山东省水环境监测现代化浅谈

冷维亮 毕钦祥 朱琳琳 李啸龙 闫 杰

（山东省潍坊水文水资源勘测局 潍坊 261000）

山东省水环境监测现代化浅谈

冷维亮 毕钦祥 朱琳琳 李啸龙 闫 杰

（山东省潍坊水文水资源勘测局 潍坊 261000）

面临山东省严峻的水环境形势以及社会经济发展对水环境监测提出的更高要求，本文从硬件系统的建设和软件系统的构架两个方面进行讨论，对水环境监测现代化建设提出了较为详细的建议。

水环境监测 水环境信息管理系统 水资源质量评价系统

1 前言

水环境监测是水资源管理与保护的重要基础，是保护水环境的重要手段。在21世纪，面对洪水威胁、水资源紧缺、水污染严重的现状，山东省的水环境监测工作面临着崭新的内容。

山东省水资源分布不平衡，水环境型缺水问题严重，跨区域调水工程多，水资源的开发利用与保护都对水环境监测提出了更高的要求，也使水环境监测具有了更加特殊的意义：水权交易、各地市间的水事磋商等也都离不开水环境监测数据。

目前山东省水环境监测面临的问题主要有以下几个方面：

（1）水环境监测站的总数少于水功能区的数量，不能反映全部水功能区的水环境状况。

（2）各级水环境监测中心的采样能力不足，监测频率低，水环境监测实验室的监测仪器设备老化，大型分析仪器配备不平衡。

（3）机动监测能力不足，移动水环境分析监测实验室配备数量太少，现场监测能力低。

（4）自动、半自动水环境监测站数量太少，缺乏自动测报能力，难以获得重点水功能区主要水环境监测的实时数据。

（5）实验室监测效率不高，不能满足常规监测的需求。

（6）水环境监测信息管理亟待完善，人为原因造成的失误难以避免，应用的困难也在一定程度上存在。

（7）多年监测资料保存状况不容乐观，且未发挥出其在水环境评价及预测中应有的作用。

如何解决存在的问题，更好地为水利事业和社会服务，是建设现代化水环境监测体系所面临的首要问题。本文将就以上问题展开讨论，以期找出相应的对策和方案。

2 对策探讨

2.1 国外现代化水环境监测体系的发展现状和趋势

国外早期河流水系的水环境监测方法是定时定点在河流的某些断面取瞬时水样，带回实验室分析，这种人工抽查式的监测方法不能及时、准确地获得水环境不断变化的动态数据。为了尽早发现水环境的异常变化，及时追踪污染源，国外在完善实验室监测的同时，陆续发展了水环境移动监测系统和自动监测系统。

水环境移动监测系统以移动监测车为基本监测单元，以便携水环境实验室和现场水环境多参数分析仪为分析手段，以GPS全球卫星定位系统和GPRS/GSM无线数据通信装置为信息载体，有效地解决了偏远地区、水域水环境监测的困难。

水环境自动监测系统WQMS（Water QualityMonitoring System）以监测水环境污染综合指标及其某些特定项目为基础，通过在一个水系或一个地区设置若干个有连续自动监测仪器的监测站，由一个中心站控制若干个子站，随时对该区的水环境污染状况进行连续自动监测，形成一个连续自动监测系统。水环境自动监测系统是20世纪70年代发展起来的，在美国、英国、日本、荷兰等国已有相当规模的应用，并被纳入网络化的“环境评价体系”和“自然灾害防御体系”。

2.2 山东省水环境监测面临的形势及对策方案

随着山东省经济发展的加快和水资源开发利用程度的提高，水环境问题凸现，甚至已成为发达地区经济持续健康发展和地区现代化指标考核的制约因素，社会各界、各级领导和部门对水环境问题越来越重视，对水环境信息的要求也越来越高。从未来水资源开发、利用、保护和管理的长期政策来看，将来的水环境监测既要能实现重点地区、重点水域和供水水源地的水环境自动监测，提高监测信息数据传输和分析效率，又要能提高对突发、恶性水环境污染事故的预警预报及快速反应能力。

