水環(huán)境監(jiān)測信息化新技術(shù)的應(yīng)用

摘要：隨著生活水平的不斷提高，人們對生態(tài)環(huán)境的重視和保護(hù)意識逐漸加強(qiáng)。為了更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展顯得尤為重要。其中，水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用。隨著時(shí)代的進(jìn)步、科技的不斷發(fā)展，水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)為了順應(yīng)時(shí)代的要求，向著信息化方向發(fā)展，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境保護(hù);水環(huán)境監(jiān)測;信息化技術(shù)

中圖分類號： X830 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? DOI編號： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2019.14.005

黨的十九大報(bào)告明確指出：“建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)”“必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念” “像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境”。生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)在我國已經(jīng)提升到前所未有的戰(zhàn)略高度。我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)從認(rèn)識到實(shí)踐發(fā)生歷史性、轉(zhuǎn)折性、全局性變化，生態(tài)文明建設(shè)成效顯著。

隨著生活水平的提高，人們對生態(tài)環(huán)境的重視程度日益提高，對生態(tài)環(huán)境的要求逐漸加強(qiáng)，環(huán)保意識普遍提高。人們不再滿足于吃飽穿暖，而是更多地關(guān)注居住環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的變化和質(zhì)量。這就意味著對生態(tài)環(huán)境起動態(tài)監(jiān)督作用的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)也要有相應(yīng)的提高，才能滿足社會發(fā)展的需要。

作為環(huán)境監(jiān)測的重要組成部分，水環(huán)境監(jiān)測不容忽視。我國當(dāng)前水問題突出，水資源保護(hù)與河湖水質(zhì)問題日益嚴(yán)峻。目前的成熟監(jiān)測技術(shù)并不能很好地滿足水環(huán)境監(jiān)測的需要。水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)迫切需要準(zhǔn)確化、信息化、完整化，以適應(yīng)當(dāng)前社會的需求。

1 水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國水環(huán)境監(jiān)測方式可以劃分為三類：自動監(jiān)測、常規(guī)監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測。根據(jù)各個(gè)流域的不同特點(diǎn)，一般采用自動監(jiān)測和常規(guī)監(jiān)測相結(jié)合的方式，開展對流域水環(huán)境的監(jiān)測工作。

1.1常規(guī)監(jiān)測技術(shù)

將有代表性的水質(zhì)樣品按照國家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行規(guī)范采集、化驗(yàn)，并分析水質(zhì)類別和污染狀況等。其中，涉及水質(zhì)項(xiàng)目眾多，包括常規(guī)項(xiàng)目、無機(jī)物、有機(jī)物、重金屬項(xiàng)目、毒理項(xiàng)目分析等。常規(guī)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用較早較成熟且應(yīng)用較廣，已經(jīng)形成了較完善的運(yùn)行體系。目前，我國水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)主要采用常規(guī)監(jiān)測，實(shí)施流程清晰、完整，全過程質(zhì)量控制可溯源。但就目前而言，常規(guī)監(jiān)測用時(shí)較長，其時(shí)效性略差。

1.2自動監(jiān)測技術(shù)

該技術(shù)早在20世紀(jì)70年代初就已經(jīng)在美國等發(fā)達(dá)國家開始應(yīng)用。用于對河流、湖泊等地表水開展水文、水質(zhì)同步連續(xù)自動監(jiān)測。自動監(jiān)測技術(shù)有利于對水質(zhì)污染源進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。我國自20世紀(jì)80年代起引進(jìn)水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)。但是由于我國水域眾多，地方性水環(huán)境復(fù)雜，自動監(jiān)測設(shè)備需要依據(jù)不同情況個(gè)性化設(shè)置，并且受儀器維護(hù)專業(yè)化要求較高、耗材費(fèi)用較大，相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員欠缺等多方面原因影響，造成目前并未形成大范圍有效的自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。只在有條件的地區(qū)和部分河流布設(shè)自動監(jiān)測站點(diǎn)，并且試點(diǎn)運(yùn)行，與實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果進(jìn)行對比，來確定自動監(jiān)測儀器分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。所以，自動監(jiān)測技術(shù)仍需要進(jìn)一步的完善和加快發(fā)展。

