水質自動監測技術在水環境保護中的作用研究

何 婷

（肇慶市廣寧生態環境監測站，廣東 肇慶 526300）

引言

水是生命之源，也是地球上所有生物生存的基礎。然而，隨著工業化和城市化的快速發展，水環境質量問題日益嚴重，威脅到了生態系統的健康和人類的生存。為了更好地保護水環境，相關部門必須對水質進行全面、準確和及時地監測，而水質自動監測技術以其實時性、高效性和精確性，成為水環境保護的重要工具。

1 水質自動監測技術在水環境保護中的作用

1.1 掌握水質變化趨勢數據

首先，水質自動監測技術的應用可以實現對水質連續、實時的監測。傳感器和自動化設備能夠自動采集水質參數，確保數據的及時性和準確性，這使得人們能夠獲得水質變化趨勢的全面數據，包括各種關鍵指標，如溶解氧、濁度、總磷、總氮、COD等。通過對這些數據進行分析，可以了解水質的整體變化趨勢和規律，從而評估水體的質量狀況；其次，掌握水質變化趨勢數據，可以發現水體的污染問題。通過長期監測和對水質數據的分析，可以識別出水質異常變化的模式和趨勢。當某項污染指標呈現逐漸上升的趨勢時，可能暗示著存在污染源或環境負荷的增加。這樣的數據分析，可以幫助人們及早發現潛在的污染問題，并采取相應的控制措施，以避免水質進一步惡化[1]。

1.2 提高水質監測效率

水質自動監測技術能夠實現實時監測，大幅縮短了監測數據的獲取時間。傳統的水質監測通常需要采集水樣，然后將樣品送至實驗室進行分析，這個過程耗時長且缺乏實時性，而水質自動監測技術可以連續不間斷地監測水質參數，實時獲取數據，并通過遠程傳輸技術將數據傳送至監測中心，這樣可以迅速掌握水體的變化，及時采取相應的措施。

水質自動監測技術自動化程度高，能夠大幅減少人力資源的投入。傳統的水質監測需要人員定期采樣、分析和記錄，人力成本較高且容易受到人為因素的影響。而自動監測技術通過傳感器和自動控制裝置，能夠自動采集、分析和記錄水質數據，大大降低了人力投入，并且減少了產生人為誤差的可能性，這提高了監測效率和數據的可靠性。

水質自動監測技術還能夠實現對多個水質參數的同時監測，進一步提高了監測效率。傳統的水質監測通常需要單獨進行不同參數的監測，需要分別采集樣品和進行分析。而自動監測技術可以通過多參數傳感器同時監測多個水質參數，如溶解氧、pH值、濁度、電導率等，這樣一方面節省了監測設備的成本和空間，另一方面也減少了監測的時間和工作量，提高了監測效率[2]。

1.3 實現污水的有效治理

水質自動監測技術可以提供實時、精確的污水質量數據。污水中常含有各種有害物質，如重金屬、有機物、細菌等，這些物質對環境和人類健康具有嚴重的影響。通過水質自動監測技術，人們可以實時監測污水中的有害物質濃度，了解污水的實際質量狀況，為污水的后續處理提供準確的數據支持。此外，水質自動監測技術還可以監測污水的pH值、溫度、電導率等物理參數，這些參數對于理解污水的性質和選擇適當的處理方法有重要作用。

水質自動監測技術可以實現對污水處理過程的實時監控。污水處理是一個復雜的過程，涉及物理、化學、生物等多個處理環節。通過水質自動監測技術，可以實時監測各個處理環節的運行狀態，及時發現問題并進行調整，確保污水處理順利進行。例如，自動監測系統可以監測生物處理環節中微生物的活性，一旦發現微生物活性下降，就可以及時調整運行參數或采取補充微生物的措施，以保證污水的生物處理效果。

2 水質自動監測技術在水環境保護中的應用分析

2.1 飲用水水質監測

水質自動監測技術可以實現對飲用水生產過程的全程監控。飲用水生產是一個涉及多個環節的復雜過程，包括取水、預處理、凈水、消毒、配水等。水質自動監測技術可以實時監測這些環節的運行狀態，以及每個環節的出水水質，從而確保整個生產過程安全和有效。同時，水質自動監測技術還可以幫助相關人員評估和優化飲用水生產過程。通過對生產過程中的各種數據進行分析，可以了解各個環節的運行效果，找出存在的問題，從而優化生產工藝，提高飲用水的生產效率和質量。此外，自動監測技術也能夠幫助相關人員評估飲用水設施的運行狀態，為設施的維護和改進提供依據。

