水環(huán)境監(jiān)測及水污染防治研究

倪 莎

（鎮(zhèn)江市丹陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，江蘇 鎮(zhèn)江 212300）

引言

水是人類生存的根本，也是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐。然而，隨著人類經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源的污染問題日益突出，給人類的健康和生存環(huán)境帶來了嚴(yán)重威脅。近年來，各國政府和社會各界紛紛加強(qiáng)了對水資源的保護(hù)，水環(huán)境監(jiān)測及水污染防治研究變得尤為重要。本文將綜述當(dāng)前水環(huán)境監(jiān)測及水污染防治研究的進(jìn)展，以期為水資源保護(hù)提供參考和借鑒。

1 水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)

1.1 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)之一。傳感器是一種能夠?qū)⑽锢砘蚧瘜W(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號并傳遞給電子設(shè)備的器件。在水環(huán)境監(jiān)測中，傳感器技術(shù)可以實時監(jiān)測水體中的各項指標(biāo)，如水溫、溶氧量、pH值、濁度等，從而對水體環(huán)境的變化進(jìn)行及時監(jiān)測和控制。目前，常用的傳感器技術(shù)包括光學(xué)傳感器、電化學(xué)傳感器、聲學(xué)傳感器等。首先，光學(xué)傳感器是基于光學(xué)原理的一種傳感器技術(shù)。光學(xué)傳感器可以通過光的散射和吸收來監(jiān)測水體中的濁度、色度等指標(biāo)。此外，光學(xué)傳感器還可以用于監(jiān)測水體中的葉綠素、藻類等生物指標(biāo)。光學(xué)傳感器具有高靈敏度、高準(zhǔn)確性、快速響應(yīng)等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)對水體環(huán)境的實時監(jiān)測；其次，電化學(xué)傳感器是基于電化學(xué)原理的一種傳感器技術(shù)。電化學(xué)傳感器可以通過電化學(xué)反應(yīng)來監(jiān)測水體中的溶解氧、pH值、電導(dǎo)率等指標(biāo)。電化學(xué)傳感器具有高靈敏度、高準(zhǔn)確性、抗干擾能力強(qiáng)等特點，能夠?qū)崿F(xiàn)對水體中微量物質(zhì)的監(jiān)測；再次，聲學(xué)傳感器是基于聲學(xué)原理的一種傳感器技術(shù)。聲學(xué)傳感器可以利用聲波的傳播特性來監(jiān)測水體中的流速、水位等指標(biāo)。聲學(xué)傳感器具有非接觸式監(jiān)測、適用于復(fù)雜環(huán)境等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)對水體環(huán)境的高精度監(jiān)測。最后，傳感器技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用不斷發(fā)展，新型傳感器技術(shù)也不斷涌現(xiàn)。例如，納米傳感器、DNA傳感器等技術(shù)都有望在水環(huán)境監(jiān)測中得到應(yīng)用。傳感器技術(shù)的發(fā)展將為水資源保護(hù)提供更加可靠、高效的技術(shù)支持[1]。

1.2 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)是一種通過對地球表面進(jìn)行探測和監(jiān)測的技術(shù)，可以利用遙感衛(wèi)星或飛機(jī)等航空器對水體的水質(zhì)、水量、水流等進(jìn)行精確監(jiān)測，如圖1所示。目前，常用的遙感技術(shù)包括微波遙感、紅外遙感、激光雷達(dá)遙感等。首先，微波遙感技術(shù)是利用微波輻射對水體的水量、水流等進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)。微波遙感技術(shù)可以穿透云層和水汽，實現(xiàn)對水體的全天候監(jiān)測。此外，微波遙感技術(shù)還可以對水體中的葉綠素、溶解有機(jī)物等進(jìn)行監(jiān)測；其次，紅外遙感技術(shù)是利用紅外輻射對水體的溫度、水質(zhì)等進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)。紅外遙感技術(shù)可以通過監(jiān)測水體表面的溫度來推算水體中的水溫、水質(zhì)等指標(biāo)。此外，紅外遙感技術(shù)還可以用于監(jiān)測水體中的浮游植物、溶解有機(jī)物等；再次，激光雷達(dá)遙感技術(shù)是利用激光雷達(dá)對水體的水深、水體結(jié)構(gòu)等進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)。激光雷達(dá)遙感技術(shù)可以高精度地測量水體的深度、水位等指標(biāo)。此外，激光雷達(dá)遙感技術(shù)還可以用于監(jiān)測水體中的底質(zhì)、河床等?？傊b感技術(shù)在水資源管理和保護(hù)中具有重要的應(yīng)用價值。遙感技術(shù)可以實現(xiàn)對大范圍水體環(huán)境的高效監(jiān)測，對水污染防治、水資源開發(fā)利用等方面提供重要支持。隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍將更加廣泛，為水資源保護(hù)和管理提供更加全面、精確的技術(shù)支持。

