地表水水质自动监测技术应用及发展初探.pdf

环境污染与治理-129-地表水水质自动监测技术应用及发展初探夏永娇（唐山市生态环境局开平区分局，河北 唐山 063021）摘要：地表水水质自动监测技术的广泛应用，不仅是相关单位及机构的工作需求，也是保护自然环境的现实需求。自动化监测技术的问世，充分弥补了传统监测工作中人工监测的不足。加强对地表水水质自动监测技术的关注，充分分析其应用及发展规律，有利于监测机构整体监测能力及水平的提高。本文深入研究了自动监测技术及人工监测技术之间的差异性，分析了自动化监测技术的应用要点，在总结了当前自动监测技术的不足后，对其未来发展进行了预测，希望能为后续研究奠定理论基础。关键词：地表水水质；自动监测技术；人工监测技术；集成化系统；智慧化监测体系中图分类号：TS5 文献标志码：A DOI：10.20025/ki.CN10-1679.2023-18-43Application and Development of Surface Water Quality Automatic Monitoring TechnologyXia Yongjiao(Tangshan Ecological Environment Bureau Kaiping District Branch,Tangshan 063021,China)Abstract:The wide application of surface water quality automatic monitoring technology is not only the work needs of relevant units and institutions,but also the realistic needs of protecting the natural environment.The advent of automatic monitoring technology has fully made up for the shortcomings of manual monitoring in traditional monitoring work.Strengthened the attention to automatic monitoring technology of surface water quality,and fully analyzed its application and development law,which is conducive to the overall progress of the monitoring ability and level of the monitoring organization.This paper deeply studies the differences between automatic monitoring technology and manual monitoring technology,and then analyzes the application points of automatic monitoring technology,after summarizing the shortcomings of current automatic monitoring technology,it predicts its future development,hoping to lay a theoretical foundation for subsequent research.Key words:surface water quality;automatic monitoring technology;manual monitoring technology;integrated system;intelligent monitoring system引言时至今日，中国地表水环境质量监测工作已经有序进行了四十余年，而监测技术也由传统的手动检测转换为半人工半自动化监测，以至现阶段乃至未来的全自动化监测，而监测数据的稳定性以及最终评价结果的有效性正在不断上升。随着社会环境的不断变化，环境管理的需求亦发生了较为显著的变化，自动监测技术的出现，极大弥补了人工监测的不足，极具环保价值。现阶段，如何在既有技术的基础上进一步提升自动监测技术的最终监测效果，成为社会大众共同关心的话题，而这也是广大水质监测工作人员面临的重要课题。