水環(huán)境監(jiān)測信息化新技術(shù)如何推廣

現(xiàn)階段，我國水環(huán)境監(jiān)測事業(yè)雖取得了一定的發(fā)展，但隨著監(jiān)測范圍的擴(kuò)大，傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)很難滿足水環(huán)境監(jiān)測工作需求，在實際工作中存在信息溝通不及時、信息傳輸滯后、監(jiān)測手段單一等問題，無法全面反映監(jiān)測區(qū)域內(nèi)水環(huán)境情況，難以客觀評價污染程度。因此，對各項信息化新技術(shù)的應(yīng)用，既是全面提高水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量的主要途徑，同時也是業(yè)界一項重要研究課題。

關(guān)鍵詞：水環(huán)境監(jiān)測 3S技術(shù) 信息化應(yīng)用

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

1.常規(guī)監(jiān)測技術(shù)

常規(guī)監(jiān)測技術(shù)必須嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范與操作標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)場采集若干具有代表性的水體樣品，將樣品送至實驗室檢測，根據(jù)檢測結(jié)果評價水質(zhì)成分與水環(huán)境污染程度。常規(guī)監(jiān)測技術(shù)體系已經(jīng)較為成熟，積累了較為豐富的工作經(jīng)驗，可以客觀、全面描述水環(huán)境污染情況，監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性與真實性得到有力保障。但是，常規(guī)監(jiān)測技術(shù)的工作繁重、監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性和時效性較差、易受人為干擾、存在監(jiān)管盲區(qū)，難以滿足當(dāng)前水環(huán)境監(jiān)測工作需求。

2.自動監(jiān)測技術(shù)

水質(zhì)自動監(jiān)測站系統(tǒng)是一套以在線自動分析儀為核心，運用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動測量技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和通信網(wǎng)絡(luò)所組成的綜合性水質(zhì)自動監(jiān)測體系。環(huán)保部門通過水質(zhì)自動監(jiān)測管理平臺對監(jiān)測指標(biāo)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和動態(tài)監(jiān)控。同時，自動監(jiān)測管理平臺還可以通過數(shù)據(jù)或圖形方式調(diào)取歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，為后續(xù)水環(huán)境污染治理工作的開展提供信息支持。與常規(guī)監(jiān)測技術(shù)相比，自動監(jiān)測技術(shù)具有信息時效性好、監(jiān)測效率高、可全天候監(jiān)測等優(yōu)勢。但在技術(shù)實際應(yīng)用中，也面臨著傳感器測量精度受環(huán)境干擾、儀器設(shè)備性能不達(dá)標(biāo)、工作人員綜合素質(zhì)有待提升等問題。

3.應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)

應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)主要被用于監(jiān)測突發(fā)水環(huán)境污染問題，工作人員攜帶各類便攜式測量設(shè)備前往水環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)場，在現(xiàn)場調(diào)試儀器設(shè)備，對現(xiàn)場參數(shù)進(jìn)行抵近測量，可以在短時間內(nèi)掌握水環(huán)境現(xiàn)場大體情況，并判斷污染程度，鎖定污染源位置。

水環(huán)境監(jiān)測信息化新技術(shù)的應(yīng)用

1.“3S”技術(shù)

“3S”技術(shù)泛指由遙感技術(shù)（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）與地理信息系統(tǒng)（GIS）所組成的綜合技術(shù)體系，它將空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)、通信技術(shù)加以結(jié)合，構(gòu)建起高度集成的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，具備空間信息采集處理、表達(dá)傳播等使用功能，對水環(huán)境全方位監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建有著重要意義。

以“3S”技術(shù)中的遙感技術(shù)為例，該技術(shù)具有可快速開展大范圍與立體化水環(huán)境監(jiān)測、可開展動態(tài)環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境適應(yīng)性強、監(jiān)測信息采集效率高等優(yōu)勢。在水質(zhì)遙感監(jiān)測項目中，遙感技術(shù)持續(xù)提供具有更高空間時間維度與光譜分辨率的新型衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。

不同類型的遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用優(yōu)勢存在差異。為充分發(fā)揮“3S”技術(shù)優(yōu)勢，在水環(huán)境監(jiān)測項目中，需要集成應(yīng)用RS技術(shù)、GPS技術(shù)與GIS技術(shù)。

2.生物毒性監(jiān)測技術(shù)

目前，突發(fā)性污染事故及水質(zhì)突變現(xiàn)象時有發(fā)生，且呈現(xiàn)出明顯的增加趨勢，水質(zhì)突發(fā)性污染事故直接危害生活飲水和城市集中供水的安全，并對水生態(tài)系統(tǒng)造成很大沖擊。常規(guī)的物理、化學(xué)監(jiān)測能定量分析污染物中主要成分的含量，但不足以直接、全面地反映水污染狀況及各種有毒物質(zhì)對環(huán)境的綜合影響。而生物監(jiān)測可以綜合多種有毒物質(zhì)的相互作用，判定有毒物質(zhì)的質(zhì)量濃度和生物效應(yīng)之間的直接關(guān)系，為水質(zhì)的監(jiān)測和綜合評價提供科學(xué)依據(jù)，因而得到了迅速發(fā)展。

該技術(shù)利用活體生物在水質(zhì)變化或污染時的行為生態(tài)學(xué)改變，對多種有毒物響應(yīng)并能做出綜合評價，可作為先導(dǎo)進(jìn)行預(yù)警，反映水質(zhì)毒性變化。生物毒性檢測和化學(xué)檢測二者互為補充，不可相互替代。

