環境水質分析監測技術與監測數據的處理方法

趙 萍

（山西省大同生態環境監測中心，山西 大同 037000）

0 引言

由于我國從農業國到工業國的轉變，根據環境部門對水質的監測，近年來，我國主要水系的水體都遭到了不同程度的污染，每年排放大量的工業廢水和城鎮生活污水，嚴重污染了我國的水資源，同時由于人口眾多，缺水問題日益嚴重。為此，我們要加大對水資源的保護力度，加大對工業廢水和生活污水的治理力度，防止工業廢水的超標排放，同時加大對環境水質分析監測技術的開發力度，提高對水的處理能力。

1 環境水質監測概述

由于我國水域的分布很廣，因此，環境水質的監測涉及到了河流、湖泊、地下水和工業廢水等[1]。環境水質監測的內容包括水質綜合評價和毒性物質監測兩大類，二者的監測手段不同。在進行環境質量監測時，要綜合考慮多種因素，并針對不同的監測目標，合理選用相應的監測手段和評價指標。比如，河流的流速很高，工作人員既要檢查水質中的物理化學成分，又要考慮河流的流速和流量，要把這些因素結合起來綜合評價。

2 環境水質監測意義

一般所說的環境水質監測，是指對水中污染物的種類、濃度進行實時監測，利用數據的變動趨勢，對水質進行評估。水質監控的主要目標是檢測水質與常規水質是否一致，包括工業廢水、河水、海水、地下飲用水和生活廢水。在水質監測過程中，主要依據物理水質指標和化學水質指標對水體進行評價，物理水質指標包括溫度、色度、濁度、pH 值、電導率等，化學水質指標主要有COD、BOD5、總磷、總氮、重金屬、石油類等。

3 環境水質監測的分析方法

在社會不斷發展和進步的作用下，科技的發展極大地促進了人們的物質生活。因此，水質的優劣已逐漸成為一個備受關注的問題，為確保水質的質量能夠達到人們的要求，必須在完善和優化國家的水質監測體系的同時，靈活運用科學技術等手段，對水質各項指標進行科學檢測，從而最大程度上保證用水安全。水質監測有多種分析方法，傳統分析方法主要有重量法、化學滴定法、儀器分析法等，此外還有儀器分析法等新興分析方法，例如離子色譜法、原子吸收光譜法、氣相色譜法、流動注射法等。

3.1 重量監測法

重量監測法的主要作用就是利用水的重力特性來進行分析。其具體實現方法是：對所選區域的水質進行取樣，然后進行分離、轉換，再用分析秤稱量各種成分，并根據質量的不同來測定樣品的質量。傳統的水質監測方法是采用直接分離和蒸發轉換兩種方法。該方法無需精密儀器，操作簡便，可廣泛應用于高濃度組份的檢測，而不適用于微量元素的檢測。另外，由于環境溫度、濕度等因素的影響，對測量環境的要求也較高，一般的檢測方法難以達到，因而測量精度受到限制[2]。

3.2 化學滴定法

化學滴定法按滴定原理，將其分成四大類：酸堿滴定、絡合滴定、沉淀滴定、氧化還原滴定。酸堿滴定法是基于酸堿中和反應的一種常見方法，根據不同反應如強酸與強堿、強酸與弱堿及弱酸與強堿，選取不同的指示器來表示它的色彩；絡合滴定法是反應產生配合物，由金屬指示劑的變色指示出滴定的終點，由于配位劑的穩定性差，會與多種金屬元素同時產生顯色反應，從而導致測量結果的偏差；沉淀滴定法通常需要通過化學反應來產生沉淀，反應必須迅速而明顯，只有極少的反應才能達到沉降滴定的條件；氧化還原滴定法是基于氧化-還原的反應機制而進行的，因此需要更高的組分的氧化和還原性能。化學滴定法由于采用了化學原理，所以具有很高的科學性和準確性，是目前水質檢測的主要手段[3]。

3.3 儀器分析法

3.3.1 離子色譜法

離子色譜是高效液相色譜（HPLC）的一種，按其分離機制可分為離子交換色譜法、離子排斥色譜法和離子對色譜法，離子交換色譜法是一種常用的方法。離子交換色譜法是將液相色譜與離子交換原理相結合，對液體中陰、陽離子進行檢測的一種分析方法，該檢測儀器主要包括進樣器、色譜柱、高壓輸液泵、檢測器和數據處理系統。離子交換色譜法是通過將待測離子與固定相間的親和力差異進行分離，以離子交換樹脂為固定相，并在樹脂上分散了固定的電荷和自由的平衡離子。在陰離子交換層析中，陰離子在液相中的流動相與液相進行了可逆性的交換。在陽離子交換層析中，將流動相中的陽離子與色譜柱上的自由陽離子進行了可逆的交換。由于樣品中所含的離子與所述固定相的帶電荷基團的相互作用力存在差異，因此，它們在色譜中的停留時間和淋洗液的洗脫時間也有差異，因此，對待測定的離子進行了連續的分離。

