水質監測對水環境的保護作用研究

王 蕾

(青島市生態環境局萊西分局 山東青島 266600）

引言

水是人類生存和發展的基礎，而水質的好壞直接關系到人民群眾的健康和經濟社會的可持續發展。隨著工業化、城市化的快速發展，水環境污染問題日益突出。因此，建立完善的水質監測體系，科學評估水質狀況，對于保護水環境、實現可持續發展具有重要意義。

1 水質監測的概念

水質監測是指對水體的物理、化學和生物學特性進行定量和定性分析以評估其健康狀況的過程，是確保飲用水、環境水和工業用水符合安全標準的重要手段之一。水質監測的目的是檢測和監測水中的各種污染物，包括有機物、無機物、懸浮物、微生物等，并評估其對水質的影響。它通常涉及采集水樣、進行實驗室測試和數據分析，以了解水體的各項指標，如pH、溶解氧、濁度、溫度、營養物質含量和微生物污染等。水質監測可應用于各種領域，包括飲用水供應、水處理廠、河流湖泊保護、水產養殖、游泳池管理等。通過定期監測水質，可以及早發現并解決水體污染問題，保障人類健康和生態環境的持續發展。現代水質監測通常結合了傳感器技術、自動化設備和遠程監控系統，使監測更加高效和準確。此外，相關部門和組織也會建立水質標準和監測網絡，以確保水質數據的可靠性和公正性。

2 我國水污染現狀

在我國水污染是一個長期存在且仍然嚴峻的問題。國內水污染源主要包括工業廢水排放、農業面源污染、生活污水排放、水資源過度開采、水生態環境破壞5 個方面。

2.1 工業廢水排放

工業生產過程中的廢水排放是水污染的主要來源之一。一些工廠和企業未能有效處理廢水，導致大量有毒有害物質進入水體，對水質造成嚴重影響。

2.2 農業面源污染

農業活動中的農藥、化肥和畜禽養殖廢棄物等，通過農田徑流和地下水滲漏，進入河流和湖泊，引發了農業面源污染。這種污染嚴重影響水體的生態平衡，并且在一定程度上危害人類健康。

2.3 生活污水排放

城市和鄉村的生活污水包括家庭污水、醫療廢水和鄉村生活污水3 種，由于缺乏適當的污水處理設施，這些污水直接或間接排入水體，其中的有機物、細菌和營養物質會對水體質量產生負面影響，對城市和鄉村水環境造成危害。

2.4 水資源過度開采

社會經濟的發展使得水資源需求急劇增加，導致一些地區對地下水和河流水過度開采，不僅造成了地下水位下降，還引發了水體富營養化、水源枯竭和生態系統退化等問題。

2.5 水生態環境破壞

水污染直接威脅著生物多樣性和生態系統的健康。水體中的污染物會對水生動植物造成毒害，破壞生態鏈條，導致生物滅絕、生態系統失衡等問題[1]。為了改善國內水污染現狀，我國政府采取了包括建設污水處理廠、加強環保法規的執行、限制工業排污、推廣農業面源污染治理技術等一系列措施，但依然無法徹底解決水污染的問題。因此，要想徹底解決水污染問題，仍需全社會的共同努力和長期持續的治理工作。

3 水質監測對水環境保護的作用

水質監測對水環境保護具有重要意義，主要體現在早期預警和及時響應、確保飲用水安全、生態環境保護、指導水污染治理、提高公眾意識和參與度5 個方面。

3.1 早期預警和及時響應

水質監測可以幫助各方及早發現水體污染問題，預警潛在的風險，及時采取必要的措施應對。通過監測水體中的指標和參數，可以實時了解水質狀況，對水質異常情況及時診斷和處理，避免水污染事故的發生，最大限度地保護水環境。

3.2 確保飲用水安全

水質監測是保障飲用水安全的基礎。通過監測和評估水源地、水處理廠、供水管網中的水質，能夠及時發現潛在的污染源和問題，并可及時采取適當的凈化和處理措施，確保向居民提供安全、清潔的飲用水資源。

3.3 生態環境保護

水質是維持水生態系統健康的要素之一。通過水質監測，可以及時發現并評估水體中的污染物濃度和種類，以及污染物對水生生物生存和繁衍產生的影響，保障水生態系統的穩定，保護生物多樣性。

3.4 指導水污染治理

水質監測提供了科學數據支持，為水污染治理提供指導。通過了解水體的污染狀況、污染源和傳輸途徑等信息，可以制定相應的治理措施和政策，并評估其效果。水質監測結果可用于制定環境保護法規和標準，推動污染源減排和水環境保護工作的開展。

3.5 提高公眾意識和參與度

水質監測結果可用于公眾教育和宣傳，增強公眾對水環境保護的意識和重視程度。公眾可以通過了解水質監測數據，認識到自身行為對水環境的影響，從而更積極地參與到水污染防治工作中，共同促進水環境的保護和可持續利用。

