水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境保護中的應(yīng)用

羅建軍

（梅州市豐順縣環(huán)境監(jiān)測站 廣東梅州 514300）

引言

生態(tài)危機不斷為人類生存敲響安全警鐘，面對日益嚴(yán)重的生態(tài)形勢，我們必須拿出生態(tài)整治的積極態(tài)度與強有力舉措。其中水污染作為生態(tài)污染的常見污染類型，其嚴(yán)峻的污染形勢客觀上推動我們做好水域治理和水資源保護工作。而水資源保護工作的開展需要我們掌握先進的水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)，而技術(shù)的不斷創(chuàng)新也使得水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)具有現(xiàn)實可行性，因此系統(tǒng)分析水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)，指導(dǎo)其在水環(huán)境保護中發(fā)揮實效，才能真正實現(xiàn)水污染的治理，保護生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1 水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)

作為水質(zhì)監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)，其以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)的融合為基礎(chǔ)技術(shù)支撐，實現(xiàn)了水環(huán)境溫度、渾濁度、污染位置、水生生物毒性、重金屬含量、氨氮含量、COD 數(shù)值等參數(shù)的自動化獲取與分析，接著計算機輔助系統(tǒng)將監(jiān)測結(jié)果、分析報告反饋給環(huán)保中心，讓工作人員準(zhǔn)確了解水環(huán)境中各類成分含量，并把握水質(zhì)的動態(tài)變化，進一步探明污染源，分析污染原因等，指導(dǎo)水環(huán)境污染防治工作的開展。水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于水環(huán)境保護，提升保護實效，在一定程度上規(guī)避了跨流域污染風(fēng)險。

水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)于上世紀(jì)七十年代被應(yīng)用于水環(huán)境保護中，主要負責(zé)水質(zhì)監(jiān)測與分析。近幾年水環(huán)境污染問題越來越突出，水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)在其他技術(shù)的加持下也趨于完善，實現(xiàn)了功能擴展，對應(yīng)的監(jiān)測項目參數(shù)也從幾個增加到幾十個，可以快速地進行水的溶氧量、溫度、電導(dǎo)率、pH 值的獲取與分析，且全程自動化操作，運行穩(wěn)定、維護簡單，監(jiān)測準(zhǔn)確度和時效性都有了明顯提升，使得我國水環(huán)境保護工作穩(wěn)步推進。

2 水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成及功能模塊

水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)可以對特定水域及其周邊水域進行實時動態(tài)監(jiān)測，類似于“偵查員”的角色，將獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)及時反饋給自動監(jiān)測站，監(jiān)測站進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯總整理，在衛(wèi)星通信或有線通信等通信方式的支持下，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心[1]。監(jiān)控中心將獲取到的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為形象化的可視化圖表，傳輸?shù)奖O(jiān)測人員的移動終端設(shè)備上，在獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)后，監(jiān)測人員進行水質(zhì)分析，有針對性地制定水環(huán)境保護方案，采取防治措施。見圖1。

圖1 水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成

其對應(yīng)四大功能模塊。自動監(jiān)測模塊，水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備持續(xù)將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過自動監(jiān)測站傳輸至監(jiān)控中心，監(jiān)測水域的實時水溫、酸堿值、重金屬離子含量等一目了然。預(yù)警功能，監(jiān)測人員在水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中輸入各項參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測流程準(zhǔn)則，系統(tǒng)自動監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到異常水質(zhì)信息時及時預(yù)警，其根據(jù)監(jiān)測人員設(shè)置的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行分級預(yù)警，既引起監(jiān)測人員的注意，也指導(dǎo)監(jiān)測人員根據(jù)預(yù)警提示迅速分析，制定解決策略。數(shù)據(jù)在線查詢功能，主要是構(gòu)建系統(tǒng)配套的信息數(shù)據(jù)庫，監(jiān)測人員基于自身工作權(quán)限于數(shù)據(jù)庫中查詢以往水質(zhì)監(jiān)測記錄，進行數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)問題，把握好水質(zhì)變化。信息發(fā)布功能，水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)與自動監(jiān)測站進行遠程連接，將獲取到的關(guān)鍵信息反饋到監(jiān)測人員的移動終端設(shè)備上，實現(xiàn)了關(guān)鍵信息的穩(wěn)定傳輸。

