水環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染防治技術(shù)研究

李秀華

（濟(jì)寧市汶上生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，山東 濟(jì)寧，272599）

引言

隨著人類活動(dòng)的不斷增加，水資源遭受的污染日益嚴(yán)重，這不僅威脅到人類健康，還對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。因此，對(duì)水環(huán)境進(jìn)行及時(shí)有效的監(jiān)測(cè)和防治至關(guān)重要。傳統(tǒng)的人工取樣和分析方法往往效率低且缺乏實(shí)時(shí)性，無(wú)法滿足現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需求。因此，高效的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)與污染防治技術(shù)對(duì)于保護(hù)水資源和生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。本文將介紹水環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染防治技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并探討其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)

1.1 監(jiān)測(cè)技術(shù)的種類與原理

水環(huán)境監(jiān)測(cè)是指環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)水環(huán)境質(zhì)量狀況進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)定的活動(dòng)，以確定水環(huán)境的污染狀況。

1.1.1 化學(xué)分析法

化學(xué)分析法是一種基于化學(xué)原理的檢測(cè)方法，通過(guò)對(duì)水樣中的化學(xué)成分進(jìn)行檢測(cè)，如溶解氧、pH值、化學(xué)需氧量等，評(píng)估水體的污染情況。溶解氧是衡量水體中有機(jī)物污染程度的重要指標(biāo)之一，可與水體中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，消耗水中的氧氣，導(dǎo)致溶解氧濃度的降低。因此，通過(guò)檢測(cè)溶解氧的濃度，可以了解水體中有機(jī)物的污染程度。pH值可以反映水體的酸堿度，不同污染物會(huì)在不同的酸堿度下發(fā)生反應(yīng)并轉(zhuǎn)化?；瘜W(xué)需氧量是反映水體中有機(jī)物的重要指標(biāo)之一，化學(xué)需氧量越大，說(shuō)明水體受有機(jī)物的污染越嚴(yán)重。這些指標(biāo)的檢測(cè)可以幫助我們了解水體的污染來(lái)源和程度，從而為環(huán)境保護(hù)的決策和管理提供科學(xué)依據(jù)[1]。

1.1.2 生物檢測(cè)法

生物檢測(cè)法是一種利用生物對(duì)污染物的敏感性評(píng)估水體污染程度的方法。與化學(xué)分析法不同，生物檢測(cè)法更注重生物自身的反應(yīng)和代謝過(guò)程。一些生物對(duì)某些污染物非常敏感，如魚類在受到有毒物質(zhì)的影響時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)死亡或生理異常，藍(lán)藻會(huì)在磷含量高的水中迅速生長(zhǎng)。通過(guò)觀察這些生物反應(yīng)，我們可以初步判斷水體的污染程度。此外，還有一些生物可以對(duì)某些污染物進(jìn)行代謝分解，通過(guò)檢測(cè)代謝產(chǎn)物的濃度也可以進(jìn)一步了解污染物的降解情況和污染程度。

生物檢測(cè)法具有操作簡(jiǎn)便、無(wú)需特殊儀器等優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定的局限性，如觀察和評(píng)估生物反應(yīng)等需要一定的時(shí)間。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)將化學(xué)分析法和生物檢測(cè)法結(jié)合使用，以便更全面、準(zhǔn)確地評(píng)估水體污染情況。

1.1.3 物理檢測(cè)法

物理檢測(cè)法是一種利用物理原理對(duì)水體中的物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法，主要包括光譜分析和色譜分析等常用技術(shù)。光譜分析是一種基于物質(zhì)吸收或散射光線的物理現(xiàn)象進(jìn)行分析的方法，可以用于檢測(cè)水體中的某些物質(zhì)，如重金屬離子、有機(jī)物等。通過(guò)分析水體中的光吸收或光散射情況，可以確定這些物質(zhì)的種類和濃度；色譜分析是一種基于不同物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間的分配平衡差異的分離技術(shù)，可用于分離和檢測(cè)水體中的化合物，進(jìn)而了解水體中的污染物質(zhì)及其濃度。通過(guò)色譜柱可以將水體中的物質(zhì)分離，然后利用檢測(cè)器對(duì)分離出的物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得水體中污染物質(zhì)的詳細(xì)信息。

物理檢測(cè)法具有高精度和高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，但也需要一定的設(shè)備和專業(yè)技能。在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)將化學(xué)分析法和物理檢測(cè)法結(jié)合使用，以便更全面、準(zhǔn)確地評(píng)估水體的污染情況[2]。