1地表水水质自动监测与人工监测技术应用效果的差异化分析1.1基于基本监测原理方面的差异自动监测技术为达到与人工监测结果的一致性，其监测方式应尽可能保持与氨氮监测、高锰酸盐监测、化学需氧量监测等实验室人工分析方法的一致性。但是为了实现监测的自动化，需要减少部分试剂的种类及用量，必然会导致自动监测与人工监测技术在技术原理、结果、准确性等方面的差异化1。1.2基于监测灵敏度方面的差异传统的人工监测模式，可以依照水质样本的浓度分别采用稀释、萃取等技术手段进行处理，进而将样本的浓度调整到最 作者简介：夏永娇（1987-），女，本科，工程师，研究方向：环境保护。环境污染与治理-130-佳的监测范围，以保障最终结果的准确性。相比较而言，尽管近年来自动监测技术已然获得了较大进步，但是其目前仍无法完全消除待测样品中的干扰物质。这会导致部分监测工作的检验灵敏度无法满足我国优质水质（I、类）所规定的标准要求，进而无法有效消除监测水样中共存离子的干扰，从而引发误报现象。1.3基于水体采样方面的差异受到监测机构经济条件、工作意识等方面的影响，在开展自动化采样工作的过程中，并不会布置过多的采样头。相对而言，传统的人工采样技术拥有更大的采样范围。依照我国地表水和污水监测技术规范（HJ/T 91-2002）2中的标准规定，针对某一水域进行水环境质量评价的过程中，应依照水域的宽度、长度以及深度等采用左中右、上中下采样点规定法确定采样点的数量，并保证单一水域范围内的采样数量维持在19个左右。在此情况下，自动监测采集工作会有一定的局限性，其所采集水样的代表性亦会受到一定影响。在小范围的水体采样工作中，其检测结果与人工监测结果之间或许能够保持一致，但在面对大江大河或更宽广的水体样本时，就难免出现一定差异。2地表水水质自动监测技术应用要点分析2.1健全的自动监测系统为最大程度地发挥出地表水水质自动监测技术的价值，推动环境保护工作的有序开展，相关监测机构需要建立足够健全、科学的地表水水质自动监测系统，进而为后续整体的监测工作提供基础性保障。在系统建设初期，相关机构应对配套设施以及水质分析仪器的集成效果树立明确标准，并结合其实际监测工作的展开方向，使用运行更安全、更稳定的设备3。由此才能发挥系统优势，实现全自动、高精准度的水质监测工作，并在发现问题后能及时发出警报及进行有效处理。健全的自动化监测系统也离不开工作人员稳定的操作技术、高标准的工作行为规范以及监测系统的可操作性，如此方能最大程度保障自动监测技术的应用效果。2.2系统性的验收结果在运用全自动水质监测技术的同时，相关机构还需结合实际工作方向与目标，建立起具有完整性及科学性的考察、评价指标，并且还应在规定的时间段对地表水水质自动监测技术、系统等进行分析与考察，以保证其工作的稳定性。水质监测工作具有一定的复杂性，因此在客观因素的影响下，自动监测技术的实效性可能会出现问题。由此，相关管理人员应加强对国家水质自动监测站系统验收考核办法的认知，借助该文件的技术性指导作用，对其水质监测工作进行验收与考核，以保障整体工作质量4。3地表水水质自动监测设备的性能3.1地表水水质营养盐及有机污染综合指数自动监测3.1.1 高锰酸盐指数自动监测仪器在运用中所采取的方式主要包含以下几种：（1）高锰酸钾氧化-光度检测法；（2）高锰酸钾氧化-光度滴定法（3）高锰酸钾氧化-电位滴定法。其中高锰酸钾氧化-光度检测法在使用时容易受到地下水中泥沙等因素的影响，从而对监测浊度造成干扰，监测液会出现二次污染的可能性；高锰酸钾氧化-光度滴定法在运用中，监测时间较长，滴定速度较慢，地下水浊度对检测结果会产生影响；高锰酸钾氧化-电位滴定法在应用时，滴定速度缓慢会造成检测时间过长等问题。3.1.2 化学需氧量自动监测仪器在运用中所使用的方式主要包含：（1）重铬酸钾氧化-电位滴定法；（2）重铬酸钾氧化-光度检测法；（3）电化学氧化法。重铬酸钾氧化-电位滴定法在运用中存在反应器大，实际消耗量大以及产生废液多等问题；重铬酸钾氧化-光度检测法在运用中要求处于高氯条件下，才可掌握化学需氧量；在发生硫酸银沉淀现象后，电化学氧化法会造成氧化铝不确定的问题。3.1.3 总磷自动监测仪器在运用中采取过硫酸钾氧化-钼酸盐显色分光度法。该方式在运用中抗坏血酸稳定性差，需要进行低温保存。3.1.4 总氮自动监测仪器分析中运用碱性过硫酸钾氧化-紫外光光度法时，会受到地下水浊度影响，造成测量结果存在误差，其对试剂纯度要求相对较高，测量要求相对较多。为此，在地下水水质自动监测工作中，相关人员需要结合地下水的实际情况选择合适的方式，避免对地下水水质监测结果造成不利影响。3.2水质常规参数自动监测在地下水水温监测中，一般使用自动监测热敏电阻法，其可有效掌握地下水温情况。