水質自動監(jiān)測技術在水環(huán)境保護中的作用研究

何 婷

（肇慶市廣寧生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，廣東 肇慶 526300）

引言

水是生命之源，也是地球上所有生物生存的基礎。然而，隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，水環(huán)境質量問題日益嚴重，威脅到了生態(tài)系統(tǒng)的健康和人類的生存。為了更好地保護水環(huán)境，相關部門必須對水質進行全面、準確和及時地監(jiān)測，而水質自動監(jiān)測技術以其實時性、高效性和精確性，成為水環(huán)境保護的重要工具。

1 水質自動監(jiān)測技術在水環(huán)境保護中的作用

1.1 掌握水質變化趨勢數(shù)據(jù)

首先，水質自動監(jiān)測技術的應用可以實現(xiàn)對水質連續(xù)、實時的監(jiān)測。傳感器和自動化設備能夠自動采集水質參數(shù)，確保數(shù)據(jù)的及時性和準確性，這使得人們能夠獲得水質變化趨勢的全面數(shù)據(jù)，包括各種關鍵指標，如溶解氧、濁度、總磷、總氮、COD等。通過對這些數(shù)據(jù)進行分析，可以了解水質的整體變化趨勢和規(guī)律，從而評估水體的質量狀況；其次，掌握水質變化趨勢數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)水體的污染問題。通過長期監(jiān)測和對水質數(shù)據(jù)的分析，可以識別出水質異常變化的模式和趨勢。當某項污染指標呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢時，可能暗示著存在污染源或環(huán)境負荷的增加。這樣的數(shù)據(jù)分析，可以幫助人們及早發(fā)現(xiàn)潛在的污染問題，并采取相應的控制措施，以避免水質進一步惡化[1]。

1.2 提高水質監(jiān)測效率

水質自動監(jiān)測技術能夠實現(xiàn)實時監(jiān)測，大幅縮短了監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取時間。傳統(tǒng)的水質監(jiān)測通常需要采集水樣，然后將樣品送至實驗室進行分析，這個過程耗時長且缺乏實時性，而水質自動監(jiān)測技術可以連續(xù)不間斷地監(jiān)測水質參數(shù)，實時獲取數(shù)據(jù)，并通過遠程傳輸技術將數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測中心，這樣可以迅速掌握水體的變化，及時采取相應的措施。

水質自動監(jiān)測技術自動化程度高，能夠大幅減少人力資源的投入。傳統(tǒng)的水質監(jiān)測需要人員定期采樣、分析和記錄，人力成本較高且容易受到人為因素的影響。而自動監(jiān)測技術通過傳感器和自動控制裝置，能夠自動采集、分析和記錄水質數(shù)據(jù)，大大降低了人力投入，并且減少了產(chǎn)生人為誤差的可能性，這提高了監(jiān)測效率和數(shù)據(jù)的可靠性。

水質自動監(jiān)測技術還能夠實現(xiàn)對多個水質參數(shù)的同時監(jiān)測，進一步提高了監(jiān)測效率。傳統(tǒng)的水質監(jiān)測通常需要單獨進行不同參數(shù)的監(jiān)測，需要分別采集樣品和進行分析。而自動監(jiān)測技術可以通過多參數(shù)傳感器同時監(jiān)測多個水質參數(shù)，如溶解氧、pH值、濁度、電導率等，這樣一方面節(jié)省了監(jiān)測設備的成本和空間，另一方面也減少了監(jiān)測的時間和工作量，提高了監(jiān)測效率[2]。

1.3 實現(xiàn)污水的有效治理

水質自動監(jiān)測技術可以提供實時、精確的污水質量數(shù)據(jù)。污水中常含有各種有害物質，如重金屬、有機物、細菌等，這些物質對環(huán)境和人類健康具有嚴重的影響。通過水質自動監(jiān)測技術，人們可以實時監(jiān)測污水中的有害物質濃度，了解污水的實際質量狀況，為污水的后續(xù)處理提供準確的數(shù)據(jù)支持。此外，水質自動監(jiān)測技術還可以監(jiān)測污水的pH值、溫度、電導率等物理參數(shù)，這些參數(shù)對于理解污水的性質和選擇適當?shù)奶幚矸椒ㄓ兄匾饔谩?/p>