3.3.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜是通過元素的基態原子來對其光譜的吸收進行定量分析的一種新的方法。在經過自由原子蒸汽的光照射下，其進入的光的頻率與原子內的電子從基本態過渡到更高的狀態（通常為第1 激勵狀態）所要求的頻率相等，這時，就必須從輻射區吸取能量，使電子從基態向激勵態轉變，并產生出能譜。AFS具有靈敏度高，檢測限低，準確度高，選擇性好，操作簡單，應用廣泛等特點。

3.3.3 氣相色譜法

采用氣相色譜技術對流動相色層進行了分離。經蒸餾后的樣品由載體氣體（流動相)引入色譜柱，其固相的作用與樣品中的成分的作用是不一樣的，成分從柱中排出的時間也是不一樣的。利用合適的識別與紀錄體系，繪制出不同分離出的不同組份的色譜儀。按該表所標示的出峰時間及次序，可以定性地測定其含量，并可依其峰位及區域之大小而定量化。該方法具有高效，靈敏度高，選擇性強，分析速度快，應用廣泛，操作簡單等優點。該方法適合于對易燃氣體進行定性、定量測定，并能在非揮發性氣體或固態氣體中進行熱裂化。

3.3.4 流動注射法

流動注射技術已被廣泛應用于水質分析，這是一項重要的突破。采用流動注射技術對水質進行分析，將待測試樣導入流動水中，觀察試樣與水的溶解性，并在出水部位進行測試。該技術的運用，不但可以確保重金屬元素的檢測工作，而且在采集到測試數據后，可以對測試結果進行進一步的分析，從而提高測試結果的科學性。流動注射技術的特點是適應性廣泛、靈敏度高、檢出限低，分析速度快、分析效率高，每小時可以分析幾百個甚至上千個樣品，而且試樣和試劑的消耗量比較少，這必將成為今后分析方法的主要發展趨勢。

4 環境水質監測數據的處理方法

在獲得了一定的監測數據之后，要對這些數據進行科學、有效的處理。目前，水質監測數據中的處理方法有：

4.1 有效數據整理法

要判斷大量的檢測數據是否合理、準確，必須采用高效的數據處理法，將有重要的數據進行篩選，并進行適當的整理和歸類，以便更好地進行后續的對比和分析。

4.2 無效數據清除法

由于水質監測涉及到大量的取樣點數和大量的樣本，因此最終得到的檢測結果是一個龐雜而又巨大的數據。為提高資料的可信度，必須選擇有針對性的參考資料。根據檢測中心的位置，篩選出數據，并將老的信息進行分類，剔除沒有太大參考價值的信息，這樣就能隨時更新數據，確保監測數據的準確度。

4.3 多重驗證法

由于在水質監測中，可以采用多種方法和手段，對同一類型的監測問題，可以采用不同的方法來實現。采用不同的檢測技術，必然會產生較大的差別，從而使水質監測數據值的準確性和合理性得到進一步的改善。多項檢驗方法是對同一監測點的樣品進行多次重復的檢驗監測，從而避免了單一試驗的隨機誤差，從而提高了監測數據的科學性和公平性。

4.4 時間序列分析法

水質監測是一項長期、持續的工作，在同一個取樣點，經常要進行多次的水質監測，因此，如何合理地規劃好監測的時限，是值得深入研究的課題。由于水質檢測周期過長，監測數據的代表性下降，數據的可信度也會下降，而且經常進行水質監測，增加了人工和政府的經費，但監測數據精度的提高卻很小。因此，在實際監測過程中，經常采用時序方法來分析和處理水質監測數據[5]。

5 結語

水資源是一種重要的資源，它的質量直接影響著國家和人民的生活。經濟發展越迅速，我們就要對水質監測工作越重視，良好的水資源環境是人類賴以發展的根本，為了保證人民日常生活用水和工業生產用水，務必要保證對水質的監測工作進行嚴格管控，所以新興的水質監測方法和數據處理方法就顯得尤為重要，目前，我們的環境水質監測能力基本能夠保證水質問題得到及時有效的解決。水關乎人類生存發展的每一個步驟，環境水質監測工作任重而道遠。