淺談地表水水質自動監測領域的機遇與挑戰

邱國良，陳泓霖，付柳淑

（湖南省衡陽生態環境監測中心，湖南 衡陽 421001）

目前，我國環境空氣質量監測基本都采用自動監測的方式，多數城市都建設了環境空氣自動監測站；地表水環境質量監測正在逐步建立以自動監測為主、手工監測為輔的監測模式，聲環境質量監測也在少數城市建設了自動監測系統。近幾年來，國家大力推進地表水水質自動監測站建設，現有國控地表水監測斷面基本上都已建設了水質自動監測站。

1 發展分析

1.1 水質自動監測數據的重要作用

在2020 年之前，一般認為水質自動監測站監測數據主要起到預警和實時了解水質變化情況的作用，我國地表水環境質量監測評價、考核等都是采用手工監測數據，水質自動監測站自動監測數據缺乏法律性，在《地表水自動監測技術規范（試行）》（HJ 915—2017）中也只是規定了地表水自動監測系統建設、驗收、運行和管理等方面的技術要求，規范了地表水水質自動監測工作，但對自動監測數據的作用無明確規定。

2019 年12 月28 日，中國環境監測總站下發《關于2020年1月國家地表水環境質量監測網數據報送的通知》，在監測頻次中首次提出“十三五”國家考核斷面已建設水質自動監測站且穩定運行的斷面，按季監測，2 月、5 月、8 月、11 月開展采測分離手工監測；對于水質不穩定的，動態開展加密手工監測。

2020 年2 月27 日，生態環境部辦公廳印發《地表水環境質量監測數據統計技術規定（試行）》（以下簡稱《技術規定》），為進一步加強水環境質量監測管理、規范地表水環境質量評價工作，對地表水環境質量自動和手工監測數據應用于水環境質量評價時的數據統計方式進行規定，以保證評價結果的科學性、統一性和可比性，為水環境管理提供技術支撐。該《技術規定》主要提出了地表水（海水除外）監測數據用于環境質量評價時，在數據統計、整合、補遺和修約等方面的技術規則；主要適用于國家地表水環境質量監測網監測數據的統計與應用，地方可參照執行。該《技術規定》提出了月代表值數據整合的概念，即將同一斷面（點位）單項指標的手工和自動月代表值整合為一組斷面（點位）數據，參與水質評價。該《技術規定》提出在地表水水質評價中，pH 值、溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮和總磷等5 項指標優先采用自動月代表值，當月無自動月代表值時，采用手工月代表值；其他16 項指標采用手工月代表值。該《技術規定》提出在營養狀態評價時，總磷、總氮和高錳酸鹽指數等3 項指標優先采用自動月代表值，當月無自動月代表值時采用手工月代表值；透明度和葉綠素a 優先采用手工月代表值，其中葉綠素a 當月無手工月代表值時采用自動月代表值；當單項指標月代表值缺失時，采用替代月代表值參與數據整合。單項指標月代表值的選擇次序具體要求見下表。

該《技術規定》從法定及實際應用中，明確了水質自動監測數據的作用，確定了pH 值、溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮和總磷等5 項指標優先采用自動月代表值，也就是以后國控地表水斷面這5 個指標采用的是自動監測數據，而不是手工監測數據，這5 個指標的自動監測數據將用于國家及地方的地表水水質評價與考核。以前水質自動監測數據是不會用于地表水水質評價與考核的，該《技術規定》的出臺表明水質自動監測數據呈現出新的重要作用。

實際地表水水質評價工作中，溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮、總磷是決定水質類別的主要影響指標，等于基本上由自動監測數據判定水質類別的好壞。通過對地表水自動監測與手工監測環境質量評價的對比研究[1]，發現水質自動監測站5 項指標評價得出的水質類別與手工監測5項指標評價或手工監測21項指標評價得出的水質類別基本一致。