1.3應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)

應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)主要應(yīng)用于突發(fā)的水污染事件中。監(jiān)測過程中主要采用便攜式移動設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場參數(shù)測定。但現(xiàn)場檢測的參數(shù)只限于部分參數(shù)，并且便攜儀器對環(huán)境的要求較高，在極端惡劣的環(huán)境下，監(jiān)測數(shù)據(jù)存在波動和偏差，并且要在突發(fā)水污染事件中準(zhǔn)確找到污染源，才能及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測。

為了更具可操作性和流動應(yīng)變性，出現(xiàn)了水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)測車。水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)測車由車體、車載電源系統(tǒng)、車載實(shí)驗(yàn)平臺、便攜應(yīng)急監(jiān)測儀器和應(yīng)急防護(hù)設(shè)施、數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)、供電及照明系統(tǒng)、空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)等組成。其特點(diǎn)是不受地點(diǎn)、時(shí)間、季節(jié)的限制。在突發(fā)環(huán)境污染事故時(shí)，應(yīng)急監(jiān)測車可以迅速進(jìn)入污染現(xiàn)場，監(jiān)測人員在應(yīng)急防護(hù)設(shè)施的保護(hù)下立即開展工作，應(yīng)用監(jiān)測儀器在第一時(shí)間查明污染物的種類與污染程度，同時(shí)通過數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)及時(shí)將現(xiàn)場情況與相關(guān)部門進(jìn)行溝通。水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)測車上可以根據(jù)不同的需要裝載便攜測定或在線分析測定儀器，從而最大化滿足檢測需要。相對于便攜移動設(shè)備而言，應(yīng)急監(jiān)測車可監(jiān)測參數(shù)更多，實(shí)用性更強(qiáng)。但應(yīng)急監(jiān)測車輛存在前期投入費(fèi)用較高，后期利用率較低的問題，維護(hù)監(jiān)測儀器也需要投入大量人力和物力，容易造成資源浪費(fèi)。

2 水環(huán)境監(jiān)測信息化新技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

目前，我國十分重視信息化工作的推進(jìn)和發(fā)展。隨著信息獲取與傳輸技術(shù)在水利監(jiān)測中的普及，水環(huán)境監(jiān)測信息化技術(shù)也得以豐富和發(fā)展。

為了全面獲取水利信息，衛(wèi)星遙感、水下探測、無線通信、物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)得以快速應(yīng)用和發(fā)展。相應(yīng)地，在對河流的信息化監(jiān)測中，水環(huán)境監(jiān)測信息化技術(shù)也得到了全新的發(fā)展。

2.1 “3S”技術(shù)

“3S”技術(shù)是遙感（Remote Sensing）、地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System）、全球定位系統(tǒng)（Global Position System）的簡稱，是將空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的對空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)的總稱。目前，該技術(shù)在水體污染程度監(jiān)測和濕地環(huán)境觀測中已經(jīng)展開了應(yīng)用。不僅提高了工作效率，并且把信息化、現(xiàn)代化的研究成果有機(jī)融合了起來，體現(xiàn)出了無可比擬的優(yōu)越性。但是目前該技術(shù)的應(yīng)用還具有局限性，并不能完全發(fā)揮作用，未來還有很大的研究發(fā)展空間。一旦該技術(shù)可以很好地貫穿于水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中，可以很好地推進(jìn)信息化技術(shù)與水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，對水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)將有巨大的發(fā)展推動作用。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要依靠射頻識別與追蹤技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)和霧計(jì)算等展開應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水利中的應(yīng)用典型是由IBM開發(fā)的智慧水管理系列項(xiàng)目。最具代表性的是智慧河流和港灣項(xiàng)目研究。在美國紐約州哈德遜河（Hudson River），開展了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧河流項(xiàng)目。這項(xiàng)技術(shù)采用了分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對河流斷面水量、水質(zhì)及氣象等多參數(shù)的立體監(jiān)測，全面提高了對河流物理、化學(xué)、生物信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測能力。通過在線分析河流全要素，同時(shí)對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行多維關(guān)聯(lián)分析，從而揭示出河流生態(tài)系統(tǒng)跨時(shí)空演變以及人類活動對其的影響作用。

