地表水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題及對策

黃兆林，馬艷瓊，徐 崗

（安寧市環(huán)境監(jiān)測站，云南 安寧 650300）

1 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)簡介

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)是一個對地表水進(jìn)行連續(xù)并且自動監(jiān)測的完整系統(tǒng)，其監(jiān)測對象為水質(zhì)污染的綜合指標(biāo)和一些水質(zhì)污染的特定項目，其監(jiān)測方式是在同一水系或者某一個片區(qū)設(shè)置配備自動監(jiān)測儀器的監(jiān)測站點對水質(zhì)污染情況進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測。

在水質(zhì)監(jiān)測主要針對特定河流、湖泊，目前我國水站建設(shè)主要以此類型為主，根據(jù)水質(zhì)特征可以增加特定監(jiān)測因子，能及時準(zhǔn)確反應(yīng)水質(zhì)狀況，為環(huán)保部門提供有效依據(jù)。

2 國內(nèi)水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

最早的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)在20 世紀(jì)70年代，最先在美國、英國、荷蘭、日本等國家被廣泛應(yīng)用。目前水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)被統(tǒng)一納入環(huán)境評價體系和自然災(zāi)害防治體系，與各類環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)形成了一個相互作用、多樣交叉的復(fù)雜體系。20 世紀(jì)90 年代末，水利部和環(huán)保部針對日益嚴(yán)重的環(huán)境問題建立了我國第一代水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要監(jiān)測的項目包括水系pH 值、水溫、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮等參數(shù)。

3 當(dāng)前地表水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題

經(jīng)過短時間的發(fā)展，我國地表水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了跳躍式的發(fā)展，基本覆蓋了我國區(qū)域內(nèi)的主要河流，并且實現(xiàn)了對主要污染源的有效監(jiān)測以及對監(jiān)測信息的快速傳遞[1]。然而，由于水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)時間起步晚，再加上我國水域眾多，水環(huán)境復(fù)雜，與發(fā)達(dá)國家的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)相比我們還存在著不少問題，主要體現(xiàn)在以下方面：

1）監(jiān)測點位建設(shè)及運營能力不足。

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)和運維是一個非常消耗人力、物力和財力的過程。我國水質(zhì)監(jiān)測站主要由政府承建，但是比較缺乏專業(yè)監(jiān)測人員，需進(jìn)一步提高水質(zhì)監(jiān)測點位建設(shè)及運營能力。以昆明安寧市為例，2018 年以前安寧市所建設(shè)的水質(zhì)自動監(jiān)測站點共有1 座，這監(jiān)測站點位于飲用水源地內(nèi)，由政府對口部門直接管理，2019 年安寧市新增7 個水站，位于河流干道和區(qū)域交接斷面，能更加及時全面掌握轄區(qū)內(nèi)水質(zhì)變化情況。水污染具有全域性，如果只在水域的單一斷面布置監(jiān)測點，則不能掌握區(qū)域內(nèi)水資源的整體水質(zhì)情況，一旦發(fā)生水污染，無法查清污染的來源位置。

2）監(jiān)測項目設(shè)置不全面。

目前，我國在水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計研究方面已經(jīng)取得了很多突破，可以實現(xiàn)了對傳統(tǒng)污染物指標(biāo)的有效監(jiān)測。但是，與日益提高的水質(zhì)監(jiān)測要求相比，我國的水質(zhì)監(jiān)測儀器還不能實現(xiàn)對地表水質(zhì)的全面有效分析。我國現(xiàn)在大部分水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測的指標(biāo)主要包括：水常規(guī)五參數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總氮、總磷以及特征參數(shù)葉綠素a、氟化物、總砷、總鉛、總鎘等。這些指標(biāo)目前只能滿足基本的水質(zhì)監(jiān)測要求，對于一些新型的和新發(fā)現(xiàn)的污染物還不能進(jìn)行有效監(jiān)測，因此，不能完全反映出水域的真實水質(zhì)和水污染情況[2]。

3）水質(zhì)數(shù)據(jù)相關(guān)性分析水平不高。

當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測到某一參數(shù)超標(biāo)時，如何來準(zhǔn)確分析解釋其原因，同時哪些因子數(shù)值也同時出現(xiàn)升高或降低現(xiàn)象，來判斷哪些污染源對此數(shù)據(jù)造成的影響，正確找出排污單位，這對現(xiàn)在環(huán)境監(jiān)察能力提高是一項重要根據(jù)，為環(huán)境預(yù)警機(jī)制體系提供有利支撐。例如:當(dāng)儀器分析水質(zhì)溶解氧明顯降低時，總氮總磷參數(shù)會明顯升高，原因可能是采水點位附近水流過緩引起樹葉雜物沉降，或者周邊養(yǎng)殖廢水大量排入。其次雨季和旱季交替時間段也會影響水質(zhì)的某些參數(shù)因子變化，此類問題需提高數(shù)據(jù)分析能力，準(zhǔn)確快速找出根源。

