水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

羅建軍

（梅州市豐順縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站 廣東梅州 514300）

引言

生態(tài)危機(jī)不斷為人類生存敲響安全警鐘，面對(duì)日益嚴(yán)重的生態(tài)形勢(shì)，我們必須拿出生態(tài)整治的積極態(tài)度與強(qiáng)有力舉措。其中水污染作為生態(tài)污染的常見污染類型，其嚴(yán)峻的污染形勢(shì)客觀上推動(dòng)我們做好水域治理和水資源保護(hù)工作。而水資源保護(hù)工作的開展需要我們掌握先進(jìn)的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，而技術(shù)的不斷創(chuàng)新也使得水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)具有現(xiàn)實(shí)可行性，因此系統(tǒng)分析水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，指導(dǎo)其在水環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮實(shí)效，才能真正實(shí)現(xiàn)水污染的治理，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

作為水質(zhì)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)，其以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)的融合為基礎(chǔ)技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)了水環(huán)境溫度、渾濁度、污染位置、水生生物毒性、重金屬含量、氨氮含量、COD 數(shù)值等參數(shù)的自動(dòng)化獲取與分析，接著計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)結(jié)果、分析報(bào)告反饋給環(huán)保中心，讓工作人員準(zhǔn)確了解水環(huán)境中各類成分含量，并把握水質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)一步探明污染源，分析污染原因等，指導(dǎo)水環(huán)境污染防治工作的開展。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于水環(huán)境保護(hù)，提升保護(hù)實(shí)效，在一定程度上規(guī)避了跨流域污染風(fēng)險(xiǎn)。

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)于上世紀(jì)七十年代被應(yīng)用于水環(huán)境保護(hù)中，主要負(fù)責(zé)水質(zhì)監(jiān)測(cè)與分析。近幾年水環(huán)境污染問題越來越突出，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在其他技術(shù)的加持下也趨于完善，實(shí)現(xiàn)了功能擴(kuò)展，對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目參數(shù)也從幾個(gè)增加到幾十個(gè)，可以快速地進(jìn)行水的溶氧量、溫度、電導(dǎo)率、pH 值的獲取與分析，且全程自動(dòng)化操作，運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度和時(shí)效性都有了明顯提升，使得我國(guó)水環(huán)境保護(hù)工作穩(wěn)步推進(jìn)。

2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成及功能模塊

水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)特定水域及其周邊水域進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，類似于“偵查員”的角色，將獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，監(jiān)測(cè)站進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的匯總整理，在衛(wèi)星通信或有線通信等通信方式的支持下，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心[1]。監(jiān)控中心將獲取到的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為形象化的可視化圖表，傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)人員的移動(dòng)終端設(shè)備上，在獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)后，監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行水質(zhì)分析，有針對(duì)性地制定水環(huán)境保護(hù)方案，采取防治措施。見圖1。

圖1 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成

其對(duì)應(yīng)四大功能模塊。自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊，水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備持續(xù)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過自動(dòng)監(jiān)測(cè)站傳輸至監(jiān)控中心，監(jiān)測(cè)水域的實(shí)時(shí)水溫、酸堿值、重金屬離子含量等一目了然。預(yù)警功能，監(jiān)測(cè)人員在水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中輸入各項(xiàng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測(cè)流程準(zhǔn)則，系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常水質(zhì)信息時(shí)及時(shí)預(yù)警，其根據(jù)監(jiān)測(cè)人員設(shè)置的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)預(yù)警，既引起監(jiān)測(cè)人員的注意，也指導(dǎo)監(jiān)測(cè)人員根據(jù)預(yù)警提示迅速分析，制定解決策略。數(shù)據(jù)在線查詢功能，主要是構(gòu)建系統(tǒng)配套的信息數(shù)據(jù)庫，監(jiān)測(cè)人員基于自身工作權(quán)限于數(shù)據(jù)庫中查詢以往水質(zhì)監(jiān)測(cè)記錄，進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)問題，把握好水質(zhì)變化。信息發(fā)布功能，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行遠(yuǎn)程連接，將獲取到的關(guān)鍵信息反饋到監(jiān)測(cè)人員的移動(dòng)終端設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵信息的穩(wěn)定傳輸。

