我国新型水环境监测技术的应用研究

摘要：水环境监测是水环境管理的重要组成部分，水环境监测技术是实现水环境管理精准决策的重要方式。本文初步分析水环境监测工作的发展历程，系统阐述传统水环境监测技术的应用现状，深入研究自动监测、生物监测、遥感监测和三维荧光四种新型水环境监测技术特点和应用范围，旨在为新型监测技术的应用推广提供理论参考。

关键词：水环境监测;自动监测;生物监测;遥感监测;三维荧光

中图分类号：X830.2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.087

Research on application of new water environment monitoring technology in China

Sun Kang

（Jiangsu Suli Environmental Technology Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 210036，China）

Abstract：Water environment monitoring is an important part of water environment management，and water environment monitoring technology is an important way to achieve accurate decision-making in water environment management.Preliminarily discuss the development process of water environment monitoring，systematically explain the application status of traditional water environment monitoring technology，and in-depth study the characteristics and application scope of four new types of water environment monitoring technology：automatic monitoring，biological monitoring， remote sensing monitoring and three-dimensional fluorescence.The application and promotion of monitoring technology provides theoretical reference.

Key words：Water environment monitoring;Automatic monitoring;Biological monitoring;Remote sensing monitoring;Three-dimensional fluorescence

水環境监测是水环境管理的基础性工作，通过监测能够全面客观反映水环境质量状况及变化趋势，科学评估水污染防治成效，精准预测水环境潜在风险。面对日益严峻的水环境风险挑战，传统监测技术已无法满足水环境管理业务需要，亟须研究开发新型水环境监测技术。我国新型水环境监测技术尚处于发展阶段，新型监测技术发展不一、功能各异。本文旨在于系统研究我国现有新型水环境监测技术，明确新型监测技术的使用范围和技术特点，为水环境监测工作提供方法指导和技术支撑。

1 我国水环境监测工作的发展历程

我国水环境监测工作起步于1973年，经过几十年的发展，到“十二五”末，已基本形成手工采样、实验分析为主，自动监测为辅的流域水质监测体系和涵盖主要水污染管控指标、覆盖重要涉水固定源的污染源监督监测体系，能够基本说清流域水环境质量状况及变化趋势，区域主要涉水污染源排放情况和主要污染物总量变化趋势，有力支撑了水环境管理和水污染防治工作。“十三五”以来，随着水污染防治攻坚的不断深入，对监测支撑要求越来越高。传统监测技术功能局限，无法快速定位污染来源，无法精准评估环境风险，难以满足新形势下水环境管理的迫切需求。研究开发稳定迅速、功能齐全、数据准确的新型监测技术，是未来我国水环境监测领域的工作重点。

2 传统水环境监测技术的应用现状

传统水环境监测以手工监测方式为主，主要监测指标为COD、氨氮、总磷等。采用手工监测方式，采样人员需要预先前往目标点位进行采样，水样采集完毕后送往实验室进行水质分析。手工监测是当前水环境监测中应用最广泛、方法最简便的监测方式，具有监测数据准确、监测指标齐全、适用范围广泛等特点。当前水环境形势日益严峻，新型污染物问题日趋严重，传统监测技术已无法满足更加精细的水环境管理需求。当发生突发性水污染事故时，传统监测技术就表现出一定的局限性，往往不能第一时间反映事故发生当时水质的变化情况，具有相对滞后性，无法满足水污染事故及时分析和应急处理需求。在面对复杂严苛的取样条件时，采样人员无法及时前往取样现场。当采样点位和分析指标较多时，需要投入大量的人力物力，给监测部门组织管理造成巨大压力，不利于水环境监测工作的长期稳定发展。随着我国社会经济快速发展，新型污染物不断涌现，传统监测技术在面对新型污染物时表现乏力，无法客观反映当前水环境质量状况。针对上述传统监测技术存在的不足，亟须研究开发新型水环境监测技术，为水环境管理提供强力支撑。

3 新型水环境监测技术的发展趋势

3.1 自动监测技术

我国水环境自动监测技术起步于20世纪80年代初，随着近40年的发展，水环境自动监测已成为我国水环境管理的重要工具，在水环境管理中取得显著成效[1]。水环境自动监测技术能够对目标水域水质情况进行连续监测，能够实现水质数据的实时传输，方便管理部门的决策领导，弥补传统监测响应不及时的缺陷。水环境自动监测技术在水质预测预警方面优势明显，通过构建水环境预测预警信息系统平台，能够及时准确地为相关职能部门提供应急处置措施依据，大大提升了水环境风险的应对能力。当前水环境自动监测系统在运行过程中，也存在不同问题。自动监测系统的投资、运维成本较高，相关耗材价格昂贵;对相关技术人员要求高，技术人员需经过系统培训，具备运行、维护、管理自动站的能力;自动监测系统构成复杂，某个环节出现故障，都会影响系统的平稳运行;自动监测系统工作环境复杂，监测数据准确性受多种因素影响，需要定期对系统进行维护校正。

