摘要：水質(zhì)監(jiān)測是水資源管理與保護的重要基礎(chǔ)，是保護水環(huán)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(xiàn)狀，我國的水質(zhì)監(jiān)測工作面臨著嶄新的內(nèi)容。

關(guān)鍵字 ：水質(zhì) 監(jiān)測技術(shù)

我國水資源分布不平衡，水質(zhì)型缺水問題嚴重，跨流域調(diào)水工程多，水資源的開發(fā)利用與保護都對水質(zhì)監(jiān)測提出了更高的要求，也使水質(zhì)監(jiān)測具有了更加特殊的意義：水權(quán)交易、國家間的水事磋商等也都離不開水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

目前我國面臨的問題一是水質(zhì)監(jiān)測站點多以掌握地表水水資源質(zhì)量功能為主，缺乏對地下水的監(jiān)測和對大氣降水水質(zhì)監(jiān)測。二是水質(zhì)監(jiān)測站的總數(shù)少于水功能區(qū)的數(shù)量，不能反映全部水功能區(qū)的水質(zhì)狀況。三是各級水質(zhì)監(jiān)測中心的采樣能力不足，監(jiān)測頻率低，水質(zhì)監(jiān)測實驗室的監(jiān)測儀器設備老化，大型分析儀器配備不平衡。四是機動監(jiān)測能力不足，移動水質(zhì)分析監(jiān)測實驗室配備數(shù)量太少，現(xiàn)場監(jiān)測能力低。五是自動水質(zhì)監(jiān)測站數(shù)量太少，缺乏自動測報能力，難以獲得重點水功能區(qū)主要水質(zhì)監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)。

一、水質(zhì)監(jiān)測的關(guān)鍵是水質(zhì)監(jiān)測分析

1．先進的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)是實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測目標的關(guān)鍵

隨著我國水質(zhì)監(jiān)測規(guī)劃的實施，要實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測的目標，就必須采用先進的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)作為保障，對水質(zhì)站網(wǎng)進行優(yōu)化配置和合理布局，構(gòu)建選用先進的水質(zhì)監(jiān)測儀器設備和技術(shù)裝備的水質(zhì)監(jiān)測實驗室、移動水質(zhì)監(jiān)測實驗室和自動水質(zhì)監(jiān)測站。在水質(zhì)監(jiān)測實施過程中，應該充分考慮我國的國情，從實際出發(fā)，實事求是，建立既能滿足當前水質(zhì)監(jiān)測工作要求，又留有超前發(fā)展冗余的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2．國外現(xiàn)代化水質(zhì)監(jiān)測體系的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

國外早期河流水系的水質(zhì)監(jiān)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(jiān)測方法不能及時、準確地獲得水質(zhì)不斷變化的動態(tài)數(shù)據(jù)。為了盡早發(fā)現(xiàn)水質(zhì)的異常變化，迅速作出下游水質(zhì)污染預報，及時追蹤污染源，研究水的稀釋、自凈規(guī)律，國外在完善實驗室監(jiān)測的同時，陸續(xù)發(fā)展了水質(zhì)移動監(jiān)測系統(tǒng)和自動監(jiān)測系統(tǒng)。

水質(zhì)移動監(jiān)測系統(tǒng)以移動監(jiān)測車為基本監(jiān)測單元，以便攜水質(zhì)實驗室和現(xiàn)場水質(zhì)多參數(shù)分析儀為分析手段，以GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和GPRS/GSM無線數(shù)據(jù)通信裝置為信息載體，有效地解決了偏遠地區(qū)、水域水質(zhì)監(jiān)測的困難。

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)WQMS(Water Quality Monitoring System)以監(jiān)測水質(zhì)污染綜合指標及其某些特定項目為基礎(chǔ)，通過在一個水系或一個地區(qū)設置若干個有連續(xù)自動監(jiān)測儀器的監(jiān)測站，由一個中心站控制若干個子站，隨時對該區(qū)的水質(zhì)污染狀況進行連續(xù)自動監(jiān)測，形成一個連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)。

