水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)分析及其在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

張 茜

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十三師環(huán)境監(jiān)測站，新疆 哈密 839000）

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)處于迅猛發(fā)展階段，對(duì)資源的需求越來越大。人們的正常生活離不開水資源，但水資源短缺已經(jīng)成為我國甚至全世界需要解決的問題之一。在這種背景下，要想提升水資源利用率，合理利用水資源，人們就需要對(duì)水質(zhì)展開監(jiān)測，將各種水資源應(yīng)用在日常生活中，這樣才能保證人們使用干凈、衛(wèi)生的飲用水。我國水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)發(fā)展日趨完善，在大江、大河均得到有效應(yīng)用，可以如實(shí)地反映水資源狀況。此外，該技術(shù)在水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償?shù)确矫嬉舶l(fā)揮重要的作用，體現(xiàn)較強(qiáng)的針對(duì)性管理理念。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用在水環(huán)境監(jiān)測工作中，旨在對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控，從大量監(jiān)測數(shù)據(jù)中分析水質(zhì)變化規(guī)律，這是目前水資源監(jiān)測部門及其監(jiān)測人員迫切需要解決的問題。

1 對(duì)比水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測結(jié)果和常規(guī)監(jiān)測結(jié)果

在自動(dòng)監(jiān)測中，主要監(jiān)測項(xiàng)目有pH值、CODMn、總磷、總氮、濁度、DO、電導(dǎo)率、NH3-N、流量和砷等。經(jīng)過對(duì)比，自動(dòng)監(jiān)測和常規(guī)監(jiān)測兩種方法對(duì)于水質(zhì)的監(jiān)測存在一致性特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為總磷監(jiān)測值、NH3-N監(jiān)測值、DO監(jiān)測值、CODMn監(jiān)測值的改變情況基本相同。以NH3-N、DO的監(jiān)測值為例，自動(dòng)監(jiān)測的NH3-N監(jiān)測值在1月5日-12月5日共計(jì)12個(gè)月中（每月5日為準(zhǔn)），分別是0.8 mg/L，0.4 mg/L、0.4 mg/L、0.5 mg/L、0.9 mg/L、1.0 mg/L、0.6 mg/L、0.5 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L。而常規(guī)監(jiān)測的NH3-N的監(jiān)測值在同一時(shí)間為分別為0.9 mg/L，0.4 mg/L、0.5 mg/L、0.4 mg/L、1.0 mg/L、1.0 mg/L、0.6 mg/L、0.5 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L。由此可見，兩種監(jiān)測方法對(duì)NH3-N的監(jiān)測結(jié)果基本相同。自動(dòng)監(jiān)測情況下的DO監(jiān)測值在1月5日至12月5日分別為8.3 mg/L、8.0 mg/L、7.8 mg/L、7.4 mg/L、6.6 mg/L、5.6 mg/L、8.4 mg/L、5.5 mg/L、6.7 mg/L、7.2 mg/L、7.7 mg/L； 常規(guī)監(jiān)測下的DO監(jiān)測值在1月5日至12月5日分別為7.0 mg/L、6.3 mg/L、8.2 mg/L、7.6 mg/L、6.8 mg/L、5.5 mg/L、8.8 mg/L、5.3 mg/L、6.4 mg/L、7.1 mg/L、7.4 mg/L。由此可見，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測下的DO監(jiān)測值與常規(guī)監(jiān)測下數(shù)值基本吻合。在水資源監(jiān)測實(shí)踐過程中，應(yīng)用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，將之監(jiān)測結(jié)果與常規(guī)監(jiān)測結(jié)果作對(duì)比發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樽詣?dòng)監(jiān)測頻次較高，獲取的水質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)更加全面而細(xì)致，對(duì)水質(zhì)變化的敏感度比較高，反映的水質(zhì)情況更加真實(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)反映問題。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，僅僅根據(jù)常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)對(duì)水質(zhì)實(shí)施監(jiān)控，對(duì)水質(zhì)變化趨勢的判斷不會(huì)有很大的影響，但在監(jiān)測過程中，可能會(huì)丟失一部分有效數(shù)據(jù)，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)使之污染的問題，更不用說提出對(duì)應(yīng)措施。而自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，可以彌補(bǔ)這一缺陷，自動(dòng)監(jiān)測質(zhì)量不斷得到完善和優(yōu)化，自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)體現(xiàn)出良好的可靠性和有效性?？梢?，應(yīng)用自動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)，是完善環(huán)境管理的技術(shù)保障[1]。