3.2 生物监测技术

生物監测技术是利用生物体对污染物或环境变化所产生的敏感性来判断水体环境的污染程度，与理化监测共同构成水环境监测的基本内容[2]。随着水环境保护工作的深入推进，常规的理化监测技术已无法全面、客观地说明水环境质量状况，由水环境质量变化引起的生物学变化过程则能直接反映出水环境质量对生态系统的影响。生物监测技术主要有以下几方面特点：可在一定区域内反映水体长期受污染状况;某些生物对特定污染物或微量污染物具有高度敏感性，克服了部分仪器检测受限的问题;在生态系统中，通过食物链可将微量污染物质进行富集，当达到食物链末端时，污染物浓度可提高至数万倍;同一生物针对不同污染物类型具有不同的症状反应。生物监测技术应与传统监测技术相互配合，共同为水环境管理持续助力，但生物监测耗时长、不同地域生物存在差异性、指示生物对毒物耐受性研究不深入等都说明生物监测技术仍具有广阔的发展空间。

3.3 遥感监测技术

遥感监测技术是指在不直接接触目标地物的情况下，对目标地物进行远距离探测、识别和获取地物信息的过程[3]。传统水环境监测方式受自然条件和时空等因素影响，具有一定局限性，而遥感监测技术具有宏观、综合、动态和快速等特点，在分析流域水质变化趋势方面优势突出。遥感监测技术的主要原理是被污染或含有某种物质的水体具有独特而区别于洁净水体的光谱特征。诸如水中悬浮物、藻类、化学物质、溶解性有机物等水体组分，因影响光的反射、吸收和后向散射而在遥感图像上反映出来，从而根据其在图像上的反映推断出水体的水质参数。遥感监测技术常用于水体富营养化、泥沙污染、热污染、废水污染、石油污染等类型。相比于传统监测技术，遥感监测技术仍处于研究探索阶段，未来主要向高光谱分辨率、水质参数模型和水质参数监测项目等方面进行发展。

3.4 三维荧光监测技术

三维荧光监测技术是利用荧光强度和波长进行定量、定性检测的分析方法。在环境水体中，微生物在降解有机物的过程中产生具有荧光活性化合物的酶、辅酶、色素、代谢产物等，在紫外光的激发下发出其特征荧光[4]。环境水体中存在各种离子和有机物，部分离子和有机物可能会在可溶性有机物（DOM）测定过程中发生荧光淬灭从而降低荧光物质的强度。因此，DOM荧光物质的强度不仅与其组分和浓度有关，还受温度、pH和金属离子的影响。当前，三维荧光技术已广泛应用于饮用水水源监测、湖泊富营养化成因分析及废水生物处理性能评价等方面，与平行因子分析法、主成分回归和偏最小二乘回归等化学计量学方法结合共同成为复杂多组分体系三维荧光解析手段。三维荧光技术具有灵敏度高、操作简便、检测迅速、试剂消耗量少和不破坏样品等优点，但在有毒有害物质、农药残留和荧光光谱技术模型等方面仍存在一些不足，有待进一步研究优化。

4 结论

传统水环境监测技术已无法满足日益复杂严峻的水污染问题，新型水环境监测技术的发展为水环境管理及污染防治提供了有效支撑。新型水环境监测技术弥补了传统水环境监测技术反应不及时、监测不稳定、监测指标单一等问题，在预测预警、长期监测、新型污染物防治等方面具有突出优势。由于新型水环境监测技术尚处于研究探索阶段，在特定环境水体中应用受限，诸多关键技术仍需进一步攻克突破。新型水环境监测技术在未来必将成为我国水环境管理领域重要的决策工具，深入探索新技术的基本原理，不断发展新技术的功能应用，是今后我国水环境监测领域的研究重点。

参考文献

[1]何志峰.水质自动监测系统在水环境中的技术应用[J].节能，2019，38（07）：80-81.

[2]戴舒雅，余俭，丁波，等.生物监测在水环境监测中的应用及发展趋势[J].污染防治技术，2013，26（05）：62-65+71.

[3]喻文科，秦普丰，周俊宇，等.水环境监测中的遥感应用探讨[J].绿色科技，2013（04）：183-187.

[4]孔赟，朱亮，吕梅乐，等.三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用[J].生态环境学报，2012，21（09）：1647-1654.

收稿日期：2020-10-28

作者简介：孙康（1981-），男，汉族，工程师，研究方向为环境监测。