3 水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境保護中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于地面水質(zhì)監(jiān)測

水質(zhì)監(jiān)測在地面水質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用效果明顯，對水質(zhì)進行遠程監(jiān)測，及時獲取水質(zhì)的動態(tài)變化情況，針對重點水域進行重點集中關(guān)注，捕捉獲取關(guān)鍵性的水質(zhì)信息，能快速地發(fā)現(xiàn)水環(huán)境問題，在一定程度上規(guī)避了跨流域水質(zhì)污染的風(fēng)險[2]。隨著水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)的功能擴展，其在地面水質(zhì)監(jiān)測中的實效更強，帶動水環(huán)境資源保護研究與實踐的深化。例如以水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)進行河流污染監(jiān)測與分析，先根據(jù)河流大小布置合理的水質(zhì)自動監(jiān)測點，必須囊括監(jiān)測范圍內(nèi)對照部分、主要污染部分、凈化處理部分等幾個部分，對應(yīng)的水質(zhì)監(jiān)測點監(jiān)測斷面必須合理避開污染源排放點，這樣設(shè)置對應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)才能反映流域段的水質(zhì)平均情況，對應(yīng)的水質(zhì)反饋信息更具參考價值。一旦發(fā)現(xiàn)地面水質(zhì)存在污染的問題，加快處理，防止污染擴大。

3.2 應(yīng)用于排污口水質(zhì)監(jiān)測

水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于水環(huán)境保護中，也體現(xiàn)在排污口水質(zhì)的監(jiān)測中。當(dāng)前環(huán)保工作壓力大，基層環(huán)保人員有限，企業(yè)污水排放有隱蔽性[3]，導(dǎo)致污水排放檢查難度大，很難及時發(fā)現(xiàn)排污問題，人工監(jiān)測也無法充分了解排污口的具體排污情況。而水質(zhì)自動化監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于排污口監(jiān)測，實現(xiàn)了不間斷的監(jiān)測，自動化獲取企業(yè)排污口污水排放量和水質(zhì)情況，對于排污的關(guān)鍵性控制指標(biāo)——COD 排放數(shù)據(jù)進行限定，一旦系統(tǒng)監(jiān)測到企業(yè)排污口污水的COD 超排放限值，及時預(yù)警，督促環(huán)保部門查處處理。水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的多樣化圖形展示，問題反映直觀形象，且支持當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)對比分析，污水排放變化一目了然。水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)以信息反饋為水環(huán)境保護、污染源控制提供可靠支持，使水環(huán)境污染治理更具針對性、更富實效性。

3.3 應(yīng)用于水庫或飲用水質(zhì)監(jiān)測

“水是生命之源”，飲水安全是居于用水管理首位的。而當(dāng)前飲水水質(zhì)污染的情況并不鮮見，保障群眾用水安全，必須從規(guī)范準(zhǔn)確的水質(zhì)監(jiān)測入手，而水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)在飲用水監(jiān)測中發(fā)揮實效，也常應(yīng)用于水庫水質(zhì)的監(jiān)測，確保群眾用水安全。在水質(zhì)自動監(jiān)測過程中，一旦發(fā)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)異常的情況，系統(tǒng)自動報警[4]，指導(dǎo)做好用水安全關(guān)注與管理。基于水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，水質(zhì)參數(shù)及各項指標(biāo)獲取更及時、更準(zhǔn)確，指導(dǎo)工作人員進行飲用水或水庫水質(zhì)的生物毒性分析、總磷、總氮、氨氮、亞硝酸鹽等含量的分析，并分析水質(zhì)的硬度、色度等，實現(xiàn)了遠程監(jiān)測與指導(dǎo)下的用水安全管理。這些指標(biāo)數(shù)據(jù)也反饋給環(huán)保部門，督促其深入水源地，分析污染源，從源頭上控制污染。

