地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較分析

陸誼

蘇州國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)（虎丘）環(huán)境監(jiān)測(cè)站 江蘇蘇州 215000

手工采樣、實(shí)驗(yàn)室分析是我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)行的地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)方式，工作效率偏低，并且存在較大的人為誤差。伴隨著自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新，各級(jí)政府開(kāi)始大力支持地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)，相較于手工監(jiān)測(cè)方式而言，具有實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)，能夠及時(shí)分析和預(yù)警水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，極大提升了水環(huán)境管理水平，推動(dòng)地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作更高層次發(fā)展。但在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，在手工監(jiān)測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)比對(duì)時(shí)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)常有異常出現(xiàn)。故此，通過(guò)選擇相關(guān)比較指標(biāo)，分析數(shù)據(jù)偏差原因，逐步推動(dòng)手工監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)體系健全完善。

1 自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)情況

以某區(qū)域自動(dòng)監(jiān)測(cè)站為例，干流全長(zhǎng)226km，通過(guò)設(shè)立9個(gè)國(guó)家地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，選擇必測(cè)指標(biāo)和重金屬選測(cè)指標(biāo)，對(duì)區(qū)域內(nèi)地表水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，比較自動(dòng)監(jiān)測(cè)和手動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)差異。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算方法

以2018 年自動(dòng)站每月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例，計(jì)算數(shù)據(jù)偏差所在。帶L 檢出限數(shù)據(jù)的1/2 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，相對(duì)偏差計(jì)算公式如下：

公式中A 和B 分別為自動(dòng)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 常規(guī)五參數(shù)比較分析

常規(guī)五參數(shù)包含溶解氧、pH 值、水溫、電導(dǎo)率、濁度，與手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)偏差對(duì)比分析差異顯著。由于手工監(jiān)測(cè)忽視濁度監(jiān)測(cè)，僅僅是對(duì)比其他幾項(xiàng)參數(shù)。結(jié)果表明，除了濁度，其他幾項(xiàng)指標(biāo)可比性較強(qiáng)，數(shù)據(jù)相對(duì)偏差較小，±10%以?xún)?nèi)數(shù)據(jù)組數(shù)在總體占比達(dá)到了59．3%以上，最高為100%；pH 值選擇兩種不同監(jiān)測(cè)方式獲取的數(shù)據(jù)，相較于電導(dǎo)率、水溫和溶解氧可比性較強(qiáng)；溶解氧、電導(dǎo)率和水文幾項(xiàng)指標(biāo)，相對(duì)偏差±10%以?xún)?nèi)數(shù)據(jù)組數(shù)在總體占比達(dá)到了59．3%-75．0%范圍內(nèi)，±20%、±30%的以?xún)?nèi)數(shù)據(jù)組數(shù)分別占總體88．0%-97．2%、96．3%-99．1%。

溶解氧、pH 值、水溫、電導(dǎo)率幾項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比中，各個(gè)斷面水溫、溶解氧、pH 值的年均相對(duì)偏差范圍分別在-3．7%～-1．3%、-9．0%～+1．3%、-2．2%～+1．4%范圍內(nèi)，pH 值的數(shù)據(jù)偏差較小[1]。

通過(guò)各月數(shù)據(jù)對(duì)比分析，1 月、2 月、11 月的水溫差異性較大，主要是由于這幾個(gè)月份為低水溫月份，而溶解氧、pH 值和電導(dǎo)率等指標(biāo)對(duì)比，并無(wú)明顯的差異。

3.2 必測(cè)指標(biāo)比較分析

自動(dòng)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的必測(cè)指標(biāo)對(duì)比，氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和總磷指標(biāo)可比性不高，相對(duì)偏差±10%內(nèi)數(shù)據(jù)組數(shù)占比大概為14．2%-45．3%，數(shù)據(jù)表明相較于氨氮、總磷指標(biāo)，高錳酸鹽指標(biāo)可比性更高[2]。±30%以?xún)?nèi)數(shù)據(jù)組數(shù)對(duì)比分析，高錳酸鹽指標(biāo)的占比為89．6%，總磷為65．1%，氨氮為40．6%，相對(duì)偏差±30%內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)組數(shù)占比大概在40．6%-89．6%范圍內(nèi)?？偭住钡透咤i酸鹽指數(shù)對(duì)比分析，總磷年均值相對(duì)偏差為-17．5%～+6．4%范圍內(nèi)，其中5 個(gè)斷面不超過(guò)±10%；氨氮年均值相對(duì)偏差為-60．9%～-9．6%范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)差異顯著，表明自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的氨氮檢出限高，部分月份實(shí)際地表水氨氮濃度過(guò)低，未能達(dá)到0．1mg/L[3]。

3.3 重金屬比較分析

鉛、鎘、砷重金屬物質(zhì)，對(duì)比自動(dòng)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可比性不如常規(guī)五參數(shù)，相對(duì)偏差±30%內(nèi)數(shù)據(jù)組數(shù)占比較小，不超過(guò)26．2%；鎘、鉛指標(biāo)對(duì)比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P ＞0．05），砷主要以相對(duì)偏差±60%～±90%為主。由于自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的鉛、砷和鎘檢出限高，地表水濃度不高，兩種監(jiān)測(cè)方式所獲取的數(shù)據(jù)偏差較大[4]。

4 討論

（1）常規(guī)五參數(shù)比較分析，除了濁度指標(biāo)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)源相對(duì)偏差小，4 項(xiàng)指標(biāo)年均值具有較強(qiáng)的可比性，多數(shù)斷面各指標(biāo)年均值相對(duì)偏差不超過(guò)±10%。通常情況下，每月內(nèi)4 項(xiàng)指標(biāo)的波動(dòng)較小，手工監(jiān)測(cè)和自動(dòng)站檢測(cè)數(shù)據(jù)偏差保持較小水平，可比性較強(qiáng)。

（2）相較于常規(guī)五參數(shù)，氨氮、高錳酸鹽指數(shù)和總磷指標(biāo)不同監(jiān)測(cè)方式獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)可比性較差。其中，與氨氮和總磷指標(biāo)對(duì)比，高錳酸鹽指數(shù)具有更強(qiáng)的可比性。每月數(shù)據(jù)相對(duì)偏差為±30%的數(shù)據(jù)組數(shù)占比較大[5]。年平均值對(duì)比分析方面，總磷可比性一般，氨氮可比性較差，高錳酸鹽指數(shù)良好。自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的氨氮檢出限高，有幾個(gè)月份數(shù)據(jù)波動(dòng)大、偏差大。

（3）自動(dòng)監(jiān)測(cè)和手工監(jiān)測(cè)下的鉛、砷和鎘指標(biāo)數(shù)據(jù)，相較于常規(guī)五參數(shù)可比性較差，年均值數(shù)據(jù)方面鉛、鎘可比性較差，兩種監(jiān)測(cè)方式數(shù)據(jù)偏差過(guò)大。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)是后續(xù)的水環(huán)境治理和保護(hù)的首要前提，通過(guò)新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用，促使地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化水平大大提升，相較于手工監(jiān)測(cè)獲取的數(shù)據(jù)而言精準(zhǔn)度較高，更加全面、真實(shí)了解地表水水質(zhì)情況，將誤差降到最小范圍。