yè)全部搬遷，4356戶棚戶區(qū)的生活污水全部截流進(jìn)入污水管道，2011年開始的雨污分流工程也正在全市逐步有序的展開。世界第二屆夏季青年奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)2014年即將在南京舉行，秦淮河作為南京歷史文化的一張名片，將展現(xiàn)在全世界青年的面前，所以，加大秦淮河水質(zhì)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控力度，提高監(jiān)測(cè)監(jiān)控能力，降低水體污染程度，改善秦淮河水環(huán)境，防止突發(fā)性水污染事件的發(fā)生已刻不容緩。

2 秦淮河近幾年突發(fā)性水污染事件回顧

秦淮河作為南京地區(qū)的主要河道，其第一功能是為城市防洪排澇，在每年汛期遇到單位時(shí)間降水量較大時(shí)，秦淮河2630 km2的匯水面積雖然保證了城市的安全，但同時(shí)也有大量的污水混同雨水形成徑流流入秦淮河。主城及上游已建的各項(xiàng)排污治理調(diào)水工程雖然在一定程度上發(fā)揮了積極的作用，但仍會(huì)有大量的污水短時(shí)間內(nèi)集中進(jìn)入秦淮河，加上秦淮河自身長(zhǎng)期積累的污染本底值，結(jié)果難免會(huì)發(fā)生突發(fā)性的水污染事件。例如：2011年4月18日，外秦淮河沿線2 km多河面上出現(xiàn)大量死魚，水西門、漢中門大橋一帶以及石頭城公園附近污染尤為嚴(yán)重，水體氣味難聞；2011年5月11日，內(nèi)秦淮河復(fù)成橋段和大中橋附近河面上出現(xiàn)大量死魚，水體成淡粉紅色；2012年4月2日，外秦淮河沿線出現(xiàn)大量魚浮頭現(xiàn)象，城南中華門外附近水體污染較為嚴(yán)重，水面漂浮物增多，感官甚差。

3 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

3.1 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套以在線自動(dòng)分析儀器為核心，運(yùn)用自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和相關(guān)的專用分析軟件及通訊網(wǎng)絡(luò)所組成的一個(gè)綜合性的在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)體系。它能夠自動(dòng)、連續(xù)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)目標(biāo)水域的水質(zhì)，掌握其異常變化情況，對(duì)污染做出預(yù)報(bào)預(yù)警，及時(shí)追蹤監(jiān)測(cè)污染。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可遠(yuǎn)程自動(dòng)傳輸、在線查詢和共享，自動(dòng)生成圖表等，為監(jiān)控污染提供了第一手資料。同時(shí)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相對(duì)于人工常規(guī)監(jiān)測(cè)，節(jié)約了人力和物力，提高了效率，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測(cè)的信息化和現(xiàn)代化。

3.2 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由監(jiān)測(cè)站房、水樣采集單元、預(yù)處理單元、在線自動(dòng)分析單元、系統(tǒng)控制單元和通信傳輸單元以及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心等組成。各組成部分都有其相應(yīng)的建設(shè)要求和運(yùn)行規(guī)范，各個(gè)單元間協(xié)同工作，既具獨(dú)立功能同時(shí)又統(tǒng)一流程，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。見圖1。

3.3 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)質(zhì)量保證與控制

圖1 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

在日常監(jiān)測(cè)過程中會(huì)因?yàn)槎喾N原因?qū)е孪到y(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，出現(xiàn)不正常狀況，從而影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如何對(duì)監(jiān)測(cè)質(zhì)量進(jìn)行有效控制，以達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求，除了要定期對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行檢查維護(hù)外，還必須按要求運(yùn)行各儀器自身的校準(zhǔn)程序，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液的核查以及實(shí)驗(yàn)室比對(duì)分析。地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范中測(cè)定誤差計(jì)算公式為：

