水質監測技術的應用
摘要：水質監測是水資源管理與保護的重要基礎，是保護水環境的重要手段。在新的世紀中，面對洪水威脅、水資源緊缺、水污染嚴重的現狀，我國的水質監測工作面臨著嶄新的內容。
關鍵字 ：水質 監測技術
我國水資源分布不平衡，水質型缺水問題嚴重，跨流域調水工程多，水資源的開發利用與保護都對水質監測提出了更高的要求，也使水質監測具有了更加特殊的意義：水權交易、國家間的水事磋商等也都離不開水質監測數據。
目前我國面臨的問題一是水質監測站點多以掌握地表水水資源質量功能為主，缺乏對地下水的監測和對大氣降水水質監測。二是水質監測站的總數少于水功能區的數量，不能反映全部水功能區的水質狀況。三是各級水質監測中心的采樣能力不足，監測頻率低，水質監測實驗室的監測儀器設備老化，大型分析儀器配備不平衡。四是機動監測能力不足，移動水質分析監測實驗室配備數量太少，現場監測能力低。五是自動水質監測站數量太少，缺乏自動測報能力，難以獲得重點水功能區主要水質監測的實時數據。
一、水質監測的關鍵是水質監測分析
1．先進的水質監測技術是實現水質監測目標的關鍵
隨著我國水質監測規劃的實施，要實現水質監測的目標，就必須采用先進的水質監測技術作為保障，對水質站網進行優化配置和合理布局，構建選用先進的水質監測儀器設備和技術裝備的水質監測實驗室、移動水質監測實驗室和自動水質監測站。在水質監測實施過程中，應該充分考慮我國的國情，從實際出發，實事求是，建立既能滿足當前水質監測工作要求，又留有超前發展冗余的水質監測系統結構。
2．國外現代化水質監測體系的發展現狀和趨勢
國外早期河流水系的水質監測方法是定時定點在河流的某些斷面取瞬時水樣，帶回實驗室分析，這種人工抽查式的監測方法不能及時、準確地獲得水質不斷變化的動態數據。為了盡早發現水質的異常變化，迅速作出下游水質污染預報，及時追蹤污染源，研究水的稀釋、自凈規律，國外在完善實驗室監測的同時，陸續發展了水質移動監測系統和自動監測系統。
水質移動監測系統以移動監測車為基本監測單元，以便攜水質實驗室和現場水質多參數分析儀為分析手段，以GPS全球衛星定位系統和GPRS/GSM無線數據通信裝置為信息載體，有效地解決了偏遠地區、水域水質監測的困難。
水質自動監測系統WQMS(Water Quality Monitoring System)以監測水質污染綜合指標及其某些特定項目為基礎，通過在一個水系或一個地區設置若干個有連續自動監測儀器的監測站，由一個中心站控制若干個子站，隨時對該區的水質污染狀況進行連續自動監測，形成一個連續自動監測系統。
水質自動監測系統是20世紀70年代發展起來的，在美國、英國、日本、荷蘭等國已有相當規模的應用，并被納入網絡化的“環境評價體系”和“自然災害防御體系”。一則可為綜合評價水功能區的水環境質量提供基礎性數據，二則可迅速發現突發性水質污染事故或天災，將水域異常水質情況、污染傳播源及影響規模通過系統的通信網絡傳至控制中心，為決策部門把握災害的性質狀態，從而制定災害的防治對策提供依據。
3．先進的監測技術要與先進的信息管理技術相結合
隨著科學技術的進步，水質監測技術迅速發展，儀器分析、計算機控制等現代化手段在水質監測中得到了廣泛應用。分析方法從分光光度法、電位法發展到原子吸收法、原子熒光光譜法、氣相色譜法和液相色譜法等；手動和半自動實驗方法、儀器也正逐步被計算機控制的自動監測、遙測裝置所代替。
然而，21世紀的水利水質監測任務是以流域或區域水環境為主要研究對象的系統化工程，水質監測技術僅僅是系統工程中的基礎組成部分，更為繁重的工作是將這些監測數據進行必要的信息化處理，構筑全國性的水質站網和監測信息中心，將各級監測中心的數據進行統計、分類和組合，建立水體分析模型綜合分析預測，為水資源的開發利用、優化調度和水環境的保護管理提供決策性的依據。
二、水利系統的水質監測綜合應用解決方案
從國家未來水資源開發、利用、保護和管理的長期政策來看，綜合應用解決方案既要能實現重點地區、重點水域和供水水源地的水質自動監測，提高監測信息數據傳輸和分析效率，又要能提高對突發、惡性水質污染事故的預警預報及快速反應能力。綜合應用解決方案是集成方案，牽涉到軟件系統的構架和硬件系統的建設兩個方面。