在地下水pH值监测中，可在自动监测中选择玻璃电极法，该方式在使用时需要注意玻璃电极的易污垢性，其对自动监测的灵敏度会造成影响，甚至造成仪器发生漂移，相关人员需要在监测中做好设备校正工作，监测难度相对较高。在地下水水质溶解氧监测中，可使用自动监测电化学电极法以及荧光法等。电化学电极法在实际使用中属于好氧检测，需要确保地下水保持流动，并定期完成膜片清晰作业，在地下水中定期补充电解质，因此整体监测维护成本相对较高；而荧光法则是应用成本高。在地下水水质电导率监测过程中，使用自动监测电极法，可提升地下水水质电导率的应用效环境污染与治理-131-果及应用效率。在地下水浊度监测工作中，可采用自动监测光散射法，在光散射法的使用过程中需注意沾污结垢问题，相关人员应定期做好设备清洗工作，避免影响自动监测结果。4地表水水质自动监测技术的不足正如上文所述，受到各种客观因素的影响，地表水水质自动监测技术的灵敏度、精准度、采样范围等，相较于人工监测技术仍存在一定的差异化5。因此需要相关技术人员能够摒弃较为滞后、传统的监测技术，在建立健全系统的基础上，引进更先进、更高效的技术。先进的技术以及仪器意味着更高的检测成本支出，部分机构受自身经济能力的限制，无法承担高昂的资金支出。加之，当前的自动监测技术更新速度较快，缺少资金支持的机构难以及时更新、更换更高效的设备与技术，这对其监测工作的有序开展具有一定负面影响。另外，我国水质监测机构部分技术人员的工作素养及技术能力较为落后，难以在短时间内接受并熟悉更先进的技术，自然也无法以最快的速度落实工作，因此需要相关机构管理人员加强对工作人员的培训与引导。5地表水水质自动监测技术的发展趋势5.1提升水质自动监测技术的集成化水平集成化水平的提高能够有效解决当下自动监测技术成本高、系统运行复杂、养护难度大等一系列问题。地表水的质量监测工作应具有效果好、精准度高、范围广、发展稳定等特征，相关人员应结合使用目的及建站目标，循序渐进地开展相关工作的分类、分级建设，如联合建设微型监测站、岸边检测站等，同时辅以更高集成化水平的监测技术及仪器6。5.2建设智慧化水质自动监测系统水质自动监测系统的近阶段发展目标，应是对水环境的全天候监测以及预警、预报技术，而这一目标的实现，需依托于智能化信息系统的建立，相关部门应积极引入智能技术及先进人才。一方面，相关部门可以结合不同水域的污染排放量、水量、流速等方面的内容，建立起智慧化数字模型，进而帮助相关工作人员依托更直观的数据开展更精准的分析工作，同时借助数字化模型更明确地展现不同水体的污染物浓度、种类的变化及起因，精准定位可能引发水质变化的阈值点及干预方式等7。另一方面，相关部门及人员应加强对预警机制的关注，建立起可视化的预警数据表达，以更好地满足各领域对水质的认知需求。5.3扩展水质自动监测的应用范围与应用领域水质自动监测技术在未来，应具有更广泛的监测范围及更优质的监测效果。为有效提升水质自动监测技术的精准度，相关部门应结合整体监测行业的现状条件及综合污染指标监测需要，加强自动监测技术监测有机污染物、新型污染物、重金属污染物等物质的监测范围及监测力度，进一步优化监测对象的评价指标，全面提升自动监测的实用价值。并且，还应持续提升现有监测设备、仪器的使用效果，针对灵敏度、精准度等方面不断进行技术革新，全面缩小仪器与人工监测的差异性。5.4加强水质自动监测技术的内外控制力度，提升监测质量随着地表水水质自动监测技术的不断升级，相关系统、设备所产出的自动监测数据总量也会不断累积。在此情况下，如果相关技术人员无法有效、高速地开展数据分析与处理工作，大量价值不明的数据就会引发一系列系统故障及监测问题。因此，在监测技术不断发展、革新的同时，相关技术人员还需重视数据质量及水站运行协同软件，不断完善数据储存的相关规范标准，利用统一化的数据质量控制方式，全面提升水站信息化运行、维护的管理水平。针对数据的检测程序以及筛查标准也应尽快落实到位，以保障入库数据的有效性与准确性，进而促进地表水水质自动监测技术的进步，维护我国水资源的可持续发展。6结语综上，地表水水质自动监测技术的全面应用，有助于管理部门对重点水资源环境质量各项数据的精准把握，能够为水环境质量的监督与管理提供绝佳的技术支持和保障。相关部门应在既有技术的基础上，进一步完善自动监测技术的技术规范，最大程度地保障地表水水质自动监测数据的准确性、有效性、可比性及一致性，循序渐进地提升自动监测技术的实用价值，促进环境保护以及资源维护工作的有效落实。参考文献：1王美香，孙凯.地表水水质监测现状及改善对策J.中国高新科技，2021（13）：66-67.2HJ/T 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