圖1 遙感技術(shù)水污染監(jiān)測

1.3 水質(zhì)分析技術(shù)

水質(zhì)分析技術(shù)是通過對水體中的物理、化學(xué)、生物等指標(biāo)進(jìn)行分析，來評價水體水質(zhì)狀況的技術(shù)。常見的水質(zhì)分析技術(shù)包括化學(xué)分析、生物學(xué)分析、物理學(xué)分析等。首先，化學(xué)分析是評價水體水質(zhì)狀況的重要手段之一?；瘜W(xué)分析可以通過對水體中的溶解物質(zhì)、微量元素、無機(jī)鹽等指標(biāo)進(jìn)行分析，來評價水體的水質(zhì)狀況。常見的化學(xué)分析技術(shù)包括原子吸收光譜、電化學(xué)分析、熒光光譜等；其次，生物學(xué)分析是評價水體生態(tài)狀況的重要手段之一。生物學(xué)分析可以通過對水體中的浮游植物、底棲動物、魚類等進(jìn)行監(jiān)測和分析，來評價水體生態(tài)系統(tǒng)的狀況。常見的生物學(xué)分析技術(shù)包括定量PCR技術(shù)、蛋白質(zhì)電泳技術(shù)、生物標(biāo)志物技術(shù)等；再次，物理學(xué)分析是評價水體物理狀況的重要手段之一。物理學(xué)分析可以通過對水體中的溫度、水位、流速等指標(biāo)進(jìn)行測量和分析，來評價水體的物理狀況。常見的物理學(xué)分析技術(shù)包括水位計、流速計、水溫計等?？傊?，水質(zhì)分析技術(shù)在水資源管理和保護(hù)中具有重要的應(yīng)用價值。通過對水體的監(jiān)測和分析，可以及時發(fā)現(xiàn)和解決水污染、水資源利用等問題，保障水資源的可持續(xù)利用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，水質(zhì)分析技術(shù)將為水資源保護(hù)和管理提供更加全面、精確的技術(shù)支持[2]。

1.4 水文測量技術(shù)

水文測量技術(shù)是通過對水文要素的測量，來評價水體的水量、水流等情況的技術(shù)。常見的水文測量技術(shù)包括水位測量、流量測量、徑流量測量等。首先，水位測量是評價水體水量情況的重要手段之一。水位測量可以通過對水體的水位變化進(jìn)行監(jiān)測和分析，來評價水體的水量變化情況。常見的水位測量技術(shù)包括浮子式水位計、壓力式水位計、超聲波水位計等；其次，流量測量是評價水體水流情況的重要手段之一。流量測量可以通過對水流速度和橫截面積進(jìn)行測量和計算，來評價水體的流量情況。常見的流量測量技術(shù)包括流速計、浮子式流量計、壓力式流量計等；最后，徑流量測量是評價水體徑流情況的重要手段之一。徑流量測量可以通過對徑流流量進(jìn)行測量和計算，來評價水體徑流的情況。常見的徑流量測量技術(shù)包括水文測站法、降雨徑流模型法、水文模型法等?？傊臏y量技術(shù)在水資源管理和保護(hù)中具有重要的應(yīng)用價值。通過對水文要素的監(jiān)測和分析，可以及時發(fā)現(xiàn)和解決水資源利用、水災(zāi)害等問題，保障水資源的可持續(xù)利用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，水文測量技術(shù)將為水資源保護(hù)和管理提供更加全面、精確的技術(shù)支持。

2 水污染防治技術(shù)

2.1 物理方法

物理方法是一種常用的水污染防治技術(shù)，主要包括沉淀、過濾、吸附等手段。這些方法通過物理過程，將水體中的污染物去除或分離出來，從而達(dá)到凈化水體的目的。首先，沉淀是一種常見的物理方法，它是通過重力作用，將水體中的污染物沉淀到水體底部，從而去除水體中的污染物。沉淀技術(shù)一般適用于大顆粒污染物的去除，如泥沙、懸浮顆粒等。常見的沉淀技術(shù)包括沉淀池、沉淀池加藥等；其次，過濾是一種常見的物理方法，它是通過過濾材料，將水體中的污染物過濾掉，從而凈化水體。過濾技術(shù)一般適用于小顆粒污染物的去除，如微生物、懸浮顆粒等。常見的過濾技術(shù)包括沙濾器、活性炭過濾器、纖維素過濾器等；最后，吸附也是一種常見的物理方法，它是通過吸附材料，將水體中的污染物吸附到材料表面，從而去除水體中的污染物。吸附技術(shù)一般適用于有機(jī)物、重金屬等污染物的去除。常見的吸附技術(shù)包括活性炭吸附、離子交換樹脂吸附等。物理方法在水污染防治中具有廣泛的應(yīng)用價值。其不僅可以單獨使用，也可以與其他技術(shù)相結(jié)合，提高水質(zhì)凈化的效果和質(zhì)量。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，物理方法在水污染防治中的應(yīng)用將變得更加廣泛和有效[3]。