1.2 自動監測為主、手工監測為輔的地表水監測體系將加快建立

早在2017 年國家地表水環境質量監測事權上收時，原環境保護部就提出要加快推進水質自動站建設，逐步建立以自動監測為主、手工監測為輔的監測模式，提升環境監測能力和自動預警水平。2018 年9 月21 日，生態環境部印發的《關于進一步做好國家地表水水質自動監測站運維交接和比對測試工作的通知》中要求全面開展比對測試工作，提出了加快建立以自動監測為主、手工監測為輔的地表水環境質量監測體系；要求開展第二輪水質自動監測與手工監測比對測試工作，分兩個階段進行，第一階段為2018 年10—12 月，第二階段為2019 年1—12 月。經過一年多的比對測試，得出了水質自動監測與手工監測相比，具有較好的可比性、一致性。通過對地表水水質自動監測站數據與手工監測數據比較分析研究[2]，得出水溫、pH 值、溶解氧、電導率、高錳酸鹽指數、氨氮、總磷等指標的水質自動站監測數據與手工監測的數據一致性、可比性較好，砷、鉛、鎘等指標的自動監測與手工監測數據差異較大。有學者開展了取水位置手工監測與自動監測的比對實驗研究，發現pH 值、溶解氧主要受采配水系統影響，比對監測結果之間誤差屬于系統誤差；高錳酸鹽指數、氨氮和總磷比對監測結果一致程度較高；除總磷外，其他指標比對監測結果未導致水質類別發生變化，為建立自動監測為主的地表水環境質量監測體系提供了實驗基礎[3]。隨著《地表水環境質量監測數據統計技術規定（試行）》的實施，以自動監測為主、手工監測為輔的地表水環境質量監測體系將會加速建立。

1.3 水質自動監測領域研發升級

地表水環境質量監測優先采用自動監測數據，就要求自動監測儀器的檢測結果真實可靠、系統運行穩定、易于維護。雖然目前只有5 個指標優先采用自動監測數據，但依據此趨勢，以后會要求水質自動站監測的指標覆蓋《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）中表1 規定的24 項常規監測指標。因此，水質自動監測領域的研發將不斷升級。

為做好新冠肺炎疫情防控期間的生態環境監測工作，生態環境部在2020 年1 月30 日發布了《應對新型冠狀病毒感染肺炎疫情應急監測方案》，要求充分發揮自動站監測數據的應急預警作用，加強飲用水水源地水質預警監測，要求疫情防控期間水源地增加余氯和生物毒性2 項疫情防控特征指標的監測。余氯和生物毒性是非常規監測指標，未在水源地水質手工監測或自動站監測中開展過，這給地表水自動監測設備、運維公司、數據分析公司等企業提供了研發新監測指標與技術升級的發展機遇[4]。水質綜合毒性在線分析技術會逐漸成為飲用水水源地水質預警系統中的重要部分。2020 年2 月，長沙市生態環境局、湖南省生態環境監測中心組織相關企業，在長沙湘江集中式飲用水水源地二水廠開展自動監測生物毒性和余氯特征項目，這是長沙市首個也是湖南省唯一一個在飲用水水源地開展生物毒性、余氯指標自動監測的水質自動站。

指標整合優先規則

1.4 水質自動監測運維企業迎來新機遇

目前，地表水水質自動監測站都是委托第三方公司運維的，隨著以自動監測為主、手工監測為輔的監測體系的建立，越來越多的水質自動監測站將相繼建成，第三方運維公司也將迎來新的發展機遇，甚至其他行業企業也會跨界進入環境監測運維服務領域，這說明環境監測運維服務領域將會蓬勃發展。

1.5 新作用、新體系及新形勢帶來的機遇

目前，“十三五”時期的國控地表水斷面基本上已經建設了水質自動監測站，長江經濟帶新增跨界地表水斷面正在開展水質自動站建設，“十四五”時期將新增設1642 個國控地表水監測斷面，新增的國控地表水監測斷面也將要求建設水質自動監測站。隨著國家地表水以自動監測為主、手工監測為輔的監測體系的快速建立，各省（自治區、直轄市）也將參照執行，尤其是經濟發達的省（自治區、直轄市）會加快建立以自動監測為主的監測體系。優先采用自動監測數據用于國家及地方的地表水水質評價與考核，以及以自動監測為主、手工監測為輔的監測體系的加快建立，意味著我國地表水自動監測儀器市場將迎來新一輪發展高峰。

2 結語

優先采用自動監測數據用于地表水環境質量評價與考核，以及以自動監測為主、手工監測為輔的監測體系加快建立的趨勢，都意味著我國地表水自動監測領域將迎來新一輪的發展機遇。