4）監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)化應(yīng)用、平臺化建設(shè)不足。

通過水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)具有及時性高、信息量大、信息覆蓋范圍廣等特點。自我國改革傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方法以來，通過自動監(jiān)測系統(tǒng)積累了大量的水系水質(zhì)數(shù)據(jù)。我國環(huán)保部門針對這些數(shù)據(jù)也形成了信息及時發(fā)布機(jī)制，通過日報、周報、月報和快報等各種形式向政府和公眾進(jìn)行信息公開。然而，由于這些數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量十分巨大，很多有用的數(shù)據(jù)在篩選的過程中都剔除出了系統(tǒng)，數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性特征也沒有被很好的運用，這種問題產(chǎn)生的原因在于沒有利用最新的大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)建設(shè)專業(yè)的水質(zhì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，沒有將水質(zhì)情況的分析研究當(dāng)做一個必須要解決攻關(guān)的課題，由此造成水質(zhì)預(yù)測簡單化、數(shù)據(jù)利用不充分等問題[3-4]。

4 地表水水質(zhì)自動監(jiān)測改進(jìn)策略

4.1 加大資金投入，改善點位選擇

點位選擇包含兩個層面，首先是在國家宏觀層面，需要從國家水域的整體布局出發(fā)，協(xié)調(diào)好整體與部分之間的關(guān)系，選擇具體流域進(jìn)行重點監(jiān)測。其次是各省市要根據(jù)所在地區(qū)的具體水質(zhì)和污染狀況進(jìn)行網(wǎng)點布局，重視對水源入口、水源稀釋分散面、和水源入口等水源位置的監(jiān)測，實現(xiàn)對流域的全方位監(jiān)測。同時，加強(qiáng)對城市飲用水預(yù)警系統(tǒng)和水質(zhì)變預(yù)測系統(tǒng)的資金投入力度，確保公眾的飲用水安全。

4.2 合理選擇監(jiān)測項目

水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的項目選擇是加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的中心環(huán)節(jié)，不能根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)一桿子切，而需要結(jié)合所在地區(qū)的實際水質(zhì)情況進(jìn)行監(jiān)測。這就需要我們在系統(tǒng)建設(shè)的初中后期做好規(guī)劃：首先，在建設(shè)初期要全面摸清該地區(qū)水質(zhì)的主要情況，調(diào)查分析水中所含的各種物質(zhì)的含量，并以此為基礎(chǔ)設(shè)定水質(zhì)監(jiān)測的具體項目。在建設(shè)中后期，要時刻觀測水污染的變化程度，特別是要注意周圍工業(yè)建設(shè)對水污染的影響，注意重金屬、生物毒性、總有機(jī)碳（TOC）等特征污染物的含量，并及時確定現(xiàn)有監(jiān)測項目是否能夠滿足監(jiān)測需要，對監(jiān)測儀器進(jìn)行改良升級，以滿足該地區(qū)對水質(zhì)監(jiān)測的需求。

5 結(jié)語

地表水水質(zhì)自動監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測中的一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，隨著工業(yè)發(fā)展，地表水的污染程度也越來越嚴(yán)重。地表水的污染一方面會影響空氣環(huán)境，另一方面會影響土壤環(huán)境，因此做好地表水水質(zhì)的實時監(jiān)測具有實際必要性。傳統(tǒng)的手動檢測方式已經(jīng)不能滿足地表水監(jiān)測時效性的需求，需要我們加強(qiáng)地表水水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)。目前，我國已經(jīng)初步建立了覆蓋各大水系的相互聯(lián)動的地表水水質(zhì)自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系，但是還面臨著監(jiān)測點位建設(shè)及運營能力不足，監(jiān)測項目設(shè)置不全面，監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)化應(yīng)用、平臺化建設(shè)不成熟等問題。針對此種情況，環(huán)境保護(hù)部門應(yīng)該加大資金投入，改善點位選擇，合理選擇監(jiān)測項目，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)利用率，提升水質(zhì)預(yù)警機(jī)制能力，推進(jìn)我國水環(huán)境不斷改善優(yōu)化。