2.2 化學(xué)方法

化學(xué)方法是一種常用的水污染防治技術(shù)，主要包括氧化、還原、中和等手段。這些方法通過化學(xué)反應(yīng)，將水體中的污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，從而達(dá)到凈化水體的目的。首先，氧化是一種常見的化學(xué)方法，它是通過氧化劑將污染物氧化成無害物質(zhì)，從而達(dá)到去除水體中污染物的目的。氧化技術(shù)一般適用于有機(jī)物、異味物質(zhì)等污染物的去除。常見的氧化技術(shù)包括高級氧化技術(shù)、臭氧氧化技術(shù)、過氧化氫氧化技術(shù)等；其次，還原是一種常見的化學(xué)方法，它是通過還原劑將污染物還原成無害物質(zhì)，從而達(dá)到去除水體中污染物的目的。還原技術(shù)一般適用于重金屬等污染物的去除。常見的還原技術(shù)包括硫化技術(shù)、還原鐵技術(shù)等；再次，中和是一種常見的化學(xué)方法，它是通過將酸性或堿性的污染物與中和劑反應(yīng)，使其中和成中性物質(zhì)，從而去除水體中的污染物。中和技術(shù)一般適用于酸性或堿性污染物的去除。常見的中和技術(shù)包括石灰中和技術(shù)、氫氧化鈉中和技術(shù)等?；瘜W(xué)方法在水污染防治中具有廣泛的應(yīng)用價值，其不僅可以單獨使用，也可以與其他技術(shù)相結(jié)合，提高水質(zhì)凈化的效果和質(zhì)量。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，化學(xué)方法在水污染防治中的應(yīng)用將變得更加廣泛和有效。

2.3 生物方法

生物方法是一種常用的水污染防治技術(shù)，主要包括微生物處理、植物處理、生態(tài)修復(fù)等手段。這些方法利用生物的吸收、轉(zhuǎn)化和降解能力，將水體中的污染物去除或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，從而達(dá)到凈化水體的目的。首先，微生物處理是一種常見的生物方法，它是利用微生物對污染物的生物降解能力，將污染物降解成無害物質(zhì)，從而去除水體中的污染物。微生物處理技術(shù)一般適用于有機(jī)物等污染物的去除。常見的微生物處理技術(shù)包括好氧處理、厭氧處理、生物膜反應(yīng)器等；其次，植物處理是一種常見的生物方法，它是利用植物對污染物的吸收和轉(zhuǎn)化能力，將污染物吸收并轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)，從而去除水體中的污染物。植物處理技術(shù)一般適用于重金屬等污染物的去除。常見的植物處理技術(shù)包括水生植物處理、陸生植物處理等；最后，生態(tài)修復(fù)是一種常見的生物方法，它是通過人工干預(yù)，恢復(fù)水體生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，從而改善水體環(huán)境。生態(tài)修復(fù)技術(shù)一般適用于河流、湖泊等水生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)。常見的生態(tài)修復(fù)技術(shù)包括濕地生態(tài)修復(fù)、人工濕地建設(shè)、水生態(tài)補(bǔ)償?shù)取？傊?，生物方法在水污染防治中具有廣泛的應(yīng)用價值。它們不僅可以單獨使用，也可以與其他技術(shù)相結(jié)合，提高水質(zhì)凈化的效果和質(zhì)量。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，生物方法在水污染防治中的應(yīng)用將變得更加廣泛和有效。

3 水資源管理策略

3.1 水資源的節(jié)約與保護(hù)