笔者认为，结合国外水环境监测体系的发展情况以及山东省水环境监测目前所面临的问题和形势，综合应用解决对策应该是集成方案，牵涉到硬件系统的建设和软件系统的构架两个方面。硬件系统的建设主要是指形成立体化的现代水环境监测系统，即实验室监测、移动监测和自动监测三者的同步建设，加大对水环境监测设施的投资力度，以提高水环境监测成果的科学性、准确性、时效性。先进的监测技术要与先进的信息管理技术相结合，即软件系统的构架，主要包括实验室自动化管理系统、水环境信息管理系统以及水资源质量评价系统的建设。

3 硬件系统的建设

立体化的水环境监测系统由实验室常规监测、移动监测和自动监测三部分组成。

3.1 实验室常规监测

实验室是四级监测体系中进行日常水环境分析工作的基本单位。在这方面，应投资建设和改造各分中心实验室，加快改善实验室环境和分析条件，配置原子吸收分光光度计、离子色谱仪、原子荧光光度计、红外测油仪、气相色谱仪、COD测定仪等先进设备，使各实验室的仪器设备均能满足计量认证通过的80个参数的要求，提高分析质量和工作效率。

3.2 应急移动监测

移动监测系统的建立主要是为应对和预防重大流域的突发性水污染事故和灾害。系统由现代化的移动监测车、便携水环境分析仪、自动采样器、图像采集和移动通信设备等构成。利用携带方便的水环境分析仪器现场迅速监测基本污染物质，采录污染现场，并通过GPRS／GSM移动通信设备及时将第一手资料回传至上级部门和信息管理中心。同时自动采集样品，进行恒温贮藏，以备在实验室进行进一步分析之用。移动监测建成后，将大大增强水环境水量同步巡测能力、快速反应能力和对突发性污染事件跟踪监测的能力，在水环境监测工作中发挥重要作用。

3.3 自动站监测

自动水环境监测站连续或间歇地实时监控河流、江河口、湖泊、沿海、地下水监测井、排污口水环境状况，为水环境监控提供完整的自动在线解决方案，整套系统由水环境采样装置、预处理装置、自动监测仪器、辅助装置、控制系统、数据采集和传输系统组成。笔者认为，自动监测将在未来的水环境监测中发挥巨大的作用，故在下文中作详细的介绍和分析。

3.3 .1 自动监测的网络性

水环境自动化监测装置提供了群测群控的手段，即多断面、多点的实时监测，达到统一采集信息、统一处理数据、统一监控的目的。水资源保护、水环境的监督与治理需要一个水环境自动监测网络作为技术支撑，因此，水环境自动监测装置的设计、建设理应围绕着上述系统工程、监测网络展开。

3.3 .2 自动监测站点的类型选择

由于监测水体及建设职能不同，水环境自动监测系统在选配仪器、建造方式、建设规模上都有所不同，监测的参数和重点也不同。目前有两种不同的监测方案：全自动监测方案和半自动方案。全自动化监测方案以在线仪器为主，功能比较全、设备多、造价高、无人职守，可远程采集数据。半自动化监测方案以采样仪为主要平台，配置流量计和常规五参数的全部或某一、二个常规参数仪器，做等比例采样及常规参数超标时的采样，所有采集的水样由专人定时取回实验室进行分析，其特点是造价低、测量值精确、更便捷，特别适合半径一百公里的区域和不需要实时监测的监测点源。国家环保局《地表水和污水监测技术规范》中，同时认定了这两种方案。各地区和单位应当根据当地的实际情况选择监测方案、确定监测方式。

3.3 .3 水环境自动监测单元组成与基本功能

水环境自动监测单元以在线自动分析仪器为核心，运用现代水环境监测技术、PLC自动控制技术、计算机应用技术、现代通讯技术等组成一个综合性的在线水环境自动监测单元，由取水部分、水样预处理部分、水环境监测部分、综合控制单元部分以及通讯部分和辅助部分组成并达到基本的监测功能。监测仪器采用连续不中断运行方式，可以连续采集，获得24小时连续的在线监测数据，对所收集的数据自动处理和储存并传输到相关管理部门，监测数据发生较大变化时自动报警，并自动取水保存以备查证。

