水質環境監測技術和儀器的發展探析

王倩

摘 要：當今世界，人口數量仍在不斷增加，各種自然資源的地球儲量在不斷下降，其中水是不可再生的能源，而水污染問題卻愈發嚴重，這種現狀給水質環境監測提出了嚴峻的要求。各國為了適應水環境管理現狀，不斷將新的監測技術和儀器用到水質監測環境中，使水質監測環境工作更順利的進行，從而加快對水污染的控制。在此結合水質環境監測現狀對其監測技術和儀器的發展進行探究，希望對水質監測等部門工作人員能有一定的參考價值。

關鍵詞：水質環境；監測技術；儀器；發展

前言

我國自改革開放以后，社會經濟發展迅速，但隨之而來的主要問題是環境污染，尤以水污染問題最為突出，對公眾生活方方面面都有嚴重影響，這給我國水資源保護及水質監測管理帶來巨大的挑戰。針對當前我國水質污染現狀，水質監測等部門對水質環境監測技術和儀器方面加以分析，以提升我國水質環境監測水平。

1 水質環境自動監測系統的產生及發展

1.1 水質環境自動監測系統的產生

20世紀70年代初，日本、美國等國就開始研究自動在線監測系統，并將其首先應用于城市、污水處理廠等區域的在線監測。在實踐中總結出兩種在線監測技術，一種采用的是實時在線監測，另一種則是間歇式在線監測，兩種技術可以對水溫、電導率、氟化物、氟化物、濁度等進行測定。20世紀70年代末，T-N、COD、T-P等項目也被加入到測定內容當中。環境執法部門通過對遠程監控體系傳來的監測數據進行分析，做出對應的行政決策。這些年地表的水質環境隨著人們環保意識的提高得到極大的改善，某些經濟發展水平靠前的國家在城市環境管理中的自動監測體系中將市政污水排放系統也納入其監測范圍，甚至視其為重點管理項目。

自動監測系統日趨成熟，但人們對監測數據的可靠度仍有質疑。針對這一問題，技術人員通過不斷的改進、研究發現，采用優化監測布點的方法有助于監測結果可靠性的提高。水土流失日益加重這一現象也是水樣監測作為在線監測系統的重點研究對象原因之一。新增的監測項目對自動監測系統的功能性提出了更高的要求，它要擁有自動校正、自動清洗、遠程傳輸及報警等多項功能。

1.2 自動監測系統成熟后COD監測體系的應用

水質環境自動監測系統在幾十年的不斷發展中已經日趨成熟，世界各國也越來越重視有機污染物的監測工作，COD（錳法和鉻法）監測體系發展迅速。T-N和T-P是水質富營養化的兩大重要指標，因此針對這兩大指標的監測系統發展較早，相對而言，水溫、濁度、DO的監測系統發展則極為落后。

COD監測體系可以采用很多方法，根據所用氧化劑劃分可以分為鉻法、錳法、紫外法、OH-法，其中紫外法不使用氧化劑；根據測量方法劃分可以分為光學法及庫倫法。由于鉻法、錳法中采用的氧化劑Cr6+、Mn均為有毒重金屬，因此在日本等國家中，COD法被光吸收UV法所取代，日本目前所持有的COD自動在線監測儀至少有3500臺，UV儀就有2500臺。

1.3 水質環境簡易現場監測技術和儀器的發展

我國水資源遍布范圍廣，地理環境也很復雜，發生水環境污染事故的概率也較高，因此相對于自動在線監測技術，簡易現場監測技術的發展前景更廣闊。簡易現場監測技術的手段有很多，其中XPF（車載型X線熒光光譜儀）的使用情況較多，測量起來也更為方便，尤其對固體樣品的監測技術優勢更明顯，不用進行消解處理就能直接用于監測工作中。車載型GC的優勢在于對有機物污染的測定，很多經濟發展程度較高的國家都已經在使用這種監測方法，而該技術進入我國時期比較靠后，由于其所具備的強大優勢，在我國會有強大的市場發展前景。