另外，愛爾蘭的Smart Coast系統(tǒng)和澳大利亞的Lake Net系統(tǒng)，也都是針對湖泊設(shè)計(jì)的水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。其結(jié)合了無線通訊和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。該系統(tǒng)可以對湖泊中的磷酸鹽濃度進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)水位、水溫等信息的在線采集、分析等。

監(jiān)測數(shù)據(jù)的在線采集和實(shí)時(shí)傳輸，可以極大地提高工作效率，使水環(huán)境監(jiān)測工作的時(shí)效性得以大幅提高，并且可以根據(jù)觀察到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)河流、湖泊的問題所在，快速制定解決方案。在后期，隨著科研深度的發(fā)展，還有望實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的在線傳輸與反饋，從而使該技術(shù)更加智能化與人性化。

2.3 其他技術(shù)的應(yīng)用

由于水環(huán)境監(jiān)測屬于環(huán)境監(jiān)測工作中的一部分，所以應(yīng)用于其他環(huán)境監(jiān)測中的技術(shù)也可以相應(yīng)的引進(jìn)到水環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中來。同時(shí)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)可以與水利工作相結(jié)合，二者相輔相成。例如，生物學(xué)監(jiān)測中的生物傳感器、PCR技術(shù)及生物芯片技術(shù)等，可以根據(jù)對水源微生物等的監(jiān)測，來分析判斷水源污染狀況等。

未來的發(fā)展趨勢是多維化、立體化的，單獨(dú)采用一種技術(shù)已經(jīng)無法滿足發(fā)展的需求。水利信息化技術(shù)目前正在向水質(zhì)、水量兼顧，點(diǎn)、線、面綜合方向發(fā)展，這樣水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)就可以與水利技術(shù)相結(jié)合，二者相互協(xié)作，取長補(bǔ)短。由于水利信息化技術(shù)相對發(fā)展比較成熟，系統(tǒng)比較完善，因此，水環(huán)境監(jiān)測信息化技術(shù)可以依托已有系統(tǒng)展開，從而獲得更好的發(fā)展。

3 水環(huán)境監(jiān)測信息化技術(shù)應(yīng)用中存在的問題與建議

3.1 存在的問題

3.1.1 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有待加強(qiáng) 由于我國水環(huán)境監(jiān)測信息化技術(shù)起步略晚，加之其他原因，造成目前水環(huán)境監(jiān)測相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施并不完善。例如，水質(zhì)自動監(jiān)測站分布密度低，覆蓋面窄，對河流、湖泊的監(jiān)測力度達(dá)不到要求。很多河流無法實(shí)現(xiàn)自動檢測以及監(jiān)測數(shù)據(jù)的在線傳輸。很多時(shí)候仍需要常規(guī)檢測承擔(dān)大部分監(jiān)測工作的內(nèi)容。并且具備自動監(jiān)測站條件的單位，往往會出現(xiàn)因自動監(jiān)測站技術(shù)不夠成熟，而造成數(shù)據(jù)上傳延誤或者分析結(jié)果有誤的情況，因而喪失了自動監(jiān)測的優(yōu)勢。