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)是20世紀70年代發(fā)展起來的，在美國、英國、日本、荷蘭等國已有相當規(guī)模的應用，并被納入網(wǎng)絡化的“環(huán)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(qū)的水環(huán)境質(zhì)量提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，二則可迅速發(fā)現(xiàn)突發(fā)性水質(zhì)污染事故或天災，將水域異常水質(zhì)情況、污染傳播源及影響規(guī)模通過系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡傳至控制中心，為決策部門把握災害的性質(zhì)狀態(tài)，從而制定災害的防治對策提供依據(jù)。

3．先進的監(jiān)測技術(shù)要與先進的信息管理技術(shù)相結(jié)合

隨著科學技術(shù)的進步，水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)迅速發(fā)展，儀器分析、計算機控制等現(xiàn)代化手段在水質(zhì)監(jiān)測中得到了廣泛應用。分析方法從分光光度法、電位法發(fā)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(jiān)測、遙測裝置所代替。

然而，21世紀的水利水質(zhì)監(jiān)測任務是以流域或區(qū)域水環(huán)境為主要研究對象的系統(tǒng)化工程，水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)僅僅是系統(tǒng)工程中的基礎(chǔ)組成部分，更為繁重的工作是將這些監(jiān)測數(shù)據(jù)進行必要的信息化處理，構(gòu)筑全國性的水質(zhì)站網(wǎng)和監(jiān)測信息中心，將各級監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)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(fā)利用、優(yōu)化調(diào)度和水環(huán)境的保護管理提供決策性的依據(jù)。

二、水利系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測綜合應用解決方案

從國家未來水資源開發(fā)、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(xiàn)重點地區(qū)、重點水域和供水水源地的水質(zhì)自動監(jiān)測，提高監(jiān)測信息數(shù)據(jù)傳輸和分析效率，又要能提高對突發(fā)、惡性水質(zhì)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(tǒng)的構(gòu)架和硬件系統(tǒng)的建設兩個方面。

  1．監(jiān)測系統(tǒng)的軟件構(gòu)架——水資源質(zhì)量評價系統(tǒng)

 在諸多的水環(huán)境狀況的要素中，首先要客觀、科學、公正地監(jiān)測、評價水資源質(zhì)量這個首要表征，同時做到水質(zhì)水量同步監(jiān)測、資料配套。其次，根據(jù)社會需要，采用多樣方式面向社會展開全方位服務。

水利水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)歷史長久、樣本代表性典型、系統(tǒng)完整、水量水質(zhì)配套、數(shù)據(jù)準確可靠、資料可比的水環(huán)境監(jiān)測信息體系，為國家、水行政主管部門依法行政、實施監(jiān)督管理、做好水資源保護提供科學依據(jù)和技術(shù)支撐。如何將現(xiàn)有條件下的水環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)得到的實時、巨量的監(jiān)測數(shù)據(jù)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(zhí)法的依據(jù)、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(huán)境質(zhì)量評價標準為核心，應用當今最先進的Intemet技術(shù),GIS技術(shù)，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(tǒng)的空間圖形與水環(huán)境評價屬性數(shù)據(jù)有機結(jié)合，對各層空間信息、屬性數(shù)據(jù)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(fā)布，并形成可視化的生動表達形式和調(diào)度顯示系統(tǒng)的全國水環(huán)境管理信息系統(tǒng)，這一管理信息系統(tǒng)主要針對各流域的水環(huán)境信息進行管理，特點是覆蓋面廣，運行費用低，安全、穩(wěn)定，可擴充性強，業(yè)務操作簡捷，日常運行維護簡便，上傳數(shù)據(jù)及時，通信設備無需投資，報告、發(fā)布電信化，分析評價自動化、可視化，管理正規(guī)科學、有序。

