某区域地表水监测断面手工和自动监测的对比分析

王晨君，金志浩，张 莎

(上海市虹口区环境监测站，上海 200083)

1 引言

目前，我国环境空气质量监测基本已实现自动监测，而地表水环境质量监测仍以手工监测为主，水质自动监测站监测数据主要起到预警和实时了解水质变化情况的作用，并不作为评价和考核依据。随着《地表水环境质量监测数据统计技术规定(试行)》的实施，以自动监测为主、手工监测为辅的地表水环境质量监测体系将逐步完善建立[1～15]。本文选取虹口区2020年4个地表水监测断面的手工和自动监测数据进行比对分析，探索逐步将自动监测数据用于水质环境质量评价的可行性。

2 评价方法

2.1 评价对象、监测项目和方法

本文对虹口区4个地表水监测断面的监测数据进行了对比分析。数据包括2020年1～12月份的溶解氧、氨氮和总磷这3个监测指标的月度平均值。其中，以手工监测和自动监测月度数据为一组，共获得141组有效数据，其中溶解氧、氨氮和总磷各47组。

手工监测数据来源于手工实测数据，每月上旬采样监测一次作为月均值；自动监测数据为国家地表水水质自动监测实时数据发布系统某断面的汇总数据。水质监测指标的分析方法，详见表1。

表1 监测指标的分析方法

2.2 评价方法

评价方式依据GB 3838-2002《地表水环境质量标准》和地表水环境质量评价方法(试行)的规定，断面水质类别采用单因子评价法，将各评价指标的实测值与规定标准相比，并根据评价时段内该断面参评的指标中类别最高的一项来确定水质类别，水质类别划分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类、劣Ⅴ类。

计算公式如下：G=max(Gi)，Gi=Ci/Cs

式(1)中：Gi为i项评价指标的水质类别；Ci为i项指标的实测值；Cs为i项指标的标准值。该方法可确定水体中的主要污染因子, 是目前使用最多的水质评价方法[16]。

3 结果与分析

3.1 水质数据相对误差分析

根据《国家地表水自动监测站运行管理办法》和《国控地表水自动监测治理管理规定(暂行)》中相关规定，对于自动监测设备所测溶解氧、氨氮和总磷这3项指标，相对误差一般控制在±15%以内即为合格[17]。

4个水质监测断面的水质数据相对误差情况，详见表2。由表2可知，两种监测方式得到的数据相对误差普遍较大。其中，溶解氧的相对误差在±15%以内数据占比最高，为44.7 %；氨氮和总磷的相对误差在±30%以上的占比最高，分别为78.7 %和48.9 %。

表2 相对误差分析

由表2可以看出，溶解氧的手工和自动监测数据，均为实时采集，误差相对较小，故自动监测数据可被用来代替手工监测；而氨氮和总磷的自动站数据，误差相对较大，这可能是由于受到放江波动、监测方法不同等因素的影响，故无法单独作为评价因子，需结合其他监测指标一同评价。

3.2 水质类别分析

在4个水质监测断面中，手工和自动监测数据在判定水质类别时，判定结果保持一致的有28个，占比为59.6%，详见表3。另外，在水质判定类别不一致的情况中，自动监测的水质类别普遍优于人工监测，占比73.7%，这说明自动监测的评价结果相对更保守。

表3 水质类别分析

水质类别判定出现差异的月份，详见表4。由表4可知，水质类别差异主要集中在夏季6～9月份，这可能是由于在夏季汛期，泵站放江污染物对河道水质有显著影响，导致水质波动较大，水质采集分析的误差较大[18]。

表4 水质类别差异的所在月份

4 结论

(1)在4个水质监测断面中，手工和自动监测水质数据的相对误差较大。其中，溶解氧的相对误差在±15%以内数据占比最高，为 44.7%，误差相对较小、数据相对稳定可靠，故自动监测数据可被用来代替手工监测；氨氮和总磷的相对误差在±30%以上的占比最高，分别为78.7%和 48.9%，误差相对较大，无法单独作为评价因子，需结合其他监测指标一同评价。

(2)在判定断面的水质类别时，两种监测方式具有较高的一致性，达到59.6%。其中，自动监测的评价结果相对更保守。水质类别差异主要集中在夏季，这可能是由于在夏季汛期，泵站放江污染物对河道水质有显著影响，导致水质采集分析的误差较大。