4 水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境保護中的效益分析

4.1 提高水質(zhì)監(jiān)測效率

水環(huán)境保護作為綜合性的項目，涉及主體多、項目多，影響因素，水質(zhì)監(jiān)測處理難度大。且目前環(huán)保人員基層配置不足，水質(zhì)監(jiān)測低效。而水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境保護中的應(yīng)用切實提高水質(zhì)監(jiān)測效率。完成諸如水體水文、氣候、地質(zhì)、地貌資料、水域沿線工業(yè)分布、水域污染源、排污情況等基礎(chǔ)資料的收集[5]，且水樣采集自動化、信息數(shù)據(jù)整理自動化、試驗化驗自動化等，簡化監(jiān)測流程，規(guī)避風(fēng)險因素，使得水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋更及時。

4.2 明確水質(zhì)趨勢數(shù)據(jù)

傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測是間斷的，無法獲得連續(xù)性的水質(zhì)參數(shù)，更無法獲知水質(zhì)變化趨勢。而水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用，支持水質(zhì)的連續(xù)性監(jiān)測，屬于典型的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，有利于繪制水質(zhì)趨勢圖，整體性地分析水環(huán)境資源保護情況，獲知水域的階段性水質(zhì)變化，使得水環(huán)境資源保護實現(xiàn)了大局統(tǒng)控、細節(jié)兼顧，水環(huán)境保護工作開展更順利。

4.3 大大降低監(jiān)測成本

對比傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方式，省去了人工成本和高昂的機械設(shè)備采購成本，水質(zhì)監(jiān)測的整體成本明顯降低，性價比高。在水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)的支持下只需要配置少量的技術(shù)性人才即可進行水質(zhì)的高效保質(zhì)監(jiān)測，減少了實地監(jiān)測人員的配置，對應(yīng)的監(jiān)測成本、人力成本、時間成本控制更理想。

5 水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的兩點思考

水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用效果明顯，應(yīng)用前景光明，而其在應(yīng)用與發(fā)展中也應(yīng)認識到目前技術(shù)的缺陷性。在今后的研究中，克服技術(shù)限制，減少水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與實際水質(zhì)數(shù)據(jù)的偏差，也增強水質(zhì)監(jiān)測復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性。而重點是完善技術(shù)總體體系，使得水質(zhì)自動化監(jiān)測技術(shù)朝著多元化方向發(fā)展，實現(xiàn)不同水域環(huán)境中水質(zhì)的精準(zhǔn)監(jiān)測。在關(guān)注技術(shù)創(chuàng)新的同時，也要關(guān)注技術(shù)人才的培養(yǎng)，積極建設(shè)現(xiàn)代化的、專業(yè)化的監(jiān)測隊伍，使得監(jiān)測人員掌握水質(zhì)自動化監(jiān)測系統(tǒng)操作技術(shù)，具備專業(yè)的信息分析能力，能及時發(fā)現(xiàn)問題及時處理，以適應(yīng)水質(zhì)監(jiān)測工作模式傳統(tǒng)人工到自動化的過渡，熟悉水質(zhì)自動化監(jiān)測內(nèi)容、技術(shù)要求、操作流程等，規(guī)范操作，科學(xué)分析，以較高的信息化素養(yǎng)做好水質(zhì)監(jiān)測工作。

結(jié)語

作為一種實時監(jiān)測技術(shù)，水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)以系統(tǒng)集成設(shè)備為核心構(gòu)成，實現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時、動態(tài)與自動化獲取，且支持自動化的數(shù)據(jù)分析。在實際的水質(zhì)監(jiān)測應(yīng)用中，配合現(xiàn)代信息采集傳感技術(shù)，實現(xiàn)了水環(huán)境水質(zhì)情況的遠程實時監(jiān)測，更準(zhǔn)確高效地掌握水質(zhì)的變化情況，做好水質(zhì)污染情況的判斷與分析，水質(zhì)監(jiān)測更有準(zhǔn)確性與時效性的保證。著眼于未來，隨著水質(zhì)自動化監(jiān)測技術(shù)將功能的擴展，其將實現(xiàn)更多領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，更好地推動水環(huán)境保護工作的開展。