水質自動監測參數分析及其在水環境監測中的應用

張 茜

（新疆生產建設兵團第十三師環境監測站，新疆 哈密 839000）

當前，我國經濟處于迅猛發展階段，對資源的需求越來越大。人們的正常生活離不開水資源，但水資源短缺已經成為我國甚至全世界需要解決的問題之一。在這種背景下，要想提升水資源利用率，合理利用水資源，人們就需要對水質展開監測，將各種水資源應用在日常生活中，這樣才能保證人們使用干凈、衛生的飲用水。我國水質自動化監測技術發展日趨完善，在大江、大河均得到有效應用，可以如實地反映水資源狀況。此外，該技術在水環境生態補償等方面也發揮重要的作用，體現較強的針對性管理理念。水質自動監測技術應用在水環境監測工作中，旨在對水質進行監控，從大量監測數據中分析水質變化規律，這是目前水資源監測部門及其監測人員迫切需要解決的問題。

1 對比水質自動監測結果和常規監測結果

在自動監測中，主要監測項目有pH值、CODMn、總磷、總氮、濁度、DO、電導率、NH3-N、流量和砷等。經過對比，自動監測和常規監測兩種方法對于水質的監測存在一致性特點，主要表現為總磷監測值、NH3-N監測值、DO監測值、CODMn監測值的改變情況基本相同。以NH3-N、DO的監測值為例，自動監測的NH3-N監測值在1月5日-12月5日共計12個月中（每月5日為準），分別是0.8 mg/L，0.4 mg/L、0.4 mg/L、0.5 mg/L、0.9 mg/L、1.0 mg/L、0.6 mg/L、0.5 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L。而常規監測的NH3-N的監測值在同一時間為分別為0.9 mg/L，0.4 mg/L、0.5 mg/L、0.4 mg/L、1.0 mg/L、1.0 mg/L、0.6 mg/L、0.5 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L。由此可見，兩種監測方法對NH3-N的監測結果基本相同。自動監測情況下的DO監測值在1月5日至12月5日分別為8.3 mg/L、8.0 mg/L、7.8 mg/L、7.4 mg/L、6.6 mg/L、5.6 mg/L、8.4 mg/L、5.5 mg/L、6.7 mg/L、7.2 mg/L、7.7 mg/L； 常規監測下的DO監測值在1月5日至12月5日分別為7.0 mg/L、6.3 mg/L、8.2 mg/L、7.6 mg/L、6.8 mg/L、5.5 mg/L、8.8 mg/L、5.3 mg/L、6.4 mg/L、7.1 mg/L、7.4 mg/L。由此可見，水質自動監測下的DO監測值與常規監測下數值基本吻合。在水資源監測實踐過程中，應用水質自動監測技術，將之監測結果與常規監測結果作對比發現，因為自動監測頻次較高，獲取的水質相關數據更加全面而細致，對水質變化的敏感度比較高，反映的水質情況更加真實，可以在短時間內反映問題。從試驗結果可以看出，僅僅根據常規監測數據對水質實施監控，對水質變化趨勢的判斷不會有很大的影響，但在監測過程中，可能會丟失一部分有效數據，未能及時發現使之污染的問題，更不用說提出對應措施。而自動監測技術的應用，可以彌補這一缺陷，自動監測質量不斷得到完善和優化，自動監測技術體現出良好的可靠性和有效性。可見，應用自動水質監測技術，是完善環境管理的技術保障[1]。

2 分析自動監測參數之間的相關性

筆者對水質自動監測參數相關性展開分析，對烏魯木齊水站實際運行情況進行分析，運用Pearson相關系數法對自動監測數據間的關聯進行統計和分析，詳細了解水體參數和參數之間的關聯性。通過對數據的分析明顯可知，水體五參數與其他參數存在關聯，其中電導率和水溫呈負性相關，兩者之間的相關性系數r=-0.44；NH3-N、CODMn分別與總磷存在正性相關（其中相關系數r=0.49、0.42，P＜0.05）。另外，水體DO濃度和水溫也呈高度的關聯性（系數r=-0.93，P＜0.01），水質的綜合毒性與pH值呈負性關聯，相關系數r=-0.53，P＜0.05。當P值小于0.01時，水站中的r指數有對應數值，證明水溫在不斷增高的趨勢下，DO本身的飽和度會有所減低。該情況下，銅、鉛、電導率與鉛、鋅間表現出很高的關聯性，其中銅與電導率、鉛與電導率之間、鋅與電導率之間的相關系數r值分別是0.45、-0.52、0.63，均有P＜0.05。因此，對五參數與其他指標的關聯性進行分析，體現這些數據的有效性。