3.3 .4 水环境在线自动分析仪器的选择

仪器的选择是水源地及污控区水环境自动监测站成功与否的关键。选择仪器,需要考虑的问题有：首先应选择没有二次污染或污染少的在线仪器；其次是针对待测水体的特性及可能的浓度变化范围量程选择仪器的分析原理，采用运行工作可靠的产品，不能受标准方法的限制；第三是测量精度。一般来说，地表水，特别是供水水源地的水环境较好，相对污水在线仪器来说其测量量程小，要求的精度较高。但做实时监督监控，不能盲目一味要求精确测量，更要注重数据的连续性的、长期的、动态的掌握积累。

3.3 .5 仪器系统维护的误区

作为自动监测站通常要实现无人值守自动运行。但目前的情况有一些误区：

一是认为自动监测站在相当长的时间内不用去管。实际对于在线自动分析仪器来说,通常每周一次的巡视是最低的要求，在这个基础上，再强化其他的维护。

二是自动监测仪器中通常会涉及许多种化学药剂及标准物质，通常它们都有使用时间限制，所以片面强调药剂消耗量要少以及药剂的更换周期要长是不适宜的。

总之，在现有的四级水环境监测体系下，逐步建立起实验室常规监测、移动监测和自动监测相结合的立体化监测模式，树立为监督管理服务的宗旨，必须加快信息化和自动化建设步伐，逐步建立“常规监测与自动监测相结合、定点监测与机动巡测相结合、定时监测与实时监测相结合，加强和完善监督性监测”的水环境监测新模式，形成一个技术先进、功能完备、反应迅速的现代化监测体系，为监督管理提供及时、准确、动态的水环境信息服务。

4 软件系统的构架

软件系统的构架，主要包括实验室自动化管理系统、水环境信息管理系统以及水资源质量评价系统的建设。

4.1 实验室自动化管理系统

目前山东省各分中心很多实验室由于原设计容量偏小，设计标准较低，加上分析测试设施的更新速度落后于水环境监测的发展需求，分析测试及数据处理仍依靠手工操作，易受外界人为因素干扰等。在实验室的业务工作系统、样品及试剂控制、监测质量体系均系人工分散管理，实验室内部各种资源不能完全共享，监测时间和物资存在一定浪费，实验室运行成本较高，质控水平难以再得到提高。随着水功能区和供水水源地水环境监控管理力度的加强，水环境监测任务日趋加重，不但出现了实验室工作严重超负荷运转现象，还造成水环境监测时效性差的局面。

应充分利用现有设备和技术优势，吸收先进监控技术，对实验室的监测条件和管理方式进行改造建设。可先选择几处分中心试点，再将成功经验进行全面推广。实验室自动化管理系统可在短时间内有重点地增强山东省的水环境监测能力，快速提升实验室自动化发展速度与运行管理水平。

4.2 水环境信息管理系统

主要包括数据录入、水环境信息分析、水环境信息的查询、发布及整汇编等。目前水环境信息管理系统在山东省各分中心基本处于空白或者起步阶段，水环境监测信息的采集、传输及应用的数字化是需要解决的首要问题。

4.3 水资源质量评价系统

水利水环境监测信息体系具有历史长久、样本代表性典型、系统完整、水量水环境配套、数据准确可靠、资料可比的特点，为国家、水行政主管部门依法行政、实施监督管理并做好水资源保护提供科学依据和技术支撑。如何将现有条件下的水环境水环境监测系统得到的实时、巨量的监测数据及时、有效地采集、存储、分析、报告、预测、公布，使之真正成为国家、水行政主管部门决策的参考量值、执法的依据、管理的标准，已成为水文部门的当务之急。可以考虑引进适当的水资源质量评价软件。

5 结论及展望

综上所述，山东省水文部门在水环境监测中应立足于常规监测、移动监测、自动监测三种监测能力同步建设，加大对水环境监测设施和软件的投资力度，以提高水环境监测成果的科学性、准确性、时效性，促进水环境监测现代化的实现。

随着水资源管理与保护工作的发展，水环境监测的工作量也在逐年增加，而维持水环境监测工作的经费虽逐年增加，但满足不了需要。建议多渠道解决监测运行经费，确保投资效益的发挥。另外，在实际的操作中，水环境监测的现代化建设同样离不开高素质水文职工队伍的培养和水文法规、规范、规章的完善等