水质自动监测系统的运行管理与质量控制

赵利娜

（上海市水文总站，上海 200232）

水质自动监测系统的运行管理与质量控制

赵利娜

（上海市水文总站，上海 200232）

介绍上海市苏州河干流水质自动监测系统的建设情况，分析在运行管理过程中，制定的各项质保制度及实施的质量控制措施，对水质在线监测系统的运行管理和质量控制进行探讨，为上海水体质量管理工作提供有效的技术支撑。通过管理和控制前后的比对发现，监测系统可以保证实时动态、连续稳定地监测苏州河水质。

水质；自动监测系统；运行管理；质量控制体系

上海市苏州河干流水质自动监测系统是上海市水务局“数字水务”工程的一部分，由上海市水文总站托管。此工程对上海城区主要河流——苏州河干流的水质进行实时、动态 24 h 监测，实现对水质变化的实时动态监控。

水质在线自动监测系统是一套以自动分析仪器为核心的综合监测传输体系。水质监测站无人值守，监测仪器 24 h 连续工作， 因此对监测仪器的结构、性能、灵敏度及传输信号的稳定性都有相当高的要求，为此上海市水务管理部门从基础建设、人员素质、运行管理等方面建立了完整规范的质量保证体系，制定了切实可行的质量控制措施，以保证自动监测系统能长期稳定的连续运行，获取准确的监测数据。

1 水质自动监测系统的建设

1.1 站网建设

站网建设的质量是系统正常运行的基础，站网建设阶段要做好以下几方面的工作：

1）站点选择。自动监测站点的选择直接关系到所监测的水样在时间和空间上是否具有代表性，是否能够真实反映监测水体的质量状况。确定点位时要综合考虑监测断面的特征，包括水流的稳定性、水深、河道或堤岸的抗冲刷能力，以及是否存在紊流等。

苏州河干流水质自动监测系统自上游到下游市区包括赵屯、黄渡、北新泾、梦清园、温州路 5 个测站。赵屯站位于江苏省与上海市的交界处，此站水质代表了上游来水水质；黄渡站位于嘉定区，此站代表了苏州河在郊区的水质；北新泾站代表苏州河进入市区前的水质；梦清园站代表了主要景观区的水质；温州路站位于苏州河与黄浦江的交汇处，此处代表了苏州河进入黄浦江的水质。

2）仪器选型选购。自动监测仪器是水质监测系统的核心，在采购仪器时，需要考虑仪器的监测方法、量程及售后服务情况等因素。

为保证监测仪器量值溯源和与常规监测结果的可比性，应优选考虑采用我国国家、行业标准或国际等效分析等方法的仪器。

现在国内环境监测站使用的仪器大部分是引进的国外产品，针对这种现象要注意以下几方面：

a. 仪器的性能方面。按仪器的量程来说，在选购仪器时，要先了解待测水质参数的大概范围，然后对比所要采购的仪器量程，一般情况下所测项目的浓度值应处在仪器量程的 20%～80%。根据上海市苏州河的历史资料，苏州河水质自动监测系统配备的仪器量程如表 1 所示。

b. 仪器使用维护的培训方面。国外产品的说明书一般是英文版的，针对这一情况，首先要在系统建设的过程中，向仪器供应商索要翻译准确的说明书；还要在系统验收之前做好仪器使用、维护的培训工作。

表1 苏州河水质在线自动监测系统的仪器量程

1.2 人员素质要求

工作人员的素质是系统正常运行的前提。每个水质自动在线监测系统在建设初期，必须明确由 1～2 名专业技术人员负责。专业技术人员需具有扎实的理论基础和丰富的实际操作经验，为了更好地维护和管理监测系统，需详细地了解工程情况。专业技术人员在系统正式运行前要参加由相关单位与仪器供应商组织的业务培训，并通过考核持证上岗。上岗后，专业技术人员要明确分工，具体工作要责任到人。

1.3 管理制度制定

完善的管理制度是水质自动监测系统正常运行的保证。水质自动监测系统是一个互相联系的整体，系统的任何一个环节出现问题，都将影响整个系统的正常运转。因此必须建立一个完善的管理机制，保证系统的正常运行。上海市水文总站在管理水质自动监测系统过程中建立的制度有工作人员持证上岗、测站巡检、仪器维护、试剂管理、数据管理与审核、水质自动监测系统数据月度和季度报告、异常数据的处理等制度及突发事件应急预案。在日常的运行管理中，还要根据运行的实际情况，逐步完善各项规章制度，使水质自动监测系统的运行管理走向规范化、制度化。