2．監(jiān)測系統(tǒng)的硬件構(gòu)架——立體化監(jiān)測解決方案

立體化的監(jiān)測解決方案由實驗室、移動和自動監(jiān)測三部分組成。

(1)實驗宣監(jiān)測解決方案

實驗室是四級監(jiān)測體系中進行日常水質(zhì)分析工作的基本單位，由于長期以來各地域經(jīng)濟發(fā)展水平不平衡，標準不統(tǒng)一。因此，實驗室的建設規(guī)模和發(fā)展程度也很不平衡，為使監(jiān)測數(shù)據(jù)具有可比性、規(guī)范性和統(tǒng)一性，有必要根據(jù)國家和水利行業(yè)的有關(guān)標準，建立和不斷完善應用技術(shù)相當?shù)臉藴驶瘜嶒炇?，配備以常?guī)監(jiān)測參數(shù)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(jié)合地方水質(zhì)特點輔以特殊的監(jiān)測儀器，如：砷、硒、汞、揮發(fā)酚等分析設備。通過標準化的“水環(huán)境監(jiān)測樣品管理和質(zhì)量控制系統(tǒng)”，進行日常的水質(zhì)參數(shù)分析。典型應用有由中國婦女發(fā)展基金會主持的“大地之愛母親水窖”工程的配套項目——水質(zhì)衛(wèi)生安全監(jiān)測體系。

(2)應急移動監(jiān)測解決方案

2003年以來，黃河流域陸續(xù)發(fā)生了蘭州油污染和黃河潼關(guān)段水質(zhì)異常事件，為應對和預防重大流域的突發(fā)性水污染事故和災害，建立起相應的移動監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)由現(xiàn)代化的移動監(jiān)測車、便攜水質(zhì)分析儀、自動采樣器、圖像采集和移動通信設備等構(gòu)成。利用攜帶方便的水質(zhì)分析儀器現(xiàn)場迅速監(jiān)測基本污染物質(zhì)，采錄污染現(xiàn)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(diào)進京的水質(zhì)臨測過程中，便攜式水質(zhì)監(jiān)測儀器Hydmlab Data,sonde 4a初步顯示了移動監(jiān)測的優(yōu)越性，在晉水進京沿途的5個監(jiān)測點進行了連續(xù)監(jiān)測，現(xiàn)場數(shù)據(jù)及時反饋回北京的監(jiān)測中心，為緩解首都的水危機提供了安全保障。

(3)自動站監(jiān)測解決方案

自動水質(zhì)監(jiān)測站連續(xù)或間歇地實時監(jiān)控河流、江河口、湖泊、沿海、地下水監(jiān)測井、排污口水質(zhì)狀況，為水質(zhì)監(jiān)控提供完整的自動在線解決方案：整套系統(tǒng)由水質(zhì)采樣裝置、預處理裝置、自動監(jiān)測儀器、輔助裝置、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)組成。采用先進的Wiahws操作軟件，監(jiān)控記錄水質(zhì)的物理、化學、生物的變量參數(shù)，并通過網(wǎng)關(guān)將信息實時反饋到水利部水質(zhì)監(jiān)測中心，監(jiān)測中心也可通過公眾電話網(wǎng)絡/PSIT專線、GSM／GPRS無線通信網(wǎng)采集數(shù)據(jù)和實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程控制。

3．結(jié)論

現(xiàn)代化、信息化、系統(tǒng)化的水質(zhì)監(jiān)測體系日益提上議事日程，我們認為在現(xiàn)有的四級水質(zhì)監(jiān)測體系下，以提高水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)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(jiān)測和自動監(jiān)測相結(jié)合的立體化監(jiān)測模式，并統(tǒng)一在水利部水質(zhì)監(jiān)測中心之下，可以有效全面的解決我國可持續(xù)發(fā)展過程中所面臨的水質(zhì)監(jiān)測問題。

參考資料：

1.  李怡庭．全國水質(zhì)監(jiān)測規(guī)劃概述．中國水利，2003．7B，

2.  吳燦幫，費龍．現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測技術(shù)．北京：中國環(huán)境科學出版社.

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