4 水質監測的流程與方法

4.1 流程

水質監測的流程通常包括目標確定、采樣計劃制定、采樣、樣品保存和運輸、實驗室分析、數據處理和分析、結果報告和溝通7 個步驟。

4.1.1 目標確定

明確水質監測的目的和范圍，確定監測的地點、頻率和監測指標。

4.1.2 采樣計劃制定

設計合理的采樣計劃，包括采樣點的選擇、采樣時間和頻率等。確保采樣具有代表性，并盡量減少人為因素對結果的影響。

4.1.3 采樣

按照采樣計劃進行水樣采集。采樣過程要注意避免污染，使用干凈的采樣器具，采集足夠數量的樣品以進行分析。

4.1.4 樣品保存和運輸

采集的水樣需要妥善保存并正確運輸至實驗室進行分析。確保樣品在運輸過程中不被污染、降解或改變特性。

4.1.5 實驗室分析

將采集的水樣送往專業實驗室進行分析。根據監測目的和指標，進行物理、化學和生物學方面的分析，如pH、溶解氧、懸浮物、營養物質、重金屬、有機污染物等的測定[2]。

4.1.6 數據處理和分析

對實驗室得到的數據進行處理和分析。比較監測結果與水質標準或指標，評估水體的質量狀況，判斷是否存在污染問題，并進行趨勢分析。

4.1.7 結果報告和溝通

將監測結果整理成報告，向相關部門、機構或公眾進行報告和溝通。提供合適的建議和措施，推動水環境保護工作的開展。

4.2 方法

水質監測的方法多種多樣，根據監測目的和監測指標的不同，可以選擇適合的方法進行分析和評估。常見的水質監測方法有6 種，即現場測量法、標準方法、物理化學分析、生物學監測、分子生物學技術、現代分析儀器方法。

4.2.1 現場測量法

現場測量是一種快速、實時獲得水質數據的方法。它可以使用便攜式儀器對水樣進行直接測量，如溫度、pH、溶解氧、電導率、濁度等。現場測量法適用于需要迅速獲得結果或進行現場監測的情況。

4.2.2 標準方法

標準方法是由相關機構或國家制定的用于水質監測的統一規范和程序。這些方法經過驗證和標準化，具有較高的可信度和準確性。常見的標準方法包括美國公共衛生協會（APHA）的標準方法、歐洲聯盟的EN 標準等[3]。

4.2.3 物理化學分析

物理化學分析方法用于測量水樣中的各種物理和化學指標，如溫度、pH、溶解氧、電導率、濁度、總溶解固體（TDS）、溶解性無機物、營養物質（氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽等）、重金屬離子等。常用的方法包括光譜分析、電化學分析、原子吸收光譜等[4]。

4.2.4 生物學監測

生物學監測方法通過觀察和評估水體中的生物指標來反映水質狀況。如，通過測定水中浮游植物、浮游動物、底棲動物、魚類等水生生物的種類和數量來評估水體的富營養化程度及生態系統狀況[5]。

4.2.5 分子生物學技術

分子生物學技術可以應用于水質監測中的微生物檢測和污染源溯源等方面。如，聚合酶鏈式反應（PCR）和實時熒光定量PCR 可以用于檢測細菌、病毒和寄生蟲等微生物污染物；DNA 條形碼技術可以用于魚類和底棲動物物種鑒定等[6]。

4.2.6 現代分析儀器方法

現代分析儀器技術的發展使得水質分析更加精確和高效。如，質譜儀、色譜儀、氣相/液相色譜質譜聯用儀（GC-MS、LC-MS）等可以用于檢測和分析水樣中的有機污染物（農藥、獸藥、揮發性有機化合物等）[7]。

5 水質監測質量控制措施

5.1 現場質量控制

現場質量控制是水質監測中的關鍵環節，需要嚴格遵循標準操作程序和質量控制要求以確保準確性和可靠性。在取樣和監測過程中，保持現場衛生至關重要，包括保持工作區域整潔,使用清潔的工具和設備，并定期清潔現場以防止污染。此外，避免交叉污染也非常重要，如避免不同樣品之間的污染以及凈、污樣品之間的接觸。正確使用采樣設備，選擇適當的采樣器具，掌握正確的采樣技術和采樣深度，確保樣品在采集過程中不受污染。通過遵守這些現場質量控制要求，可以最大程度地減少人為誤差和樣品污染，確保所得監測數據的準確性和可靠性。