2 水质自动监测系统运行中的控制措施

2.1 测站系统维护

1）定期清洗。为防止取水管路出现泥沙堵塞，藻类吸附滋生堵塞，管路老化破裂等现象，取水口、管路要定期拆卸清洗，每季度至少清洗 1 次管路。泥沙量大、藻类繁殖严重的地区要加大清洗力度，缩短清洗周期。定期的清洗维护可使系统处于良好的工作状态，保证监测数据的可靠性，同时也可以延长仪器的使用寿命。

2）不定期清洗。一般情况下，监测系统本身具备自动清洗的功能，但如果水中含有大量悬浮物质，时间久了，采水和配水单元管路、反应池、传感器、电极和蠕动泵管等处会出现沉积物，会导致传感器特性产生变化，或影响样品、试液注入到反应池中的体积，使监测结果产生偏差，一旦偏差超出可接受的范围，必须对管路、传感器及蠕动泵管等进行清洗或更换。

3）定期维护。系统维护分为管理站技术人员的日常技术维护和仪器供应商的现场维护，主要包括：每天定时远程检查和每周定期巡视，技术人员每天上午和下午共 2 次通过中心站软件远程下载水质监测站监测数据，并对站点进行远程管理和巡视；每周至少应巡视水质监测站 1 次，每次维护工作必须记录备查。

2.2 试剂管理

1）试剂的质量保证。仪器所需试剂与标准物质也是影响监测数据准确性的重要因素。试剂与标准物质的不合格，直接影响到监测数据的精度。系统所用试剂一般为优级纯和分析纯试剂。

2）试剂的有效性检查。试剂的质量受多种因素的影响，比如试剂的浓度、稳定性、贮存期，容器的密闭性，环境状况等。因此自动分析仪所需的试剂需要定期检查，如发现有沉淀、变色等变质现象，应及时重配、更换。不同试剂的稳定性差别较大，对于稳定性较差或浓度较低的试剂应分次少量配制，特殊的试剂还应采取特殊的贮存方法，如氧化或还原性试剂可采用棕色瓶贮存以避免阳光直射。在环境温度较高的季节，试剂的分解速度会加快，应相应地缩短试剂的更换周期。

2.3 仪器管理

1）定期校准。仪器运行期间必须根据水质情况，确定在线分析仪器的定期校准时间，校准周期一般为 1 个月，并积极配合具有相应资质的监测机构的监督校验。如果仪器长时间停机后重新启动，更换电极、泵管等，或更换不同批号的试剂，必须重新校准仪器。

2）质量控制样品检查。每周进行 1 次质量控制样品的测定，用于检查仪器的漂移情况，如果相对误差超过 20%，应重新校准仪器。质量控制样品的浓度值应在仪器量程的中间值附近。

3）实验室验证对比。每月进行 1～2 次水样实验室比对，用于检查自动监测系统的数据准确度情况。水样的采集应在自动监测仪器的取水口处，保证所取样品与仪器所测样品相同，在采样的同时记录自动监测仪器的测定值。

4）易损件更换。仪器的泵管和电极等部件使用寿命较短，它们的工作状态直接关系到进样的准确性和精密性，日常维护时要注意定期检查、清洗或更换。

2.4 数据管理

监测数据的管理和审核是整个质量保证体系中最后、最有效的质量控制手段。在进行数据审核时，应按照实验室常规数据处理的要求进行检验和处理。对发现的异常数据，应从操作人员人为因素、试剂的质量及整个系统各个单元运行状况等环节逐个进行排查，查明原因，加以分析解决。

当数据采集系统发出异常值警告，并确认仪器正常时，警告值不作为异常值处理。

当已知仪器不正常或电极、泵管等耗材需要更换，仪器的测定结果与国标分析方法的测定结果有显著性差异时，仪器的测定数据应予剔除，不能参加各种数据统计。

还可以从以下几方面判断监测中的异常值[1]：

1）与历史监测数据的比较。一般河流水质状况相对稳定，监测参数测定值的波动范围不大，可与历史同期或最近一段时期监测数据进行对比，判断监测数据是否异常。如果监测数据变化明显，应对监测数据进行进一步论证，必要时采用人工采样进行分析，判断数据的真伪，确定是否剔除。如果数据的变化由污染事故引发所致，则得到的监测结果有明确的变化规律，此时应增加自动监测仪采样监测的频次。

2）各监测参数间的相关性。由于物质本身的性质及相互关系，几个监测参数的监测数据往往存在某种固定关系，可为审核单个已实行质量控制措施的监测数据正确与否提供依据。比如化学需氧量的监测结果应大于高锰酸盐指数的监测值，当溶解氧降低时，电导率、化学需氧量和高锰酸盐指数会随之升高，一般情况下，溶解氧高的水体硝酸盐氮的浓度高于氨氮浓度，反之，溶解氧低的水体氨氮浓度要高。通过对各监测参数之间规律性的了解，可容易地对异常值进行判断。

