水质监测技术的现状与发展趋势

卫芸(甘肃省水环境监测中心，甘肃 兰州 730000)

0 引言

甘肃省作为干旱半干旱代表区域之一，受其水资源特征的影响，水环境面临的问题较多。比如，甘肃省省内大部分地区降雨量偏少，河流年径流量丰枯变化大，受地形地貌、水文地质、经济发展状况以及供水条件等因素的影响，水环境承载能力小。

在河流、水库等水体现场开展水质监测可以更及时、准确地反映出水质的真实情况，能够帮助相应的水资源管理提供有效地应对措施，从而防止水体的进一步恶化，改善具有多个复杂水环境问题的地区实施水资源管理。因此，水质现场监测技术的研究具有非常重要的意义。鉴于此，文章就水质现场监测技术的现状与发展趋势展开探讨，以期为相关工作起到参考作用[1]。

1 水质监测的意义

水质监测指对水体中污染物的浓度、种类以及变化趋势进行监测，并对水体状况进行综合评价。目前水质监测的主要监测项目分为以下三个种类：一种是感官物理指标，比如色度、浑浊度、悬浮物等，可以对水体进行简单的定性描述；一种是化学类水质指标，如化学需氧量、砷、氰、铬、铅、汞等可以定性的对水体内有机化合物在微生物作用下耗氧程度和水体中的离子含量等指标进行定量说明；还有一类是生物性指标，如粪大肠菌群等指标可以判断水体污染的来源和安全程度。为了能够对湖泊和江河的水质状况进行客观的评价，除去以上水质监测项目之外，还需要测定流量。水质监测是水资料保护和管理的关键基础，是对水环境进行评价的关键指标[2]。

虽然中国水资源丰富，但是随着城镇化步伐的加快，饮水健康用水自由等问题已经成为制约我国实现全面小康的重要因素之一。因此，实施水质现场监测，及时准确地了解水质具有重要意义。甘肃省存在着水资源分布不均匀的现象，并且水质型缺水问题严重。对于水质监测工作而言，准确、及时、全面地反映水质现状，为水环境管理、河长制工作等提供科学依据显得尤为重要。根据2020年，甘肃省水资源公报公布的数据，自产地表水资源量398.89亿m3，地下水资源量158.21亿m3，扣除与地表水重复的地下水计算量11.99亿m3，水资源总量为410.88亿m3；全省供水总量109.89亿m3，用水总量109.89亿m3，经济社会用水量103.34亿m3，耗水总量70.20亿m3，耗水率67.9%[3]。

当前，甘肃省水环境监测主要面临以下问题：

(1)大多数水质监测站点都是以掌握地表水水资源的质量为主，大气降水水质的监测以及对地下水的监测频次较低。

(2)水功能区的数量比水质监测点的总数多，水质自动监测站数量偏少，部分重要指标缺少自动监测的能力，无法将全部水功能区的水质反映出来。

(3)河西等地广人稀的地区采样点分散，采样方面存在路途遥远，采集样品花费时间多，无法保证将样品及时送至实验室开展检测，准确真实反映水体的污染状况。

(4)甘肃省的水质监测实验室大型仪器设备配置不全，已有仪器设备存在技术档次低、性能不稳定、故障率高等问题，移动监测的水质分析设备数量不足，现场监测率低下[4]。

2 水质现场监测技术现状

2.1 监测点位的布设与技术规范要求的差距

断面垂线、采样断面以及采样点的布设都是地表水监测点布设的主要内容。目前，甘肃省内地形地貌多样，具有如平川、河山地、高原、沙漠、戈壁交错分布的特点，一些监测断面的布设无法满足技术规范的要求。比如一些需要布设监测点的河流，因路途崎岖遥远造成采集后的样品不具有代表性，即便布设了监测点也是无法准确反应当地的水质状况的。又比如有些拟监测的站点其河流水流量变化大，因此该站点是否需要布设监测点，其必要性存在变化[5]。

2.2 样品的采集、保存及运输方法

(1)不同的采集样品的方式也就决定了监测结果的价值。采样点距离河岸远近、因季节及上游水库泄洪等因素引起的水量变化、采样深度的变化，甚至采样工具的选择等都会对样品的检测结果造成影响。目前，由于采样设备局限、无采样船等客观条件的限制，造成部分采样点不能实现中泓取水。