3 分析水文水質間的響應

自動監測技術在水資源監測實際應用中，要對水文、水質數據相關性做分析，濁度與流量存在關聯，兩者之間的相關系數r=0.806，P＜0.01。另外，水的流量還與電導率存在負性關聯，系數r=-0.75，P＜0.01，水位與pH值、綜合毒性均存在關聯，r=0.51、-0.40，P＜0.05。根據部分研究結果可知，處于同一斷面環境下，濁度的高度對河流流量有一定的影響，影響河流流量的大小，而流量是影響水質的一個重要因素。可見，在水環境監測工作中，工作人員可以根據水質的濁度、流量、綜合毒性等相關參數進行分析，結合各參數之間存在的關聯性，分析水質污染情況，包括污染風險源、風險物，這有助于及時發現問題，啟動人工排查監測工作，提高水環境監測工作的效率[2-3]。

4 分析預測監測實際應用

在實際監測操作中，為了保證水質自動監測技術在監測水質過程中發揮實際作用，人們要對該項技術有充分的了解。對烏魯木齊水站電導率的日均值變化進行研究，人們發現，一般情況下，當電導率數據大于一定數值時，水站負責人就通過采樣的方式對其進行分析，發現有重金屬污染的現象。而在實際監測操作中，水站監測參數每日都會變化，濁度變化一般在5～120 NTI范圍內，電導率變化則在30～380范圍中，而DO變化在6～9范圍內。觀察其共性發現，共性和峰值出現的時間基本吻合，在2～8點出現，體現出一定的規律性。針對該情況，筆者通過實地考察，發現斷面上游有水電站排水發電，水電站與水站間有支流出入[4]。在2～8點階段，發電站沒有發電、排水的情況，因此該段時間監測到的數據是自身流入水站的支流水質。此外，對下游水站做相應分析發現，下游水站可及時反映水質變化，其自身規律也是可以判斷得出的。

對完成建設的水站展開分析，筆者將五參數數據和其他污染參數間的關聯作為研究重點，重點排除環境污染物等對水質有害的物質。環境污染物和五參數的關聯性分析對水質監測具有關鍵作用，五參數數據變化幅度大，則需要更多的人力去排除原因，盡早得知變化原因，這體現了水質自動監測技術的優勢。此外，借助人工力量去排查，體現水站預警監測作用，這有助于維護水站的安全運行[5]。五參數自動分析儀設備價格在可接受范圍內，且技術操作成熟，維護方式簡單，無需太多的維護成本，不會給水站運行成本帶來太多的負擔。無論用于何種水環境的監測，其作用與優勢均有體現。所以，在水環境監測中，水質自動監測技術可以得到有效應用。

5 結語

對水質自動監測結果和常規監測結果進行比較后可知，兩種結果均可將水質變化展示出來，但前者在人力成本方面占有明顯優勢。此外，水質預警監測還可以發揮良好的提示作用，對水質實際情況進行實質性監督和管理。因此，水質自動監測技術具有價格實惠、維護量小等優點，人們應將其應用于水環境監測中，充分發揮其價值，保護水資源不受到污染。

1 張 苒，劉 京，周 偉，等.水質自動監測參數的相關性分析及在水環境監測中的應用[J].中國環境監測，2015，31（4）：125-129.

2 李燕燕.水質自動監測參數的相關性分析及在水環境監測中的應用[J].中國資源綜合利用，2017，35（3）：75-77.

3 梁 艷，俞旭東，謝 凱.基于物聯網的水環境監測及分析系統[J].環境科技，2014，27（5）：62-65.

4 魏文龍，奚采亭，劉 京，等.地表水高錳酸鹽指數自動監測儀差異性研究[J].中國環境監測，2016，32（4）：130-136.

5 夏 京，李春玉，吳禮裕，等.小型移動式水站在環境監測中的應用及后續展望[J].環保科技，2016，22（4）：37-42.