例如，某自來水廠為了確保水質，引入了水質自動監測技術，自動監測系統對pH值、濁度、余氯和重金屬等重要指標進行監測。根據這些數據，自來水廠的質量控制人員可以進行數據分析和趨勢監測。如果pH值持續偏高或偏低，可能意味著飲用水的酸堿性不平衡，需要調整水處理工藝；如果余氯濃度過低，可能存在細菌污染的風險，需要增加消毒劑的投加量；如果重金屬濃度超過了國家標準，可能存在水源污染問題，需要采取相應的處理措施。對這些數據的實時監測和分析使自來水廠能夠及時發現水質問題，并采取相應的措施來保障飲用水的安全和質量[3]。

2.2 地表水質量監測

水質自動監測技術可以對地表水中的各項參數進行實時監測。地表水包括河流、湖泊、水庫等，其中存在的污染物種類繁多，如溶解氧、氨氮、總氮、總磷、重金屬等，這些污染物的濃度和存在形態對水體的生態環境影響深遠。水質自動監測技術可以24小時不間斷監測地表水質量，及時反映水體的質量變化，為水環境保護決策提供實時、可靠的依據。

水質自動監測技術可以實現對污染源的有效監控。污染源是影響地表水質的主要因素，對其進行有效監控有利于控制污染物排放，保護地表水質。水質自動監測系統可以設置在重要的污染源出口，對污水進行實時監測，一旦發現污染物超標排放，可以立即發出報警，迅速采取控制措施，避免或減少對環境的破壞。

水質自動監測技術還可以幫助人們進行長期的水環境質量評價和預測。通過長期、系統的數據收集，可以了解地表水質的變化規律，評價環保政策的效果，預測未來水環境的變化趨勢，這對于科學制定水環境保護策略，有效預防和控制水環境污染具有重要意義。

例如，以某地區的河流水質監測為例，由于附近工業活動和農業排放，地表水質受到一定程度的污染，需要進行實時監測和評估。根據這些數據，相關人員可以進行水質分析，如若溶解氧濃度持續偏低，可能存在水體富營養化和生物氧化需求過高的問題，可能源于農業面源污染和有機廢水排放；而總氮和總磷濃度超過了相關標準，暗示了農業和城市排水對水質的影響；銅濃度超過了環境質量標準，可能與工業廢水排放有關。這些數據的實時監測和分析可以幫助相關部門和決策者了解地表水的實際狀況，并采取相應的措施來改善水質。

2.3 水庫水質的監測

水庫的水質監測需要考慮到水庫的特殊性。水庫是一個封閉或半封閉的水體，其水質狀況受到多種因素的影響，如入庫水質、水庫深度、氣候條件、生物活動等。水質自動監測技術可以根據需要，對水庫的不同深度和位置進行連續監測，獲取水庫水質的垂直和水平分布信息，這對于理解水庫的水環境過程，評估水庫的水質狀況具有重要價值。

水庫的水質監測也需要關注水庫的水量和水質動態變化。水庫的水量變化會影響水庫的水質狀況，如水庫蓄水量的增減會影響水體的溫度和溶解氧等參數。水質自動監測技術可以實時監測水庫的水量和水質參數，反映水庫水質的動態變化，為水庫的運行管理和決策提供依據。此外，水質自動監測技術還可以對水庫的潛在污染風險進行預警。水庫可能受到周邊農業、工業等活動的影響，產生污染風險。通過對水庫入庫水和庫內水質的實時監測，可以及時發現污染事件，發出預警信號，并采取相應的防治措施，有效保護水庫水質。

例如，以某水庫的水質監測為例，由于周邊農田排水和工業廢水排放等因素，水庫的水質受到了影響，需要進行實時監測。監測內容包括水溫、溶解氧、氨氮、總磷和總懸浮物等關鍵指標，具體數據如表1所示。

表1 水庫水質監測數據

根據以上數據，可以明確水庫水質現存問題。如若溶解氧濃度較低，可能是由于周邊農田排水中的有機物和底泥中的無氧分解引起的；氨氮和總磷濃度超過了相關標準，暗示了農業和工業廢水對水質的影響；總懸浮物的濃度較高，可能是由于河道侵蝕、土壤侵蝕等因素導致。相關人員需要結合實際數據采取相應的改善措施，例如，加強對農藥和化肥的使用管理，加強工業廢水的處理和排放監管，以減少污染物的輸入和水庫內部的富營養化現象。

