地表水環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展
——以內(nèi)江市為例

門 強

（四川省內(nèi)江生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站 四川內(nèi)江 641000）

引言

隨著科技的進步，自動化技術(shù)在各個領(lǐng)域應(yīng)用的越來越廣泛，我國地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測工作已經(jīng)開展了近四十年，進入21世紀(jì)，中國地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測引入了自動監(jiān)測技術(shù)[1]，自1999年9 月環(huán)保部分別在長江、黃河等重點斷面開展水質(zhì)自動監(jiān)測站的試點工作，共建有10 個水質(zhì)自動監(jiān)測站，從此水質(zhì)在線監(jiān)測技術(shù)開始在我國廣泛推廣及應(yīng)用。水質(zhì)自動監(jiān)測在連續(xù)性、覆蓋面、時效性上比傳統(tǒng)的手工監(jiān)測有了明顯的優(yōu)勢；同時在及時掌握主要流域重點斷面水質(zhì)狀況、預(yù)警流域性水污染事故、解決跨行政區(qū)域的水污染糾紛等方面發(fā)揮著不容忽視的作用。

四川省“十四五”已確定了203 個國家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測斷面，下一步將實施以健全自動監(jiān)測體系為主，手工監(jiān)測為輔的地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測體系；四川省水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)主要由樣品采集、自動分析、動態(tài)校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、信息發(fā)布及條件保障等組成，其中，水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)由系統(tǒng)中心站和水站組成，各水站由采水系統(tǒng)、水樣預(yù)處理及配水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及通信系統(tǒng)以及水站站房等組成。

1 內(nèi)江市地表水水質(zhì)自動監(jiān)測應(yīng)用

1.1 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)情況

內(nèi)江市轄區(qū)類主要河流為沱江河、球溪河、濛溪河、威遠(yuǎn)河、小清龍河、大清流河，水系分布如圖1；目前內(nèi)江市管轄的建成水站有11 個，如表1；為進一步完善轄區(qū)流域自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，2020年內(nèi)江市將完成7 個長江經(jīng)濟帶以及6 個重點流域自動站的新建工作，極大的提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性和完整性。

圖1 內(nèi)江市水系分布

表1 內(nèi)江市水質(zhì)自動站建設(shè)情況

1.2 水質(zhì)自動站監(jiān)測項目及方法

內(nèi)江市已建成的11 個自動水站包括9 個地表水自動監(jiān)測系統(tǒng)和2 個飲用水源自動監(jiān)測系統(tǒng)，地表水自動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測項目包括常規(guī)五參數(shù)：水溫、溶解氧、pH 值、電導(dǎo)率、濁度，以及高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、總氮；飲用水源自動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測項目除了常規(guī)五參數(shù)還包括水質(zhì)生物毒性的監(jiān)測，監(jiān)測項目的方法及標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.3 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行管理

全國生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)機構(gòu)隨著垂直管理、監(jiān)測事權(quán)上收等一系列改革后，水站的運行管理模式也發(fā)生了變化[2]。

國控水站由國家總站進行招標(biāo)委托第三方社會化運維機構(gòu)負(fù)責(zé)水站的日常運行維護及質(zhì)控保障，并對國控數(shù)據(jù)進行初審，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門負(fù)責(zé)水站運行的后勤保障；四川省內(nèi)江生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站負(fù)責(zé)國控數(shù)據(jù)的二審，待國家最終復(fù)核后將審核的數(shù)據(jù)同步審核到四川省水環(huán)境污染負(fù)荷自動監(jiān)測監(jiān)控預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)。

表2 水質(zhì)自動監(jiān)測儀器的測定方法與國家有關(guān)技術(shù)要求

省控水站由四川省環(huán)境監(jiān)測總站委托第三方社會化運維機構(gòu)負(fù)責(zé)水站的日常運行、故障處理、質(zhì)控核查；四川省內(nèi)江生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站負(fù)責(zé)水站的管理、后勤保障、水站的監(jiān)管，每月開展監(jiān)測項目的質(zhì)控考核和比對工作；省控水站的數(shù)據(jù)審核流程如圖2。