2 分析自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)之間的相關(guān)性

筆者對(duì)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)相關(guān)性展開分析，對(duì)烏魯木齊水站實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行分析，運(yùn)用Pearson相關(guān)系數(shù)法對(duì)自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，詳細(xì)了解水體參數(shù)和參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性。通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析明顯可知，水體五參數(shù)與其他參數(shù)存在關(guān)聯(lián)，其中電導(dǎo)率和水溫呈負(fù)性相關(guān)，兩者之間的相關(guān)性系數(shù)r=-0.44；NH3-N、CODMn分別與總磷存在正性相關(guān)（其中相關(guān)系數(shù)r=0.49、0.42，P＜0.05）。另外，水體DO濃度和水溫也呈高度的關(guān)聯(lián)性（系數(shù)r=-0.93，P＜0.01），水質(zhì)的綜合毒性與pH值呈負(fù)性關(guān)聯(lián)，相關(guān)系數(shù)r=-0.53，P＜0.05。當(dāng)P值小于0.01時(shí)，水站中的r指數(shù)有對(duì)應(yīng)數(shù)值，證明水溫在不斷增高的趨勢下，DO本身的飽和度會(huì)有所減低。該情況下，銅、鉛、電導(dǎo)率與鉛、鋅間表現(xiàn)出很高的關(guān)聯(lián)性，其中銅與電導(dǎo)率、鉛與電導(dǎo)率之間、鋅與電導(dǎo)率之間的相關(guān)系數(shù)r值分別是0.45、-0.52、0.63，均有P＜0.05。因此，對(duì)五參數(shù)與其他指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，體現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的有效性。

3 分析水文水質(zhì)間的響應(yīng)

自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)在水資源監(jiān)測實(shí)際應(yīng)用中，要對(duì)水文、水質(zhì)數(shù)據(jù)相關(guān)性做分析，濁度與流量存在關(guān)聯(lián)，兩者之間的相關(guān)系數(shù)r=0.806，P＜0.01。另外，水的流量還與電導(dǎo)率存在負(fù)性關(guān)聯(lián)，系數(shù)r=-0.75，P＜0.01，水位與pH值、綜合毒性均存在關(guān)聯(lián)，r=0.51、-0.40，P＜0.05。根據(jù)部分研究結(jié)果可知，處于同一斷面環(huán)境下，濁度的高度對(duì)河流流量有一定的影響，影響河流流量的大小，而流量是影響水質(zhì)的一個(gè)重要因素?？梢?，在水環(huán)境監(jiān)測工作中，工作人員可以根據(jù)水質(zhì)的濁度、流量、綜合毒性等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)合各參數(shù)之間存在的關(guān)聯(lián)性，分析水質(zhì)污染情況，包括污染風(fēng)險(xiǎn)源、風(fēng)險(xiǎn)物，這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，啟動(dòng)人工排查監(jiān)測工作，提高水環(huán)境監(jiān)測工作的效率[2-3]。