1.1.4 遙感遙測(cè)法

遙感遙測(cè)法是一種利用衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)等遙感技術(shù)對(duì)大范圍水體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法。通過(guò)遙感技術(shù)，可以獲得水體溫度、水色、流速等水體信息，再結(jié)合這些數(shù)據(jù)對(duì)大范圍水體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染源和污染趨勢(shì)。這種方法不僅可以提供大量實(shí)時(shí)的水體數(shù)據(jù)，還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理和分析，從而為決策者提供準(zhǔn)確、可靠的依據(jù)，指導(dǎo)他們采取相應(yīng)的污染治理措施。此外，遙感遙測(cè)法還可以用于對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，如浮游生物、水生植物等的分布和生長(zhǎng)情況，從而了解水體的健康狀況和生態(tài)平衡。這種方法的實(shí)施不僅可以提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)的效率和準(zhǔn)確性，還有助于推動(dòng)水資源的保護(hù)和管理。

總之，環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)是環(huán)境保護(hù)和水資源管理的重要手段之一。通過(guò)這些技術(shù)，可以及時(shí)獲取水體的各種信息，從而為環(huán)境決策和管理提供科學(xué)依據(jù)。

1.2 不同監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

化學(xué)分析法、生物檢測(cè)法、物理檢測(cè)法和遙感遙測(cè)法各有優(yōu)點(diǎn)和局限性，因此在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中需要根據(jù)具體需求和條件選擇合適的方法。化學(xué)分析法可提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，但需要采集水樣；生物檢測(cè)法簡(jiǎn)單快速，但需要選擇合適的生物種類和實(shí)驗(yàn)條件；物理檢測(cè)法可以提供高精度和高分辨率的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，但需要使用昂貴的專業(yè)儀器；遙感遙測(cè)法具有廣泛的覆蓋范圍和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的能力，但需要處理大量的遙感數(shù)據(jù)，而且會(huì)受到天氣和光照等因素的影響。因此，在實(shí)際工作中，工作人員需要結(jié)合使用這些方法，才能更加全面地監(jiān)測(cè)水體的環(huán)境質(zhì)量和污染狀況。

1.3 實(shí)際應(yīng)用案例分析

監(jiān)測(cè)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中扮演著越來(lái)越重要的角色。在工業(yè)廢水處理方面，化學(xué)分析法的應(yīng)用能夠確保廢水中的化學(xué)需氧量、氨氮等有害物質(zhì)得到有效控制，防止對(duì)環(huán)境造成進(jìn)一步污染。在生活污水處理方面，生物檢測(cè)法可以對(duì)家用水中的洗滌劑污染進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)生物對(duì)不同污染物的指示作用，能夠?qū)λh(huán)境中的污染物做出大致判斷。在水體環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，遙感遙測(cè)法則被用于監(jiān)測(cè)水體中的葉綠素含量、水溫和流速等指標(biāo)，以評(píng)估水體環(huán)境質(zhì)量。這些監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了環(huán)境保護(hù)工作的效率和質(zhì)量，也為人類的生產(chǎn)和生活提供了更加健康和可持續(xù)的環(huán)境。

2 水環(huán)境污染防治技術(shù)

2.1 污染防治技術(shù)的種類與原理

污染防治技術(shù)是用來(lái)減少或消除水環(huán)境污染的關(guān)鍵手段。這些技術(shù)可以大致分為以下四類：物理防治技術(shù)、化學(xué)防治技術(shù)、生物防治技術(shù)和生態(tài)防治技術(shù)。每一種技術(shù)都有其特定的應(yīng)用方式和效果。

2.1.1 物理防治技術(shù)

物理防治技術(shù)是一種重要的污染防治技術(shù)，其主要目的是通過(guò)物理手段去除或減少污染物。分離是物理防治技術(shù)中的一種常見(jiàn)方法，可以利用物理手段將污染物從混合物中分離出來(lái)。例如，在污水處理中，可以通過(guò)過(guò)濾、沉淀、離心等方式將污水中的懸浮物、雜質(zhì)、重金屬等污染物分離出來(lái)，從而使污水得到凈化[3]。沉降是另一種物理防治技術(shù)，是利用污染物的顆粒大小和密度等物理性質(zhì)，使污染物在重力作用下沉到底部，這種方法在污水處理中已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用。過(guò)濾是物理防治技術(shù)中的另一種方法，是通過(guò)將污染物阻擋在過(guò)濾材料的一側(cè)，使污染物無(wú)法通過(guò)而實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化的目的，因而這種方法在水處理領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。除了以上三種方法，物理防治技術(shù)還包括很多其他方法，例如吸附、光催化等方法，這些方法都是通過(guò)物理過(guò)程來(lái)減少污染物的數(shù)量或消除污染物，對(duì)于保護(hù)環(huán)境、防治污染具有重要意義。