3.1.2 信息化建設(shè)中的難題有待解決 當(dāng)前是大數(shù)據(jù)時(shí)代，如何讓信息化技術(shù)更好地服務(wù)于水環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中，是一個(gè)需要多方協(xié)作完成的課題。需要考慮如何更好地利用目前的信息網(wǎng)絡(luò)，使信息交互更暢通，使信息化技術(shù)更加適合于我國國情。這都需要在今后的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用中逐步解決，需要多部門共同發(fā)揮自己的特長。但目前各部門之間缺乏溝通，不能很好地實(shí)現(xiàn)跨部門協(xié)作。同時(shí)監(jiān)測工作實(shí)際中針對的目標(biāo)比較單一，并不能結(jié)合其他方向，這也就造成了服務(wù)目標(biāo)的單一，為此有效提高資源利用率的問題也有待解決。

3.1.3 業(yè)務(wù)支撐能力有待提升 除去設(shè)施不配套問題外，在目前現(xiàn)有的設(shè)備應(yīng)用中，也存在一些問題。從設(shè)備的管理、應(yīng)用、信息數(shù)據(jù)的處理到服務(wù)社會的程度以及后期的儀器維護(hù)等，這一系列環(huán)節(jié)都需要有完整的系統(tǒng)和運(yùn)作手段。管理得當(dāng)才能讓新技術(shù)更好地為水環(huán)境監(jiān)測服務(wù)。目前水環(huán)境監(jiān)測信息化技術(shù)的管理仍有不足之處。同時(shí)適應(yīng)該技術(shù)的配套業(yè)務(wù)管理、操作人員存在專業(yè)技術(shù)薄弱現(xiàn)象。

3.2 建議

3.2.1 加大資金投入和扶持 水環(huán)境監(jiān)測是關(guān)系人民群眾切身利益的公益性事業(yè)。想要通過信息化技術(shù)推動水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，必須要加大資金投入力度。這就需要從上到下一起行動。需要政府部門真正把水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)發(fā)展放到重要位置，在政策、資金投入中予以扶持。

3.2.2 加強(qiáng)管理，保障運(yùn)行 水環(huán)境監(jiān)測信息化新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，能夠有力推進(jìn)我國水生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作。因此，加強(qiáng)水環(huán)境監(jiān)測信息化技術(shù)管理和運(yùn)行管理，在生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作中起著十分重要的作用。各部門要提高認(rèn)識，加大力度建設(shè)與健全管理機(jī)制，逐步使信息化技術(shù)發(fā)展走入正軌，有序運(yùn)行。

3.2.3 加強(qiáng)信息化專業(yè)人員隊(duì)伍建設(shè) 信息化技術(shù)飛速發(fā)展，使工作更加智能化，科技含量高。這就需要有配套的專業(yè)技術(shù)人員來掌握和應(yīng)用，因此，需要構(gòu)建具有多方面人才的隊(duì)伍。要加強(qiáng)對技術(shù)人員的培訓(xùn)，以適應(yīng)信息化新技術(shù)的發(fā)展要求。用人單位要轉(zhuǎn)變舊的思想和用人機(jī)制，加快引進(jìn)高新技術(shù)人才，使其加入到水環(huán)境監(jiān)測的隊(duì)伍之中。讓水環(huán)境監(jiān)測信息化技術(shù)得以發(fā)展，更好地服務(wù)于行業(yè)，服務(wù)于社會。

4 結(jié)語

水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)是環(huán)境監(jiān)測的重要組成部分，是生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水利發(fā)展中的重要支撐力量。推進(jìn)水環(huán)境監(jiān)測的信息化、現(xiàn)代化發(fā)展，就要從監(jiān)測技術(shù)做起。水環(huán)境監(jiān)測信息化技術(shù)的發(fā)展前景光明，雖然目前在我國實(shí)際應(yīng)用中仍存在大量問題和挑戰(zhàn)，但是通過各部門的通力協(xié)作以及技術(shù)的不斷應(yīng)用發(fā)展，水環(huán)境監(jiān)測信息化技術(shù)將愈發(fā)成熟，更好地造福社會。

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作者簡介：張楊，碩士，工程師，研究方向：水環(huán)境監(jiān)測，水文與水資源。