3）环境因素的影响。水体的某些基本性质参数有其自身的自然规律，例如水中饱和溶解氧的含量（在特定条件下水中氧达到饱和时的浓度）与温度、压力、海拔高度及盐度存在相关关系，水中溶解氧随温度的升高而降低，随气压的降低而降低。水质自动监测系统中溶解氧数据波动较大，最易出现偏差。管理人员可以此规律，在运行管理中根据温度、气压和盐度的情况初步判断溶解氧数据是否正常。

2.5 数据审核

水质自动监测站报出的监测数据要严格执行三级审核制度，具体如下：

1）一级审核。自动监测站监测人员随时对仪器监测的数据进行检查和审核，发现异常值时对仪器的运行情况进行检查，若确定为仪器故障，对异常数据做标识，及时排除故障，并记录处理办法。

2）二级审核。自动监测站主管业务站长对上报的监测数据进行审核，并对一级审核提出的异常数据进行复核。

3）三级审核。上海市水文总站水质科科长对上报给上级部门的数据进行审核并盖章。

2.6 监督完善机制

上海市水文总站在水质自动监测系统的运行管理中，制定了“三方协商管理例会”制度。管理例会每月定期召开，参加对象为水文总站水质科管理人员、基层站技术人员和运营商具体工作人员。会议建立在三方重大信息沟通的基础上，主要就基层站技术人员和运营商具体工作人员双方在运行维护和管理中遇到的问题、各自的建议与期望及要求等信息，以会议协调模式汇报给水文总站管理人员，以三方协商的模式当场确定解决方案。实践表明，“三方协商”的方式，不仅缩短了处理问题的时间，提高了管理效率；还使自动监测系统得到最佳的维护效果，为系统的正常运行提供有力保障。

3 水质自动监测数据的准确性

在完善的质量控制体系的保证下，上海市苏州河水质自动监测系统故障率低，稳定运行时间长，运行初期（2014-01-01—06-30）数据采集情况如表2 所示。

为检验水质自动监测仪器测定数据的准确度，上海市水文总站每月进行 1 次自动监测与实验室常规监测的比对实验，2 种测定方法的相对误差应小于20%，否则要对自动监测仪器进行校准或维护调整。运行初期比对实验共进行 6 次，每次 5 个站共采集30 组样品。

运行初期系统与实验室常规监测的比对情况如表 3 所示。

表2 苏州河水质监测系统运行初期数据采集

表3 运行初期系统与实验室比对分析各参数的相对误差情况 %

从表 2 和 3 可以看出，苏州河水质自动监测系统的有效数据捕获率高，能够及时、动态地反映苏州河干流的水质变化情况。

4 结语

通过近 3年的运营管理实践，上海市水文总站在水质自动监测管理方面积累了丰富的经验，水质自动监测系统质量管理体系得到不断完善；系统的稳定运行实现了对苏州河水质变化的实时、动态、连续监控，提高了水质监测的工作效率，也为上海市水体质量管理工作提供了有效的技术支撑。在目前我国水体污染日益严重、环境压力日益增大的形势下，建议各级水务管理部门加大水质自动监测技术的应用力度，为水环境管理工作提供更加有力的科学依据，更好地保障社会经济的有序发展。

[1] 陈光，刘廷良，刘京，等. 浅谈我国水质自动监测质量保证与质量控制[J]. 中国环境监测，2006 (2): 60-63.

[2] 刘允，刘廷良，宫正宇. 水质自动监测系统的质量控制与质量保证[J]. 现代仪器，2010 (3): 60-62.

[3] 魏超. 徐州地区水质自动监测系统质量保证与控制现状[J]. 环境科技，2008 (12): 57-58.

Operation Management and Quality Control of Water Quality Automatic Monitoring System

ZHAO Lina

(Shanghai Hydrology Administration Station, Shanghai 200232, China)

The article mainly introduces the construction situation of water quality automatic monitoring system, analyzes quality assurance system and the implementary quality assurance measure in the operation and management progress, discusses operation management and quality control of online water quality monitoring system and provides effective technical support for water quality management in Shanghai. Through the management and control before and after, it found that the monitoring system can guarantee monitoring water quality of Suzhou River, continuously and steadily.

water quality; auto-monitoring system; operation management; quality control system

X832

A

1674-9405(2015)04-0057-04

2015-05-18

赵利娜（1976－），女，上海人，工程师，从事环境监测工作。