水質自動監(jiān)測技術可以實現(xiàn)對污水處理過程的實時監(jiān)控。污水處理是一個復雜的過程，涉及物理、化學、生物等多個處理環(huán)節(jié)。通過水質自動監(jiān)測技術，可以實時監(jiān)測各個處理環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行調整，確保污水處理順利進行。例如，自動監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測生物處理環(huán)節(jié)中微生物的活性，一旦發(fā)現(xiàn)微生物活性下降，就可以及時調整運行參數(shù)或采取補充微生物的措施，以保證污水的生物處理效果。

2 水質自動監(jiān)測技術在水環(huán)境保護中的應用分析

2.1 飲用水水質監(jiān)測

水質自動監(jiān)測技術可以實現(xiàn)對飲用水生產(chǎn)過程的全程監(jiān)控。飲用水生產(chǎn)是一個涉及多個環(huán)節(jié)的復雜過程，包括取水、預處理、凈水、消毒、配水等。水質自動監(jiān)測技術可以實時監(jiān)測這些環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)，以及每個環(huán)節(jié)的出水水質，從而確保整個生產(chǎn)過程安全和有效。同時，水質自動監(jiān)測技術還可以幫助相關人員評估和優(yōu)化飲用水生產(chǎn)過程。通過對生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)進行分析，可以了解各個環(huán)節(jié)的運行效果，找出存在的問題，從而優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高飲用水的生產(chǎn)效率和質量。此外，自動監(jiān)測技術也能夠幫助相關人員評估飲用水設施的運行狀態(tài)，為設施的維護和改進提供依據(jù)。

例如，某自來水廠為了確保水質，引入了水質自動監(jiān)測技術，自動監(jiān)測系統(tǒng)對pH值、濁度、余氯和重金屬等重要指標進行監(jiān)測。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，自來水廠的質量控制人員可以進行數(shù)據(jù)分析和趨勢監(jiān)測。如果pH值持續(xù)偏高或偏低，可能意味著飲用水的酸堿性不平衡，需要調整水處理工藝；如果余氯濃度過低，可能存在細菌污染的風險，需要增加消毒劑的投加量；如果重金屬濃度超過了國家標準，可能存在水源污染問題，需要采取相應的處理措施。對這些數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析使自來水廠能夠及時發(fā)現(xiàn)水質問題，并采取相應的措施來保障飲用水的安全和質量[3]。

2.2 地表水質量監(jiān)測

水質自動監(jiān)測技術可以對地表水中的各項參數(shù)進行實時監(jiān)測。地表水包括河流、湖泊、水庫等，其中存在的污染物種類繁多，如溶解氧、氨氮、總氮、總磷、重金屬等，這些污染物的濃度和存在形態(tài)對水體的生態(tài)環(huán)境影響深遠。水質自動監(jiān)測技術可以24小時不間斷監(jiān)測地表水質量，及時反映水體的質量變化，為水環(huán)境保護決策提供實時、可靠的依據(jù)。

水質自動監(jiān)測技術可以實現(xiàn)對污染源的有效監(jiān)控。污染源是影響地表水質的主要因素，對其進行有效監(jiān)控有利于控制污染物排放，保護地表水質。水質自動監(jiān)測系統(tǒng)可以設置在重要的污染源出口，對污水進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)污染物超標排放，可以立即發(fā)出報警，迅速采取控制措施，避免或減少對環(huán)境的破壞。

水質自動監(jiān)測技術還可以幫助人們進行長期的水環(huán)境質量評價和預測。通過長期、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集，可以了解地表水質的變化規(guī)律，評價環(huán)保政策的效果，預測未來水環(huán)境的變化趨勢，這對于科學制定水環(huán)境保護策略，有效預防和控制水環(huán)境污染具有重要意義。