3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于地面水質(zhì)監(jiān)測(cè)

水質(zhì)監(jiān)測(cè)在地面水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用效果明顯，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，及時(shí)獲取水質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化情況，針對(duì)重點(diǎn)水域進(jìn)行重點(diǎn)集中關(guān)注，捕捉獲取關(guān)鍵性的水質(zhì)信息，能快速地發(fā)現(xiàn)水環(huán)境問題，在一定程度上規(guī)避了跨流域水質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn)[2]。隨著水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的功能擴(kuò)展，其在地面水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的實(shí)效更強(qiáng)，帶動(dòng)水環(huán)境資源保護(hù)研究與實(shí)踐的深化。例如以水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行河流污染監(jiān)測(cè)與分析，先根據(jù)河流大小布置合理的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，必須囊括監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)對(duì)照部分、主要污染部分、凈化處理部分等幾個(gè)部分，對(duì)應(yīng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)斷面必須合理避開污染源排放點(diǎn)，這樣設(shè)置對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)才能反映流域段的水質(zhì)平均情況，對(duì)應(yīng)的水質(zhì)反饋信息更具參考價(jià)值。一旦發(fā)現(xiàn)地面水質(zhì)存在污染的問題，加快處理，防止污染擴(kuò)大。

3.2 應(yīng)用于排污口水質(zhì)監(jiān)測(cè)

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于水環(huán)境保護(hù)中，也體現(xiàn)在排污口水質(zhì)的監(jiān)測(cè)中。當(dāng)前環(huán)保工作壓力大，基層環(huán)保人員有限，企業(yè)污水排放有隱蔽性[3]，導(dǎo)致污水排放檢查難度大，很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)排污問題，人工監(jiān)測(cè)也無法充分了解排污口的具體排污情況。而水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于排污口監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了不間斷的監(jiān)測(cè)，自動(dòng)化獲取企業(yè)排污口污水排放量和水質(zhì)情況，對(duì)于排污的關(guān)鍵性控制指標(biāo)——COD 排放數(shù)據(jù)進(jìn)行限定，一旦系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到企業(yè)排污口污水的COD 超排放限值，及時(shí)預(yù)警，督促環(huán)保部門查處處理。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的多樣化圖形展示，問題反映直觀形象，且支持當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比分析，污水排放變化一目了然。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)以信息反饋為水環(huán)境保護(hù)、污染源控制提供可靠支持，使水環(huán)境污染治理更具針對(duì)性、更富實(shí)效性。

3.3 應(yīng)用于水庫或飲用水質(zhì)監(jiān)測(cè)

“水是生命之源”，飲水安全是居于用水管理首位的。而當(dāng)前飲水水質(zhì)污染的情況并不鮮見，保障群眾用水安全，必須從規(guī)范準(zhǔn)確的水質(zhì)監(jiān)測(cè)入手，而水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在飲用水監(jiān)測(cè)中發(fā)揮實(shí)效，也常應(yīng)用于水庫水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，確保群眾用水安全。在水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)異常的情況，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警[4]，指導(dǎo)做好用水安全關(guān)注與管理?；谒|(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，水質(zhì)參數(shù)及各項(xiàng)指標(biāo)獲取更及時(shí)、更準(zhǔn)確，指導(dǎo)工作人員進(jìn)行飲用水或水庫水質(zhì)的生物毒性分析、總磷、總氮、氨氮、亞硝酸鹽等含量的分析，并分析水質(zhì)的硬度、色度等，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與指導(dǎo)下的用水安全管理。這些指標(biāo)數(shù)據(jù)也反饋給環(huán)保部門，督促其深入水源地，分析污染源，從源頭上控制污染。