5.2 樣品保存和處理

在樣品保存過程中，需要注意避免污染和樣品變質。首先，合理選擇保存溫度十分重要，根據不同樣品的特性，選擇適當的溫度來進行保存，如某些樣品可能需要低溫保存以防止微生物生長或化學反應的發生。其次，選擇合適的保存容器非常關鍵，應選用無污染、密封良好的容器，以防外部污染物的進入。最后，控制保存時間，盡量縮短樣品保存的時間，以減少樣品中化學和生物變化的可能性。此外，保持樣品的原始特性也是樣品保存和處理過程中的重要目標，需要避免樣品在保存過程中發生混合或分層現象，避免樣品受到振蕩或劇烈搖動，以確保樣品的均勻性和穩定性。

5.3 并行樣品和重復測量

并行樣品采集指同時采集多個同一類型的樣品，以確保樣品的代表性和一致性。通過取多個并行樣品，可以減少樣品差異對監測結果的影響，從而提高結果的可靠性。另外，重復測量也是一種驗證分析準確性和結果一致性的有效方法，通過對同一樣品進行多次測量，可以評估測量結果之間的偏差和變異程度，若各次測量結果接近且變異較小，則可以認為監測結果具有較高的可靠性和一致性。并行樣品采集和重復測量的使用可以幫助排除實驗誤差、設備誤差或操作誤差等因素對監測結果的影響[8]。通過這些措施，可以提高水質監測數據的準確性，提供更可靠的信息用于評估水質狀況并制定相應的控制措施。

5.4 質量控制數據分析

在水質監測中，對監測數據進行質量控制數據分析是確保數據合理性和一致性的重要步驟，這種分析包括檢查異常值、比對歷史數據和計算相對偏差[9]。首先，檢查異常值是識別和排除可能存在的異常數據的關鍵步驟。通過監測數據與正常范圍或預期結果的比較，可以識別超出范圍或與歷史數據明顯不符的異常值。這些異常值可能由于實驗誤差、設備問題或操作錯誤等原因引起，需要進一步檢查、驗證和處理。其次，比對歷史數據也是質量控制數據分析的重要環節。將當前監測數據與歷史數據進行比對，可以評估數據的一致性和變化趨勢。通過比對，可以發現數據的長期趨勢以及可能存在的周期性變化或季節性變化，從而判斷數據是否符合正常變化規律。最后，計算相對偏差是一種常用的質量控制指標。通過計算當前監測數據與歷史數據之間的相對偏差，可以評估數據的穩定性和一致性，較小的相對偏差表明數據的一致性較好，而較大的相對偏差可能需要進一步檢查和分析。

6 水質監測未來發展展望

隨著信息技術的發展，水質監測在未來將會朝著自動化和實時監測、多參數監測、數據集成和分析、智能決策支持、精細化監管和治理、公眾參與和透明度提升等方向發展。

6.1 自動化和實時監測

隨著技術的不斷進步，水質監測將更加自動化和實時化。傳感器和數據采集設備的發展將使得監測過程更加高效、準確，并且可以實時獲取監測數據。這將有助于快速發現水環境異常情況并及時采取措施。

6.2 多參數監測

傳統的水質監測通常只關注少數幾個參數，如水體中的溶解氧、pH、氨氮等。未來水質監測將會越來越多元化，涵蓋更多關鍵參數，如重金屬、有機物污染物、微塑料等，以全面評估水質狀況。

6.3 數據集成和分析

未來水質監測將注重數據的集成和分析。通過整合不同來源的監測數據，如傳感器數據、衛星遙感數據、社區監測數據等，結合人工智能和大數據分析技術，可以更好地理解水環境的復雜性、趨勢和影響因素。

6.4 智能決策支持

基于數據集成和分析，未來水質監測將提供更多智能化的決策支持。通過模型預測、風險評估等技術，可以提供針對性的建議和措施，幫助決策者進行科學決策，有效管理和保護水環境。

6.5 精細化監管和治理

未來水質監測將趨向于精細化監管和治理。基于實時監測數據和綜合分析結果，可以實現對不同水域、水體的差異化管理，制定有針對性的保護措施和管理策略。

6.6 公眾參與和透明度提升

未來水質監測會加大鼓勵公眾的參與，并加強信息的透明度。公眾可以通過手機應用、在線平臺等方式獲取水質監測數據，提高對水環境質量的關注度，并與政府和相關機構共同參與水環境保護行動。同時，水質監測在未來將會更加智能化、全面化和精細化。技術的發展將為水環境保護提供更好的支持，促進水資源管理和保護工作的可持續開展。

結語

水質監測作為水環境保護的重要手段，發揮著至關重要的作用。通過監測水體中的污染物質、生物指標和物理化學參數，可以及時發現和評估水環境的變化情況，并為制定合理的環境保護政策和措施提供科學依據。同時，加強水質監測還能夠促進公眾對水環境問題的關注和參與，形成全社會共同參與保護水環境的合力。因此，必須認識到水質監測的重要性，并采取有效措施，加強水質監測工作，為水環境的保護作出積極貢獻。