2.1.2 化學(xué)防治技術(shù)

這種技術(shù)主要是利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)處理污染物，從而有效地改變污染物的化學(xué)性質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害或?qū)Νh(huán)境無(wú)影響的物質(zhì)。通過(guò)氧化反應(yīng)可以將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)，如水、二氧化碳等；通過(guò)還原反應(yīng)可以將污染物還原為原始狀態(tài)，如重金屬離子等；通過(guò)中和反應(yīng)可以將污染物與其他物質(zhì)進(jìn)行中和，從而消除其有害性。這些化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用范圍廣泛，可以用于工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水的處理，從而為生態(tài)環(huán)境的保護(hù)做出重要貢獻(xiàn)。

2.1.3 生物防治技術(shù)

生物防治技術(shù)主要是利用生物對(duì)污染物的降解作用來(lái)達(dá)到消除或減少污染物的目的，是利用生物降解的方式處理污染物，對(duì)環(huán)境的影響較小。有些微生物或植物對(duì)某些污染物具有降解作用，可以吸收或分解污染物，并將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。例如：生活污水處理廠利用好氧生物處理技術(shù)，可以將廢水中的有機(jī)物、氮、磷等高效地去除。這種方法在水生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，主要用于處理廢水中的各種有機(jī)污染物，而且具有可持續(xù)性，從而能夠促進(jìn)生態(tài)平衡和環(huán)境保護(hù)。

2.1.4 生態(tài)防治技術(shù)

生態(tài)防治技術(shù)主要是通過(guò)恢復(fù)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，達(dá)到防治水污染的目的，是利用生物多樣性，通過(guò)建立污染環(huán)境中的生態(tài)平衡來(lái)處理污染物。例如：建立人工濕地、修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)、增加植被等，都可以改善水環(huán)境質(zhì)量，減少水污染。這種方法不僅可以防治污染，還可以提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗逆性，因而對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有積極的作用。

2.2 不同污染防治技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

物理防治技術(shù)具有處理速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但容易產(chǎn)生二次污染，且對(duì)大分子污染物的處理效果較差?；瘜W(xué)防治技術(shù)具有高效率、高選擇性等優(yōu)點(diǎn)，但容易產(chǎn)生化學(xué)殘留，且處理低濃度污染物的效果較差。生物防治技術(shù)具有環(huán)保、可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)，但處理時(shí)間較長(zhǎng)，且處理某些污染物的效果較差。生態(tài)防治技術(shù)具有長(zhǎng)效性、自適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，但需要大量土地和時(shí)間，而且處理高濃度污染物的效果較差。因此，處理人員在選擇水防治技術(shù)時(shí)，需要考慮污染物的種類、性質(zhì)、濃度、處理要求以及環(huán)境條件等因素，綜合選擇最合適的防治方法。同時(shí)，也需要加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和推廣，不斷提高污染防治技術(shù)的處理效果。

2.3 實(shí)際應(yīng)用案例分析

污染防治技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于污染治理中，如水體污染治理、大氣污染治理、土壤污染治理等。在水體污染治理方面，物理防治技術(shù)被用于去除水中的懸浮物和雜質(zhì)，化學(xué)防治技術(shù)被用于中和水中的酸性或堿性物質(zhì)，生物防治技術(shù)被用于去除水中的有機(jī)物和重金屬離子。在大氣污染治理方面，物理防治技術(shù)被用于去除煙塵和顆粒物，化學(xué)防治技術(shù)被用于中和二氧化硫和氮氧化物等有害氣體。在土壤污染治理方面，生物防治技術(shù)和生態(tài)防治技術(shù)被廣泛用于降解水中的有機(jī)污染物和重金屬離子，進(jìn)而修復(fù)受損的生態(tài)系統(tǒng)。

3 水環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染防治技術(shù)的發(fā)展方向

3.1 智能化和自動(dòng)化

利用先進(jìn)的傳感器和儀器，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的高精度、快速、自動(dòng)監(jiān)測(cè)，可以大大減少人工干預(yù)和操作誤差，提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)環(huán)境污染問(wèn)題，為采取有效的防治措施提供科學(xué)依據(jù)。這種智能化的監(jiān)測(cè)方式可以更好地滿足生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的需求，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。