2.4 排污口水質監測

基于現代信息技術和物聯網技術，水質自動監測系統能夠自動采集、傳輸和分析水質數據。傳感器、控制器、數據處理設備和通信設備的協同工作，使得監測過程全自動化，大大減少了人工干預的可能性和誤差，確保了數據的準確性和實時性。此外，自動化技術還能實現對監測設備的遠程控制和故障診斷，提高了設備的可靠性和維護效率。

排污口水質自動監測系統主要監測參數包括pH值、溶解氧、化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮、總磷、總氮、重金屬等指標。這些參數的變化情況能夠反映出污水的污染程度和污染物的種類，為污水處理和環境保護提供了重要依據[4]。

以某工業排污口的水質監測為例，該工業排污口位于某工業園區，因為排放的廢水含有高濃度的重金屬污染物，對周邊水環境造成了潛在的風險。因此，需要進行必要的水質監測，以確保水環境質量。具體數據如下表2。

表2 工業排污口水質監測數據

在分析數據時發現，COD濃度超過了排放標準，說明廢水中存在大量的有機污染物，對水環境有潛在的危害。氨氮濃度也超過了相關標準，可能源于廢水中的氨氮排放。此外，鎘和鉛的濃度也超過了環境質量標準，暗示了廢水中的重金屬污染?；趯嶋H問題，應采取必要的應對措施。例如，加強廢水處理設施的運維和監管，加強對重金屬污染的治理，并確保廢水排放符合相關標準。

3 水質自動監測技術在水環境保護中的優化策略

3.1 優化取水采樣功能

通過合理設計和改進取水采樣功能，可以提高采樣的準確性、代表性和效率，從而更好地了解水體的實際情況。首先，選擇適當的取水采樣設備和容器是確保采樣質量的重要因素。采樣設備應具備足夠的穩定性、耐腐蝕性和防污染性，以避免對采樣樣品的污染。采樣容器應符合相關標準，能夠保持樣品的完整性和原樣性，并能有效防止外部污染物的侵入；其次，確定合適的采樣頻率和時間，以獲取代表性的樣品。采樣頻率應根據水體特性和監測目的確定。對于具有季節性變化或突發事件的水體，可能需要增加采樣頻率。同時，根據水體特征和監測要求，選擇適當的采樣時間，以確保采樣樣品能夠準確反映水體的實際狀況；最后，選擇有效的采樣方法和技術，可以提高采樣效率和減少人為誤差。自動采樣技術，如自動采樣器或定時采樣裝置，可以實現預定時間和頻率的采樣，并減少人為因素對采樣過程的影響。同時，使用標準化的采樣方法和操作流程，能夠提高采樣的一致性和可比性。

3.2 強化數據傳輸管理

首先，建立穩定可靠的數據傳輸通道是強化數據傳輸管理的基礎。選擇合適的數據傳輸技術和網絡設備，確保數據傳輸的穩定性和安全性，這包括使用高速互聯網連接、專用數據傳輸線路或無線通信技術等，以確保數據能夠及時、準確地傳輸到目標系統或數據庫。

其次，制定嚴格的數據傳輸規范和協議是確保數據傳輸準確性的關鍵。制定統一的數據格式、命名規則和數據傳輸協議，確保不同設備和系統之間數據的一致性和兼容性。同時，建立完善的數據傳輸流程，明確責任和權限，以確保數據傳輸的規范性和可追溯性。

最后，建立完善的數據傳輸記錄和審計機制，確保數據傳輸過程的可追溯性和透明性。記錄數據傳輸的時間、來源、目標和傳輸狀態等關鍵信息，以便進行后續的審計和驗證。這可以幫助人們發現和糾正數據傳輸中的問題，并提供數據傳輸過程的可信度和可靠性。

4 結語

總之，水質自動監測技術在水環境保護中具有重要作用。通過掌握水質變化趨勢的相關數據，人們能夠全面了解水體的質量狀況，預測未來的變化趨勢，并評估環境保護措施的效果，這為相關人員制定科學的管理策略和決策提供了依據，為保護水資源和維護生態平衡助力，實現可持續發展的水環境保護目標。此外，相關人員應不斷推動水質自動監測技術的創新和應用，為構建美麗的水環境、共享清潔的水資源作出積極貢獻。