式中：

xi―自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器測(cè)定值；

xj―國家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定值。

在系統(tǒng)各儀器狀態(tài)良好，液路、電路正常情況下的標(biāo)準(zhǔn)溶液核查與實(shí)驗(yàn)室分析比對(duì)系統(tǒng)測(cè)量的相對(duì)誤差結(jié)果可達(dá)到≤±5%，實(shí)驗(yàn)室分析比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果誤差可達(dá)到≤±10%，滿足國家地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范±10%和±15%的誤差要求。表1和表2為自動(dòng)分析單元高錳酸鹽指數(shù)指標(biāo)的水質(zhì)監(jiān)控統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

4 秦淮河水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用與思考

秦淮河水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)典型范例，為秦淮河調(diào)水及秦淮河水環(huán)境監(jiān)測(cè)提供及時(shí)、科學(xué)、有效的數(shù)據(jù)。其監(jiān)測(cè)站點(diǎn)布設(shè)在武定門閘站、河口閘站以及溧水天生橋閘站；監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：五參數(shù)（電導(dǎo)率、濁度、pH、溶解氧、水溫）、氨氮和高錳酸鹽指數(shù)；監(jiān)測(cè)頻率多則3～6次/d，少則2次/d。從開始建設(shè)運(yùn)行至今，整個(gè)系統(tǒng)包括其核心分析設(shè)備已從最初的工藝流程粗放、可靠性不高、精密度較低的狀態(tài)逐步更新升級(jí)為流程精細(xì)科學(xué)、系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定性好、監(jiān)測(cè)精密度高的標(biāo)準(zhǔn)。目前，武定門閘站及河口閘站為改造升級(jí)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，以德國WTW和法國SERES設(shè)備為主要分析儀器，完全滿足監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)要求。該設(shè)備可提供 4～20 mA、RS232C和MODBUS總線接口，滿足雙向數(shù)據(jù)及信號(hào)傳輸功能的要求，同時(shí)采用了單量程或雙量程配置，既滿足突發(fā)性水污染事故水質(zhì)變化較大時(shí)的監(jiān)測(cè)要求，也能保證正常水質(zhì)狀況下數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，各監(jiān)測(cè)分析單元的性能指標(biāo)均參照 HJ/T96、HJ/T97、HJ/T98、HJ/T99、HJ/T100、HJ/T101標(biāo)準(zhǔn)。如今，兩站點(diǎn)每天不間斷的監(jiān)測(cè)提供著大量秦淮河主城段的水質(zhì)數(shù)據(jù)和資料。根據(jù)近些年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，秦淮河水質(zhì)主要特點(diǎn)為：氨氮常年為Ⅴ類或劣Ⅴ類，高錳酸鹽指數(shù)主要維持在Ⅲ～Ⅳ類之間，溶解氧則根據(jù)排污狀況及受氣溫影響主要在Ⅲ～劣Ⅴ類之間波動(dòng)。

表1 Seres2000高錳酸鹽指數(shù)在線分析儀標(biāo)準(zhǔn)溶液核查結(jié)果

表2 Seres2000測(cè)定與實(shí)驗(yàn)室國標(biāo)方法測(cè)定高錳酸鹽指數(shù)比對(duì)結(jié)果

為了更好更快改善秦淮河的水環(huán)境，充分發(fā)揮自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用，針對(duì)本系統(tǒng)目前的現(xiàn)狀有如下一些思考：首先，要完善優(yōu)化本系統(tǒng)站點(diǎn)的布設(shè)，或在上游增加站點(diǎn)，嚴(yán)密監(jiān)控上游污染河段，或在主要排污口處建設(shè)本系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)污染來源，減輕下游受污染壓力。其次，在本系統(tǒng)中植入流量信息，以達(dá)到量、質(zhì)同步監(jiān)測(cè)的效果。第三，加強(qiáng)和提高本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控能力，實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，更有利于系統(tǒng)的管理和維護(hù)。

5 結(jié)語

2012年11月召開的黨的十八大報(bào)告中明確指出，要把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，融入經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)各方面和全過程，努力建設(shè)美麗中國。這對(duì)水利工作提出了更高的要求，而水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作作為基礎(chǔ)工作，應(yīng)得到加強(qiáng)和提高，所以，必須在重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)水域和飲用水源地建設(shè)完善水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，才能獲得及時(shí)準(zhǔn)確的水環(huán)境信息，才能強(qiáng)化水資源的管理和保護(hù)，實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理制度。