例如，以某地區(qū)的河流水質監(jiān)測為例，由于附近工業(yè)活動和農(nóng)業(yè)排放，地表水質受到一定程度的污染，需要進行實時監(jiān)測和評估。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，相關人員可以進行水質分析，如若溶解氧濃度持續(xù)偏低，可能存在水體富營養(yǎng)化和生物氧化需求過高的問題，可能源于農(nóng)業(yè)面源污染和有機廢水排放；而總氮和總磷濃度超過了相關標準，暗示了農(nóng)業(yè)和城市排水對水質的影響；銅濃度超過了環(huán)境質量標準，可能與工業(yè)廢水排放有關。這些數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析可以幫助相關部門和決策者了解地表水的實際狀況，并采取相應的措施來改善水質。

2.3 水庫水質的監(jiān)測

水庫的水質監(jiān)測需要考慮到水庫的特殊性。水庫是一個封閉或半封閉的水體，其水質狀況受到多種因素的影響，如入庫水質、水庫深度、氣候條件、生物活動等。水質自動監(jiān)測技術可以根據(jù)需要，對水庫的不同深度和位置進行連續(xù)監(jiān)測，獲取水庫水質的垂直和水平分布信息，這對于理解水庫的水環(huán)境過程，評估水庫的水質狀況具有重要價值。

水庫的水質監(jiān)測也需要關注水庫的水量和水質動態(tài)變化。水庫的水量變化會影響水庫的水質狀況，如水庫蓄水量的增減會影響水體的溫度和溶解氧等參數(shù)。水質自動監(jiān)測技術可以實時監(jiān)測水庫的水量和水質參數(shù)，反映水庫水質的動態(tài)變化，為水庫的運行管理和決策提供依據(jù)。此外，水質自動監(jiān)測技術還可以對水庫的潛在污染風險進行預警。水庫可能受到周邊農(nóng)業(yè)、工業(yè)等活動的影響，產(chǎn)生污染風險。通過對水庫入庫水和庫內(nèi)水質的實時監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)污染事件，發(fā)出預警信號，并采取相應的防治措施，有效保護水庫水質。

例如，以某水庫的水質監(jiān)測為例，由于周邊農(nóng)田排水和工業(yè)廢水排放等因素，水庫的水質受到了影響，需要進行實時監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容包括水溫、溶解氧、氨氮、總磷和總懸浮物等關鍵指標，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 水庫水質監(jiān)測數(shù)據(jù)

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以明確水庫水質現(xiàn)存問題。如若溶解氧濃度較低，可能是由于周邊農(nóng)田排水中的有機物和底泥中的無氧分解引起的；氨氮和總磷濃度超過了相關標準，暗示了農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢水對水質的影響；總懸浮物的濃度較高，可能是由于河道侵蝕、土壤侵蝕等因素導致。相關人員需要結合實際數(shù)據(jù)采取相應的改善措施，例如，加強對農(nóng)藥和化肥的使用管理，加強工業(yè)廢水的處理和排放監(jiān)管，以減少污染物的輸入和水庫內(nèi)部的富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

2.4 排污口水質監(jiān)測

基于現(xiàn)代信息技術和物聯(lián)網(wǎng)技術，水質自動監(jiān)測系統(tǒng)能夠自動采集、傳輸和分析水質數(shù)據(jù)。傳感器、控制器、數(shù)據(jù)處理設備和通信設備的協(xié)同工作，使得監(jiān)測過程全自動化，大大減少了人工干預的可能性和誤差，確保了數(shù)據(jù)的準確性和實時性。此外，自動化技術還能實現(xiàn)對監(jiān)測設備的遠程控制和故障診斷，提高了設備的可靠性和維護效率。

排污口水質自動監(jiān)測系統(tǒng)主要監(jiān)測參數(shù)包括pH值、溶解氧、化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮、總磷、總氮、重金屬等指標。這些參數(shù)的變化情況能夠反映出污水的污染程度和污染物的種類，為污水處理和環(huán)境保護提供了重要依據(jù)[4]。