圖2 省控水質(zhì)自動站監(jiān)測數(shù)據(jù)審核流程

2 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)點與缺點

（1）水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)點。具有設(shè)備的成套性、完整性，能避免很多人為的操作誤差；監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性、實時性，能連續(xù)24 小時不間斷的對水質(zhì)進行水質(zhì)監(jiān)測，能提前的對水質(zhì)進行預(yù)警預(yù)防；能實時的將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸平臺，并形成多用途的圖表和報告，為行政部門的決策提供了技術(shù)支撐。

（2）水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的缺點。水質(zhì)自動監(jiān)測與手工監(jiān)測存在原理上的差異，同時自動監(jiān)測存在監(jiān)測項目單一，覆蓋面窄；建設(shè)經(jīng)費昂貴、運行成本高，受外部條件的影響大，如外部電力、網(wǎng)絡(luò)等因素；維護技術(shù)要求嚴(yán)格，對運維人員技術(shù)水平要求高，既要持證上崗又要能獨立操作儀器[3]。

3 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展的趨勢

（1）完善相應(yīng)規(guī)章制度與標(biāo)準(zhǔn)的制定。雖然水質(zhì)自動監(jiān)測發(fā)展了幾十年，但是與手工監(jiān)測相比還是存在發(fā)展不完善，體系不健全，導(dǎo)致水質(zhì)自動監(jiān)測目前處于邊緣化的地步，無法真正發(fā)揮它的高效作用；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的滯后是一個重要的因素，不僅阻礙了自動監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，同時也導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)的可信度、溯源性受到質(zhì)疑。健全標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系、完善方法標(biāo)準(zhǔn)、提升制度深度、加強管理建設(shè)，是推進水質(zhì)自動監(jiān)測發(fā)展的重要舉措。

（2）提高監(jiān)測精度加強預(yù)警機制。水質(zhì)自動監(jiān)測具有實時高效的優(yōu)點，但在準(zhǔn)確性方面有待提高。提高監(jiān)測的精度是自動監(jiān)測普及和使監(jiān)測數(shù)據(jù)能真正發(fā)揮作用的關(guān)鍵，在不久的將來能實現(xiàn)以自動監(jiān)測為主手工監(jiān)測為輔的局面；自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的量化水平能對流域起到一定的預(yù)警防控的作用，通過專業(yè)的數(shù)據(jù)平臺模塊、把數(shù)據(jù)整合加入完善的預(yù)警機制，能實時的發(fā)現(xiàn)突發(fā)水質(zhì)污染情況，充分體現(xiàn)水站對地表水環(huán)境的監(jiān)督預(yù)警作用[4]。

（3）強化人員素質(zhì)明確監(jiān)管責(zé)任。水質(zhì)自動站的運維事項目前都是以三方社會化運維機構(gòu)為主，也是自動監(jiān)測發(fā)展的趨勢，存在一人管轄區(qū)域廣、工作強度大，有時無法及時到現(xiàn)場處理突發(fā)問題的情況；監(jiān)管部門的人員年齡普遍過于年輕、經(jīng)驗不足，對儀器設(shè)備的操作和原理理解不夠透徹；加強人員運行管理、質(zhì)量控制、運行監(jiān)督等方面的業(yè)務(wù)及技術(shù)培訓(xùn)是推進自動監(jiān)測發(fā)展的保障[5]；為了保障監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性監(jiān)督管理是地方站人員必須嚴(yán)格執(zhí)行的措施，將自動站的正常運行作為工作的集中體現(xiàn)。

結(jié)語

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)通過發(fā)展的幾十年取得了一定的進步，也發(fā)現(xiàn)了不少的問題，這些問題需要在水質(zhì)自動監(jiān)測發(fā)展的道路上繼續(xù)探索；在內(nèi)江市水質(zhì)自動監(jiān)測的應(yīng)用中凸顯的問題也是目前自動監(jiān)測發(fā)展的一個縮影。因此，注重監(jiān)測技術(shù)的提高、精度的加強、制度的完善、標(biāo)準(zhǔn)的更新，促進地表水自動監(jiān)測能實現(xiàn)重大的突破，將使地表水自動監(jiān)測在以后的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督體系中占有不可取代的地位。