4 分析預(yù)測監(jiān)測實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)際監(jiān)測操作中，為了保證水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)在監(jiān)測水質(zhì)過程中發(fā)揮實(shí)際作用，人們要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)有充分的了解。對(duì)烏魯木齊水站電導(dǎo)率的日均值變化進(jìn)行研究，人們發(fā)現(xiàn)，一般情況下，當(dāng)電導(dǎo)率數(shù)據(jù)大于一定數(shù)值時(shí)，水站負(fù)責(zé)人就通過采樣的方式對(duì)其進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有重金屬污染的現(xiàn)象。而在實(shí)際監(jiān)測操作中，水站監(jiān)測參數(shù)每日都會(huì)變化，濁度變化一般在5～120 NTI范圍內(nèi)，電導(dǎo)率變化則在30～380范圍中，而DO變化在6～9范圍內(nèi)。觀察其共性發(fā)現(xiàn)，共性和峰值出現(xiàn)的時(shí)間基本吻合，在2～8點(diǎn)出現(xiàn)，體現(xiàn)出一定的規(guī)律性。針對(duì)該情況，筆者通過實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)斷面上游有水電站排水發(fā)電，水電站與水站間有支流出入[4]。在2～8點(diǎn)階段，發(fā)電站沒有發(fā)電、排水的情況，因此該段時(shí)間監(jiān)測到的數(shù)據(jù)是自身流入水站的支流水質(zhì)。此外，對(duì)下游水站做相應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，下游水站可及時(shí)反映水質(zhì)變化，其自身規(guī)律也是可以判斷得出的。

對(duì)完成建設(shè)的水站展開分析，筆者將五參數(shù)數(shù)據(jù)和其他污染參數(shù)間的關(guān)聯(lián)作為研究重點(diǎn)，重點(diǎn)排除環(huán)境污染物等對(duì)水質(zhì)有害的物質(zhì)。環(huán)境污染物和五參數(shù)的關(guān)聯(lián)性分析對(duì)水質(zhì)監(jiān)測具有關(guān)鍵作用，五參數(shù)數(shù)據(jù)變化幅度大，則需要更多的人力去排除原因，盡早得知變化原因，這體現(xiàn)了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢。此外，借助人工力量去排查，體現(xiàn)水站預(yù)警監(jiān)測作用，這有助于維護(hù)水站的安全運(yùn)行[5]。五參數(shù)自動(dòng)分析儀設(shè)備價(jià)格在可接受范圍內(nèi)，且技術(shù)操作成熟，維護(hù)方式簡單，無需太多的維護(hù)成本，不會(huì)給水站運(yùn)行成本帶來太多的負(fù)擔(dān)。無論用于何種水環(huán)境的監(jiān)測，其作用與優(yōu)勢均有體現(xiàn)。所以，在水環(huán)境監(jiān)測中，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)可以得到有效應(yīng)用。

5 結(jié)語

對(duì)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測結(jié)果和常規(guī)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行比較后可知，兩種結(jié)果均可將水質(zhì)變化展示出來，但前者在人力成本方面占有明顯優(yōu)勢。此外，水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測還可以發(fā)揮良好的提示作用，對(duì)水質(zhì)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)質(zhì)性監(jiān)督和管理。因此，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)具有價(jià)格實(shí)惠、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，人們應(yīng)將其應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測中，充分發(fā)揮其價(jià)值，保護(hù)水資源不受到污染。

1 張 苒，劉 京，周 偉，等.水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)的相關(guān)性分析及在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2015，31（4）：125-129.

2 李燕燕.水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)的相關(guān)性分析及在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].中國資源綜合利用，2017，35（3）：75-77.

3 梁 艷，俞旭東，謝 凱.基于物聯(lián)網(wǎng)的水環(huán)境監(jiān)測及分析系統(tǒng)[J].環(huán)境科技，2014，27（5）：62-65.

4 魏文龍，奚采亭，劉 京，等.地表水高錳酸鹽指數(shù)自動(dòng)監(jiān)測儀差異性研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2016，32（4）：130-136.

5 夏 京，李春玉，吳禮裕，等.小型移動(dòng)式水站在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用及后續(xù)展望[J].環(huán)?？萍?，2016，22（4）：37-42.