以某工業(yè)排污口的水質監(jiān)測為例，該工業(yè)排污口位于某工業(yè)園區(qū)，因為排放的廢水含有高濃度的重金屬污染物，對周邊水環(huán)境造成了潛在的風險。因此，需要進行必要的水質監(jiān)測，以確保水環(huán)境質量。具體數(shù)據(jù)如下表2。

表2 工業(yè)排污口水質監(jiān)測數(shù)據(jù)

在分析數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，COD濃度超過了排放標準，說明廢水中存在大量的有機污染物，對水環(huán)境有潛在的危害。氨氮濃度也超過了相關標準，可能源于廢水中的氨氮排放。此外，鎘和鉛的濃度也超過了環(huán)境質量標準，暗示了廢水中的重金屬污染?；趯嶋H問題，應采取必要的應對措施。例如，加強廢水處理設施的運維和監(jiān)管，加強對重金屬污染的治理，并確保廢水排放符合相關標準。

3 水質自動監(jiān)測技術在水環(huán)境保護中的優(yōu)化策略

3.1 優(yōu)化取水采樣功能

通過合理設計和改進取水采樣功能，可以提高采樣的準確性、代表性和效率，從而更好地了解水體的實際情況。首先，選擇適當?shù)娜∷蓸釉O備和容器是確保采樣質量的重要因素。采樣設備應具備足夠的穩(wěn)定性、耐腐蝕性和防污染性，以避免對采樣樣品的污染。采樣容器應符合相關標準，能夠保持樣品的完整性和原樣性，并能有效防止外部污染物的侵入；其次，確定合適的采樣頻率和時間，以獲取代表性的樣品。采樣頻率應根據(jù)水體特性和監(jiān)測目的確定。對于具有季節(jié)性變化或突發(fā)事件的水體，可能需要增加采樣頻率。同時，根據(jù)水體特征和監(jiān)測要求，選擇適當?shù)牟蓸訒r間，以確保采樣樣品能夠準確反映水體的實際狀況；最后，選擇有效的采樣方法和技術，可以提高采樣效率和減少人為誤差。自動采樣技術，如自動采樣器或定時采樣裝置，可以實現(xiàn)預定時間和頻率的采樣，并減少人為因素對采樣過程的影響。同時，使用標準化的采樣方法和操作流程，能夠提高采樣的一致性和可比性。

3.2 強化數(shù)據(jù)傳輸管理

首先，建立穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道是強化數(shù)據(jù)傳輸管理的基礎。選擇合適的數(shù)據(jù)傳輸技術和網(wǎng)絡設備，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性，這包括使用高速互聯(lián)網(wǎng)連接、專用數(shù)據(jù)傳輸線路或無線通信技術等，以確保數(shù)據(jù)能夠及時、準確地傳輸?shù)侥繕讼到y(tǒng)或數(shù)據(jù)庫。

其次，制定嚴格的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范和協(xié)議是確保數(shù)據(jù)傳輸準確性的關鍵。制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式、命名規(guī)則和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，確保不同設備和系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的一致性和兼容性。同時，建立完善的數(shù)據(jù)傳輸流程，明確責任和權限，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)范性和可追溯性。

最后，建立完善的數(shù)據(jù)傳輸記錄和審計機制，確保數(shù)據(jù)傳輸過程的可追溯性和透明性。記錄數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間、來源、目標和傳輸狀態(tài)等關鍵信息，以便進行后續(xù)的審計和驗證。這可以幫助人們發(fā)現(xiàn)和糾正數(shù)據(jù)傳輸中的問題，并提供數(shù)據(jù)傳輸過程的可信度和可靠性。

4 結語

總之，水質自動監(jiān)測技術在水環(huán)境保護中具有重要作用。通過掌握水質變化趨勢的相關數(shù)據(jù)，人們能夠全面了解水體的質量狀況，預測未來的變化趨勢，并評估環(huán)境保護措施的效果，這為相關人員制定科學的管理策略和決策提供了依據(jù)，為保護水資源和維護生態(tài)平衡助力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的水環(huán)境保護目標。此外，相關人員應不斷推動水質自動監(jiān)測技術的創(chuàng)新和應用，為構建美麗的水環(huán)境、共享清潔的水資源作出積極貢獻。