4 水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境保護(hù)中的效益分析

4.1 提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)效率

水環(huán)境保護(hù)作為綜合性的項(xiàng)目，涉及主體多、項(xiàng)目多，影響因素，水質(zhì)監(jiān)測(cè)處理難度大。且目前環(huán)保人員基層配置不足，水質(zhì)監(jiān)測(cè)低效。而水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用切實(shí)提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)效率。完成諸如水體水文、氣候、地質(zhì)、地貌資料、水域沿線工業(yè)分布、水域污染源、排污情況等基礎(chǔ)資料的收集[5]，且水樣采集自動(dòng)化、信息數(shù)據(jù)整理自動(dòng)化、試驗(yàn)化驗(yàn)自動(dòng)化等，簡(jiǎn)化監(jiān)測(cè)流程，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)因素，使得水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋更及時(shí)。

4.2 明確水質(zhì)趨勢(shì)數(shù)據(jù)

傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)是間斷的，無法獲得連續(xù)性的水質(zhì)參數(shù)，更無法獲知水質(zhì)變化趨勢(shì)。而水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，支持水質(zhì)的連續(xù)性監(jiān)測(cè)，屬于典型的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有利于繪制水質(zhì)趨勢(shì)圖，整體性地分析水環(huán)境資源保護(hù)情況，獲知水域的階段性水質(zhì)變化，使得水環(huán)境資源保護(hù)實(shí)現(xiàn)了大局統(tǒng)控、細(xì)節(jié)兼顧，水環(huán)境保護(hù)工作開展更順利。

4.3 大大降低監(jiān)測(cè)成本

對(duì)比傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方式，省去了人工成本和高昂的機(jī)械設(shè)備采購成本，水質(zhì)監(jiān)測(cè)的整體成本明顯降低，性價(jià)比高。在水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的支持下只需要配置少量的技術(shù)性人才即可進(jìn)行水質(zhì)的高效保質(zhì)監(jiān)測(cè)，減少了實(shí)地監(jiān)測(cè)人員的配置，對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)成本、人力成本、時(shí)間成本控制更理想。

5 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的兩點(diǎn)思考

水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用效果明顯，應(yīng)用前景光明，而其在應(yīng)用與發(fā)展中也應(yīng)認(rèn)識(shí)到目前技術(shù)的缺陷性。在今后的研究中，克服技術(shù)限制，減少水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際水質(zhì)數(shù)據(jù)的偏差，也增強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性。而重點(diǎn)是完善技術(shù)總體體系，使得水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)朝著多元化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)不同水域環(huán)境中水質(zhì)的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。在關(guān)注技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，也要關(guān)注技術(shù)人才的培養(yǎng)，積極建設(shè)現(xiàn)代化的、專業(yè)化的監(jiān)測(cè)隊(duì)伍，使得監(jiān)測(cè)人員掌握水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作技術(shù)，具備專業(yè)的信息分析能力，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，以適應(yīng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作模式傳統(tǒng)人工到自動(dòng)化的過渡，熟悉水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)內(nèi)容、技術(shù)要求、操作流程等，規(guī)范操作，科學(xué)分析，以較高的信息化素養(yǎng)做好水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作。

結(jié)語

作為一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)以系統(tǒng)集成設(shè)備為核心構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)與自動(dòng)化獲取，且支持自動(dòng)化的數(shù)據(jù)分析。在實(shí)際的水質(zhì)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，配合現(xiàn)代信息采集傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水環(huán)境水質(zhì)情況的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，更準(zhǔn)確高效地掌握水質(zhì)的變化情況，做好水質(zhì)污染情況的判斷與分析，水質(zhì)監(jiān)測(cè)更有準(zhǔn)確性與時(shí)效性的保證。著眼于未來，隨著水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)將功能的擴(kuò)展，其將實(shí)現(xiàn)更多領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，更好地推動(dòng)水環(huán)境保護(hù)工作的開展。