1．監測系統的軟件構架——水資源質量評價系統
水利水質監測數據歷史長久、樣本代表性典型、系統完整、水量水質配套、數據準確可靠、資料可比的水環境監測信息體系，為國家、水行政主管部門依法行政、實施監督管理、做好水資源保護提供科學依據和技術支撐。如何將現有條件下的水環境水質監測系統得到的實時、巨量的監測數據及時、有效地采集、存儲、分析、報告、預測、公布，使之真正成為國家、水行政主管部門決策的參考量值、執法的依據、管理的標準，這已成為水文部門的當務之急。
安恒公司提出以水環境質量評價標準為核心，應用當今最先進的Intemet技術,GIS技術，基于Microsoft的XML語言，在Microsoft.net的服務平臺上，以WEBGIS為應用，將地理信息系統的空間圖形與水環境評價屬性數據有機結合，對各層空間信息、屬性數據進行自動采集、實時傳輸、分類存儲、更新顯示、分析評價、有效管理、報告和發布，并形成可視化的生動表達形式和調度顯示系統的全國水環境管理信息系統，這一管理信息系統主要針對各流域的水環境信息進行管理，特點是覆蓋面廣，運行費用低，安全、穩定，可擴充性強，業務操作簡捷，日常運行維護簡便，上傳數據及時，通信設備無需投資，報告、發布電信化，分析評價自動化、可視化，管理正規科學、有序。
2．監測系統的硬件構架——立體化監測解決方案
立體化的監測解決方案由實驗室、移動和自動監測三部分組成。
(1)實驗宣監測解決方案
實驗室是四級監測體系中進行日常水質分析工作的基本單位，由于長期以來各地域經濟發展水平不平衡，標準不統一。因此，實驗室的建設規模和發展程度也很不平衡，為使監測數據具有可比性、規范性和統一性，有必要根據國家和水利行業的有關標準，建立和不斷完善應用技術相當的標準化實驗室，配備以常規監測參數為主，如：Hach公司出品的pH、COD、BOD、氨氮、總磷和微生物等實驗室快速自動分析儀，并結合地方水質特點輔以特殊的監測儀器，如：砷、硒、汞、揮發酚等分析設備。通過標準化的“水環境監測樣品管理和質量控制系統”，進行日常的水質參數分析。典型應用有由中國婦女發展基金會主持的“大地之愛母親水窖”工程的配套項目——水質衛生安全監測體系。
(2)應急移動監測解決方案
2003年以來，黃河流域陸續發生了蘭州油污染和黃河潼關段水質異常事件，為應對和預防重大流域的突發性水污染事故和災害，建立起相應的移動監測系統。系統由現代化的移動監測車、便攜水質分析儀、自動采樣器、圖像采集和移動通信設備等構成。利用攜帶方便的水質分析儀器現場迅速監測基本污染物質，采錄污染現場，并通過GPRS／GSM移動通信設備及時將第一手資料回傳至上級部門和信息管理中心。同時自動采集樣品，進行恒溫貯藏，以備在實驗室進行進一步分析之用。在首次5000萬t晉水東調進京的水質臨測過程中，便攜式水質監測儀器Hydmlab Data,sonde
(3)自動站監測解決方案
自動水質監測站連續或間歇地實時監控河流、江河口、湖泊、沿海、地下水監測井、排污口水質狀況，為水質監控提供完整的自動在線解決方案：整套系統由水質采樣裝置、預處理裝置、自動監測儀器、輔助裝置、控制系統、數據采集和傳輸系統組成。采用先進的Wiahws操作軟件，監控記錄水質的物理、化學、生物的變量參數，并通過網關將信息實時反饋到水利部水質監測中心，監測中心也可通過公眾電話網絡/PSIT專線、GSM／GPRS無線通信網采集數據和實現系統的遠程控制。
3．結論
現代化、信息化、系統化的水質監測體系日益提上議事日程，我們認為在現有的四級水質監測體系下，以提高水質監測技術的現代化、標準化以及管理制度化的水平為目標，逐步建立起實驗室、移動監測和自動監測相結合的立體化監測模式，并統一在水利部水質監測中心之下，可以有效全面的解決我國可持續發展過程中所面臨的水質監測問題。
參考資料：
1. 李怡庭．全國水質監測規劃概述．中國水利，2003．7B，
2. 吳燦幫，費龍．現代環境監測技術．北京：中國環境科學出版社.
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