PASTEL UV型水質快速監測儀在現在已有的便攜式監測儀器中，是最有推廣前景的一個。它可以在短短40s的時間里檢測出TOC、COD和BOD的含量，這種優勢既來源于它巧妙的設計原理，也與其高集成的中心處理器有很大關系。這個高集成的中心處理器能夠儲存的實測圖譜可達成千上萬個，最終測量值就是根據實測圖譜和標準方式的測定成果進行比對研究所得到的。由此，PASTEL UV型水質快速監測儀既能夠憑借極大限度的減少監測所需時間來提升監測效率，又將繁復的前處理程序省略掉，還可以降低使用化學試劑造成的二次污染。

2 監測技術和儀器的發展

2.1 實驗室監測技術和儀器的發展

第五次全國環境監測會議以后，實驗室監測技術和相關儀器都迎來了高速發展時期，各級監測站也引進了很多實驗室監測分析儀器，新引進的這些儀器既可以作為常規環境的監測儀器，又可以為實驗室的科研分析及精密分析服務。其中，使用較多的大型實驗分析儀器有HPLC-MC（液相色譜-質譜儀）、GS-MS（氣相色譜-質譜儀）、ICP-AES（等離子發射光譜儀）、XRF等。

2.2 監測技術和儀器的總體發展

在北美及歐洲的水質環境監測管理中，應用最多的是混合毒性參數。

水質環境管理要以預防為重點，這就要求將監測的重點放在環境水及排水中所含的污染物質對生態環境及人體健康的影響方面。而傳統的以單個化學物質為對象的測定方式及其把控政策具有以下缺點：

（1）監測對象均為已知的化學污染物，而對很多未知的化學有毒物質缺乏監測，危險度評價結果參考度不足。

（2）對污染物相互之間的增強及拮抗作用（又稱復合作用）缺乏考慮。

（3）要想對更多的化學物質進行監測，經費和時間也會疊加增多。

為了避免以上幾點的發生，則要先利用生物及化學的組合參數鎖定污染嚴重的化學物質，然后對發現的化學物質開展測定及研究工作。

為了對水中的混合毒性參數進行監測，德國指出要對慢性毒性、變異原性、急性毒性、殘留性、生物濃縮性這幾個混合毒性參數進行監測。對水生生物采用的監測分析方法是變異原性試驗、急性毒性試驗和殘留物中的生物分解實驗等。

內分泌干擾物這種化學物質可以進到人體內部，其對人體產生的類似于雌性激素的作用會對人體正常的激素分泌狀態產生破壞。內分泌干擾物會降低生物體精子的數量，生殖器官受這種物質的影響會發生異常，終會導致生物物種生殖能力的下降，這種危害性就是其作為對包括人類在內的所有生物危害程度最嚴重的因素的原因。當前發現并公布的內分泌干擾物有雙酚A、二惡英類、有機氯農藥、壬基酚、Hg等多達77種。

傳統上對二惡英等POPs類有機污染物的監測分析法是GC-MS法，這種方法的缺點是要進行繁復的前處理，分析一組式樣往往要用2～3天才能完成，所需資金也比較多。而用生物傳感器就能簡單、迅速的對二惡英等污染物進行檢測。生物傳感器的研發原理是優良的分子識別功能和組合轉換功能，利用與待測物質能夠產生良好選擇性反應的生物分子進行監測，反應進行中，生物分子及其反應生成物濃度出現改變，借助轉換器將其轉化成可以測定的電信號，完成對待測物質的選擇性測定。這種方法不僅有操作簡單、時間短、資金投入少的優點，還能在檢測有毒物質時保證安全、高精度的檢測。這里可以采用的生物分子最常見的是抗體和酶。

3 結束語

我國現階段在水質監測方面的技術和儀器還遠不能應對我國地域廣泛、水質環境復雜、水質污染因素多樣等特點，在技術上國家需要繼續加大投入加快創新步伐，儀器研發改進方面需要增加人力、物力的投入，為水質環境監測水平的不斷提高盡心盡力。

參考文獻

[1]李展杰.試析水質環境監測技術及其儀器的發展[J].資源節約與環保，2015（10）.

[2]劉麗娟.研究水質環境監測技術和儀器發展[J].資源節約與環保，2016（6）.