3.2 綠色環(huán)保

為了保護(hù)我們的生態(tài)環(huán)境，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)使用環(huán)保、可持續(xù)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備，例如使用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可利用再生能源的監(jiān)測(cè)設(shè)備，減少對(duì)環(huán)境的影響和污染。這些環(huán)保監(jiān)測(cè)設(shè)備不僅有助于降低碳排放和能源消耗，還可以促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該積極開發(fā)和推廣水污染治理技術(shù)，例如生物防治和生態(tài)防治技術(shù)等，以實(shí)現(xiàn)污染防治和生態(tài)保護(hù)的雙重目標(biāo)。這些措施不僅有助于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，也有助于提高我們的生活質(zhì)量。

3.3 互聯(lián)網(wǎng)+

為了提高環(huán)境治理的效率和透明度，可以借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和共享。通過(guò)使用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，可以加強(qiáng)公眾對(duì)環(huán)境問(wèn)題的參與和監(jiān)督，讓更多的人關(guān)注環(huán)境問(wèn)題，并參與到環(huán)境治理中來(lái)，這樣不僅可以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，還可以提高環(huán)境治理的透明度和有效性，更好地保護(hù)我們的生態(tài)環(huán)境。

3.4 跨界合作

為了更好地解決環(huán)境問(wèn)題，需要加強(qiáng)不同領(lǐng)域、不同學(xué)科之間的合作與交流。通過(guò)交叉融合環(huán)境科學(xué)與工程、化學(xué)、物理、生物、地質(zhì)等學(xué)科，可以共同研究和開發(fā)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和防治技術(shù)。這種跨學(xué)科的合作可以推動(dòng)污染防治技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，從而提高環(huán)境治理的效率和效果。同時(shí)，也可以促進(jìn)不同學(xué)科之間的相互進(jìn)步和發(fā)展，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。

3.5 個(gè)性化和精細(xì)化

為了更有效地解決不同地區(qū)、不同行業(yè)、不同污染物的環(huán)境問(wèn)題，需要開展個(gè)性化、精細(xì)化的監(jiān)測(cè)和防治。針對(duì)特定行業(yè)或污染物的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估污染物的排放和擴(kuò)散情況，為及時(shí)采取有效的防治措施提供科學(xué)依據(jù)。這種個(gè)性化的監(jiān)測(cè)和防治可以大大提高環(huán)境治理的針對(duì)性和有效性，減少對(duì)環(huán)境和人類健康的危害。同時(shí)，也需要加強(qiáng)不同地區(qū)和行業(yè)之間的信息共享和合作，共同推動(dòng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展[4]。

3.6 綜合化和系統(tǒng)化

監(jiān)測(cè)技術(shù)可以與污染防治技術(shù)相結(jié)合，形成更加綜合、更加系統(tǒng)的環(huán)境治理體系。例如，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與地理信息系統(tǒng)（GIS）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等信息技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的空間化和可視化，為環(huán)境決策和管理提供更全面、更直觀的依據(jù)。這種綜合應(yīng)用可以更好地評(píng)估環(huán)境污染情況，制定出更加精準(zhǔn)的污染防治方案，提高環(huán)境治理的效果。

3.7 創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

加強(qiáng)科技創(chuàng)新和研發(fā)投入是推動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)和防治技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的重要手段。利用新材料、新工藝、新技術(shù)等手段可以提高監(jiān)測(cè)設(shè)備的靈敏度和精度，降低成本和能耗，從而實(shí)現(xiàn)更高效、更精準(zhǔn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)和污染防治。同時(shí)，科技創(chuàng)新還可以為環(huán)境治理提供更多的解決方案和技術(shù)支持，推動(dòng)環(huán)境治理體系的不斷完善和發(fā)展。

總之，水環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染防治技術(shù)的發(fā)展方向是多方面的，需要研究者們不斷地探索和創(chuàng)新，以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境形勢(shì)和需求。同時(shí)，也需要政府、企業(yè)、社會(huì)各方面的共同努力和參與，形成合力推動(dòng)其發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染防治技術(shù)是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵手段。通過(guò)研究現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)技術(shù)和污染防治技術(shù)，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例分析其優(yōu)缺點(diǎn)，可以制定更加高效、實(shí)時(shí)、智能的水資源保護(hù)方案。未來(lái)應(yīng)注重開發(fā)更加靈敏、精準(zhǔn)、便捷的監(jiān)測(cè)設(shè)備，同時(shí)加強(qiáng)污染防治技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的長(zhǎng)期保護(hù)。