(2)样品的运输以及保存。在选择样品存储的材质时，不仅要选择满足技术条件规定的材质，还需要重点关注样品容器采集前的洗涤方法。同时，应按照正确的样品存储要求分装水样，甚至一些检测项目应根据技术标准规范将样品放置于冷藏设备之中进行保存。目前，甘肃省的一些站点仍然无法实现冷藏运输样品，导致采集运输到分析检测实验室的水样代表性变差明显[6]。

2.3 水质现场监测

目前，受经济条件所限，甘肃省仅能对水温、浊度、pH值、电导率、悬浮物、溶解氧等项目开展现场检测，项目类别有限，仍不能满足准确反映水体的水质状况的需要。同时，设备精密度不够，若没能在现场开展校准工作，现场监测仪器设备的使用也影响着检测结果的准确性。

3 水质监测技术的发展

3.1 发展趋势

对水体开展水质监测后，检测技术随着科学技术的发展不断在改变和提高，从起初的实验室仪器分析检测以及手工采样，逐渐朝着智能化、自动化、集成化以及网络化的方向发展。开展水质监测工作的领域也从不借助仪器设备人工检测方法逐渐向全线仪器设备人工不参与的方向拓展，监测覆盖面从小向大拓展，监测工具也开始朝着不局限于物理化学基础开始融合生物甚至地理数学的多学科融合方向进行发展[7]。

3.2 发展重点

(1)排入水体污染源的在线监测仪器。由于水体中的污染主要来源是大量不达标废污水的集中排放，因此对各个入河排污口的排放量及废污水中主要污染指标进行准确监测对河流湖库水体保持健康状态有重要意义。因人工取样过程中，不能准确计算排污口的入河量，且存在长距离运输影响检测结果等困难，水质自动化监测技术在污染物入河前的实时监测很有必要。尤其是对排污口实现不间断的水量和污染物指标如氨氮和COD项目监测，更更加直观的反映排污口问题，明确污水排放变化有助于更加准确的评价水体环境[8]。

(2)水质自动监测系统。目前，已有的在线水质自动监测大多使用的是现代传感技术和计算机自动控制技术相结合的方法，以此来传输实时监视数据以及达到远程控制数据的效果，在开展该项工作的过程中，监测体系具备更好的时效性，能够短时间内及时将监测数据传输建设及监督部门，让管理者更好地获取水体的实时水质信息。同时，还能够完成自动恢复、智能诊断功能，以此来有效保障监测数据的完整性[9]。

(3)便携式的应急监测仪器。中国便携的水质监测仪器设备在向精细化精准化转换，某单一指标的便携式仪器设备，如：溶解氧测定仪、便携式重金属监测仪等设备可以准确快速地用在突发性的水污染事故监测工作中。这类监测设备具有校准快捷、方便携带和检测快速等优点，能够将其于突发污染事件中有害成分准确检测，尽早为突发水污染事件提供应急治理方案，使水体免受污染[10]。

(4)遥感监测系统。遥感监测系统可以用在湖库及重要河流的水生态监测工作中。比如通过遥感影像对河岸线数字高程分析，可以很好地识别河岸带植物生长状况。遥感监测系统中的传输功能是否发达能够直接对水质监测数据的可靠性以及传送效果产生影响。因此，遥感监测系统需要融合多项网络技术，使数据的传送达到低成本、低功耗以及高速率的效果[11]。

4 结语

更好地开展水质监测工作是了解某片区域内水体质量的关键，并且也是保障民众用水的安全措施。以甘肃省水质检测中遇到的问题为鉴，在地理环境条件不理想，经济条件受制约，多个复杂问题交叉的情况下，开发以及利用水质在线监测、自动监测和遥感监测技术显得十分必要。因此，在开展水质监测工作的过程中，将水质自动化监测的优势充分体现，帮助水质监测技术在水质自动化监测中有效应用，从而达到提升监测数据准确性的效果，才能使水环境免受污染，使水环境治理工作提升一个新台阶。