水資源節(jié)約與保護(hù)是保護(hù)水資源的基礎(chǔ)，它可以減少水資源的浪費(fèi)和污染，提高水資源利用效率。當(dāng)前，常用的水資源節(jié)約與保護(hù)措施包括加強(qiáng)水資源管理、推廣節(jié)水技術(shù)、實行水價分級等。首先，加強(qiáng)水資源管理是水資源節(jié)約與保護(hù)的關(guān)鍵。水資源管理包括水資源規(guī)劃、水資源監(jiān)測、水資源調(diào)度、水資源保護(hù)等方面。通過加強(qiáng)水資源管理，可以明確水資源的利用方式和水資源保護(hù)目標(biāo)，提高水資源利用效率和水環(huán)境質(zhì)量；其次，推廣節(jié)水技術(shù)是保護(hù)水資源的重要手段。節(jié)水技術(shù)包括改善用水設(shè)備、推廣節(jié)水灌溉技術(shù)、加強(qiáng)水資源回用等方面。通過推廣節(jié)水技術(shù)，可以減少用水量，提高用水效率，降低水資源的浪費(fèi)；實行水價分級是水資源節(jié)約與保護(hù)的有效方式。水價分級是指根據(jù)用水性質(zhì)和用水量的不同，設(shè)定不同的水價標(biāo)準(zhǔn)。通過實行水價分級，可以激勵用戶節(jié)約用水，降低用水量，提高用水效率。水資源節(jié)約與保護(hù)是一個長期而復(fù)雜的過程，需要政府、企業(yè)和社會各界的共同參與和努力。只有通過全社會的努力，才能實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和保護(hù)。

3.2 水資源的開發(fā)與利用

水資源開發(fā)利用是保護(hù)水資源的重要手段，它可以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求，推動經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，如圖2所示。當(dāng)前，常用的水資源開發(fā)與利用措施包括水資源調(diào)配、水資源利用規(guī)劃、水資源開發(fā)工程等。首先，水資源調(diào)配是一種重要的水資源開發(fā)與利用措施。水資源調(diào)配是指通過水資源跨流域調(diào)配、水資源多源供應(yīng)等方式，將水資源有效地分配到各地區(qū)、各行業(yè)和各用戶，滿足不同用水需求。通過水資源調(diào)配，可以解決地區(qū)之間、行業(yè)之間水資源短缺和水資源分配不均的問題；其次，水資源利用規(guī)劃是水資源開發(fā)與利用的基礎(chǔ)。水資源利用規(guī)劃是指對水資源進(jìn)行全面的調(diào)查、評估和規(guī)劃，確定水資源利用的目標(biāo)、方向、模式和布局。通過水資源利用規(guī)劃，可以合理規(guī)劃水資源的開發(fā)利用，確保水資源的可持續(xù)利用；再次，水資源開發(fā)工程是水資源開發(fā)與利用的主要手段。水資源開發(fā)工程包括水庫、引水渠、水電站、灌溉工程等。通過水資源開發(fā)工程，可以把水資源有效地利用起來，滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。水資源開發(fā)利用需要遵循科學(xué)規(guī)劃、合理開發(fā)、可持續(xù)利用的原則，充分考慮水資源的生態(tài)和環(huán)境保護(hù)，保證水資源的可持續(xù)利用，只有這樣，才能實現(xiàn)水資源的合理開發(fā)利用和可持續(xù)發(fā)展[4]。

圖2 水資源利用領(lǐng)域

3.3 水資源的管理法規(guī)

水資源管理法規(guī)是保護(hù)水資源的重要保障，它可以規(guī)范水資源的開發(fā)和利用行為，保護(hù)水資源的安全和可持續(xù)利用。當(dāng)前，常用的水資源管理法規(guī)包括水資源管理條例、水污染防治法等。首先，水資源管理條例是目前中國最重要的水資源管理法規(guī)之一。該條例于1988年頒布，經(jīng)過多次修訂和完善，已成為中國水資源管理的基本法律。水資源管理條例規(guī)定了水資源的保護(hù)、開發(fā)、利用、節(jié)約和管理等方面的具體內(nèi)容，為水資源管理提供了法律保障。其次，水污染防治法是保護(hù)水資源的重要法律之一。該法律于1996年頒布，經(jīng)過多次修訂和完善，已成為中國水污染防治的基本法律。水污染防治法規(guī)定了水污染防治的基本原則、管理制度、責(zé)任和處罰等方面的具體內(nèi)容，為保護(hù)水資源、防治水污染提供了法律保障。另外，其他相關(guān)法規(guī)也在水資源管理和保護(hù)方面發(fā)揮了重要作用。例如，環(huán)境保護(hù)法、國土資源法、水土保持法等。這些法規(guī)為水資源管理提供了法律框架和依據(jù)，保障了水資源的安全和可持續(xù)利用?？傊?，制定和實施水資源管理法規(guī)需要政府、企業(yè)和社會各界的共同參與和努力。只有通過全社會的努力，才能實現(xiàn)水資源的合理開發(fā)利用和保護(hù)，保障人類生產(chǎn)和生活的需要。

4 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前各種水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)、水污染防治技術(shù)和水資源管理策略不斷涌現(xiàn)，為水資源保護(hù)提供了強(qiáng)有力的支持。但是，仍然需要不斷深入研究，探索更加有效的水資源保護(hù)措施，為人類健康和環(huán)境保護(hù)做出更大的貢獻(xiàn)。