（1）微生物電池燃料方法

微生物燃料電池是一種以微生物為陽極催化劑，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置，利用產(chǎn)電微生物將水中的有機物氧化分解，產(chǎn)生的電子沿著電極轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生電流。當(dāng)毒性物質(zhì)流入時，產(chǎn)電微生物活性降低，從而導(dǎo)致產(chǎn)電量下降；營養(yǎng)型物質(zhì)流入時，產(chǎn)電微生物活性增加，從而導(dǎo)致產(chǎn)電量上升。我們可以通過電流（電壓）急劇下降與增強，來判斷有毒物質(zhì)或營養(yǎng)物型有機物流入，實現(xiàn)對水體毒性物以及負(fù)荷有機物的實時監(jiān)測分析，從而達(dá)到預(yù)警。目前，水質(zhì)綜合毒性在線監(jiān)測技術(shù)微生物燃料電池法已在我國部分地區(qū)開始應(yīng)用。

（2）發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測方法

該方法將特定品種細(xì)菌的發(fā)光特征作為主要判定依據(jù)，發(fā)光細(xì)菌在正常生理條件下發(fā)射可見熒光，在一定試驗條件下，其發(fā)光強度是恒定的。向所采集水體樣品中投入發(fā)光細(xì)菌，細(xì)菌在與外來受試物接觸后，若水體樣品存在有毒性，細(xì)胞活性下降，ATP（三磷酸腺苷）含量水平下降，就會導(dǎo)致發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光強度降低。研究表明，毒性濃度與發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光強度呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系。使用發(fā)光光度計對發(fā)光強度變化情況進(jìn)行檢測，即可準(zhǔn)確評估樣品、有毒物質(zhì)濃度，費時較少，操作簡單。

水環(huán)境監(jiān)測信息化技術(shù)應(yīng)用中的幾點建議

為充分發(fā)揮信息化新技術(shù)優(yōu)勢，推動水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)體系革新，各機構(gòu)單位需要從多個層面著手，持續(xù)提升水環(huán)境監(jiān)測信息化新技術(shù)的應(yīng)用水平。

1.加大資金投入與扶持

水環(huán)境監(jiān)測事業(yè)具有公益性屬性，監(jiān)測質(zhì)量與我國生態(tài)環(huán)境治理效果有著密切聯(lián)系，是有效處理各類水環(huán)境污染問題、保障人民群眾用水安全的關(guān)鍵所在。

一方面，政府有必要向各環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)提供一定的資金補貼，對資金使用流向進(jìn)行監(jiān)督，將補貼資金用于研發(fā)信息化新技術(shù)或配置各類新型儀器設(shè)備。

另一方面，水環(huán)境監(jiān)測相關(guān)的公司應(yīng)該同時加大研發(fā)投入，加強信息化監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)力度，不斷完善和創(chuàng)新水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)。因此，應(yīng)加強對水環(huán)境監(jiān)測事業(yè)的資金投入和扶持力度，致力于構(gòu)建起健全、完善的水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系。

2.加強管理，保障運行

為充分發(fā)揮信息化新技術(shù)優(yōu)勢，最大程度減小外部因素對水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量造成的影響，監(jiān)測機構(gòu)必須做好項目管理工作，保證水環(huán)境監(jiān)測活動的順利開展，具體措施包括：

（1）綜合分析各項信息化新技術(shù)的應(yīng)用原理與技術(shù)特征，結(jié)合國內(nèi)外技術(shù)應(yīng)用實例，對技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善補充，如操作流程步驟、技術(shù)參數(shù)指標(biāo)要求等；

（2）構(gòu)建職責(zé)機制，對各部門人員的職責(zé)范圍、部門間從屬關(guān)系進(jìn)行明確劃分。如此，既可以消除水環(huán)境監(jiān)測與管理盲區(qū)，同時，還可以簡化組織結(jié)構(gòu)、為各部門專業(yè)協(xié)作監(jiān)測活動的開展提供基礎(chǔ)條件；

（3）完善設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)管理機制，明確規(guī)定各類儀器設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作內(nèi)容、間隔周期、流程步驟、故障設(shè)備檢修流程、設(shè)備調(diào)試運行要求。

3.加強信息化新技術(shù)團(tuán)隊建設(shè)

信息化新技術(shù)對監(jiān)測人員的綜合素養(yǎng)提出較高要求，需要監(jiān)測人員具有良好的專業(yè)工作能力與信息化素養(yǎng)，這樣才可以靈活操作各類新型儀器設(shè)備與配套軟件產(chǎn)品。因此，環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)應(yīng)加強信息化專業(yè)人員隊伍建設(shè)力度，將各項信息化新技術(shù)原理特征、新型儀器設(shè)備操作步驟與注意事項、信息化軟件平臺操作流程等作為主要培訓(xùn)內(nèi)容。同時，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)用人機制，加快引進(jìn)高新技術(shù)人才，建設(shè)起一支現(xiàn)代化、多元化與專業(yè)化的水環(huán)境監(jiān)測團(tuán)隊。

綜上所述，我國水環(huán)境監(jiān)測工作涉及諸多領(lǐng)域，監(jiān)測難度較大、面臨多項工作難題。因此，環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)需要持續(xù)對水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)體系進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，靈活應(yīng)用各項信息化新技術(shù)，落實上述技術(shù)應(yīng)用建議，全面提高水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量與效率，為生態(tài)環(huán)境治理工作的開展提供信息支持。

（作者孟慶濤是河北省廊坊市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心工程師）