水质自动监测保护工作在水环境保护中的应用

梁晓磊，马爽爽，梁丽红

1.烟台云沣生态环境产业发展股份有限公司；2.烟台市环保工程咨询设计院有限公司

众所周知，水质安全与人民群众的生命健康息息相关，同样是社会可持续发展的关键性因素。结合目前形势分析，国内水环境污染问题愈发严重，尤其是工业废水排放与生活污水排放，加剧了水污染。精准掌握水质情况是科学开展水环境治理工作的重要措施。在水质环境保护中科学应用自动监测技术，可以显著减少人力、物力资源消耗，提升监测结果的精准性，为各项水环境保护工作提供参考。

一、水质自动监测技术

作为监测水质的一项关键技术，它依靠因特网技术和现代信息技术的结合，自动获取和分析诸如水温、浊度、污染位置、水生毒性、重金属含量和氮含量等参数，然后，计算机辅助系统将监测结果和分析报告转交给环境保护中心，使工作人员能够准确了解水环境组成部分的含量，了解水质量的动态变化，更好地查明污染来源。1970年代，水质自动监测技术被应用于保护水生环境，主要负责水质监测和分析。近年来，水环境污染问题越来越严重，自动水质监测技术随着其他技术的发展而得到改进，从而将监测项目的范围从几个扩大到几十个，并实现了整个操作的自动化，确保操作稳定性、易维护性、监控准确性和及时性，从而逐步加强了对环境的保护

二、水环境保护中水质自动监测技术的应用价值

在水质检测的传统技术应用中，无法对水环境的质量状况实时反映，这使工作人员不能对水环境的质量及时进行判断和提出建议，进而导致管理以及治理方针不能有效落实。通过对水质自动监测技术的应用，能够对水环境的质量实现实时、连续反映，与传统技术相比，该系统准确性和效率更高，和多项先进技术结合，能够实现对各种水质指标进行全面监测，同时各类数据能够自动归类且以有线、无线等方式上传至数据库。此监测过程中，能够有效提高监测的频率和效率，并减轻了工作人员的工作压力。在对水环境的监测中，涉及的工作内容往往十分复杂和烦琐，如水样的采集、数据的整理、水样的检验等，各种资源都在不断产生和积累，而这势必需要大量的人力和物力来实现。应用水质自动监测技术后，能借助计算机手段实现自动化的数据采样、汇总、分类和整理，有效避免此类工作中的人为误差出现，确保工作质量与效率的同步提升[5]。尽管水质自动监测技术需要使用到很多先进设备和仪器，初期的成本投入比较大，但和传统的监测技术相比，它具有较好的长期经济效益，整体的经济成本是比较低的。通过此技术的应用，能够有效实现人工成本的节省，相关管理人员工作压力得到缓解，能够将更多精力投入到别的方面实现价值的创造，且此技术的先进性能够促进工作水平和质量的提升，避免很多无用或者返工情况出现，这也间接实现了工作成本的控制。

三、水质自动监测技术的功能

第一个是自动监控。水质监测必须确保效率和连续性。在监测地点安装自动水质监测设备，实时收集和分析水质监测项目，并首先向环境保护中心报告数据，可有效确保水质监测数据的连续性。水质监测项目也有不同的目标，取决于监测的水源。例如，监测水源水质和饮用水质量的重点是盐度、水温、浊度和氯；废水处理站或废水处理点的水质监测，重点是pH值、重金属和浊度，也可根据监测点的具体情况加以适当补充，以确保完整性和有效性。第二，信息发布和查询功能。水质自动监测技术改进了信息发布和查询功能，使有关水环境信息能够满足网上查询的需要。自动水质监测技术能够迅速准确地分析有关的计算数据，并能大大提高水质监测的质量，提高水环境管理的效率，使水环境保护更加合理和科学。第三，预警功能。水质自动监测系统在全面收集和分析监测数据的基础上提供预警。在有关人员接收监测数据信息的同时，可以从设备中获取报警信息，并及时进入现场进行检查，这可以很好地防止水污染。报警功能主要依靠图标、颜色和声音等提示，当监控数据超出正常范围或设备出现故障时，系统会自动发出报警信息。除了这些职能之外，还应用了更有效的水质监测技术，这有助于提高数据的准确性。

四、水质监测技术发展进程

近年来，尽管国家为保护水环境作出了巨大努力，但水环境退化的总体趋势仍未得到有效控制，造成水环境退化的主要因素是重金属和病原体的侵入，因此，监测水质对环境至关重要，这也是保护水环境的基础和先决条件。目前，水质监测有两种主要形式：人工监测和自动监测。，人工监测通常包括定期在固定区域取样，然后在室内或现场进行试验。由于这种方法极易受到人为因素的影响，而且测量过程很复杂，因此很少采用这种方法，数据的连续性很差，而且通常无法有效地分享用于测量和记录结果的信息。自动监测可以使用仪器自动收集和计算数据，操作便利，效率高。此外，自动监测收集到的数据可确保良好的连续性，及时发现水源中的过量危险物质，并确保有效的污染管理。自动监测技术出现在1970年代，最初的监测项目只涉及五个方面:水温、ph值、溶解氧、电导率和温度。随着无害环境技术的不断发展，水质监测项目的数量持续增加。一些国家应用3S技术（遥感或RS）、地理信息系统、全球定位系统（GPS），以建立一个具有高度计算机化特性的监测系统。1980年代，我们开始对一些优先流域的水质进行自动和持续监测。与保护水环境有关的监测项目主要涉及化学需氧量、氨氮和ph值。

五、我国水环境质量影响因素分析

（一）自然环境因素

全球气候变暖，极端天气增多，均会对区域内生态环境产生较大的影响，进而导致水生态环境产生变化。最为直接的例子，当气候变暖，水资源蒸发速度加快，大量的水资源被浪费掉，导致区域内水生态环境发生较大变化。通常来说，判断同一流域内水环境质量，主要以水文状况来作为评价。当气温升高，水量减少，河流无法得到有效补充，进而干扰了周边植物以及动物的正常生长。若流域内存在大量的矿物质，则会导致水环境产生矿化现象，也会影响到水环境的整体质量水平。

（二）水质自动监测系统应用的范围相对较小

虽然我国近年来不断加强水质监测工作，对水质自动监测技术的应用不断加强，建设的自动监测站也逐渐增多，水质自动监测系统的实际应用范围仍将进一步扩大，但部分水库和水系的监测仍然采取传统的人工模式。针对这一情况，要结合水质自动监测技术的实际应用情况，不断扩大其覆盖范围，加强水质监测力度，以重要河流、水系为主建设自动监测站，应用水质自动监测技术。

（三）人为因素的影响

人类对于自然生态环境的破坏一直都是备受关注的问题。人们的乱砍滥伐，毫无节制的开采，致使地表水快速流失，地下水位快速下降，引起井水干枯和地面沉降等现象。加之地表水土流失，植被覆盖减少，导致了水环境出现恶性循环。工业废水处理不当，直接排放到河流中，重金属等污染，导致河流水生物的大面积死亡，水质明显恶化。这些人为因素，都会导致水体污染问题日趋严重。

六、水质自动监测技术在水环境保护中的应用

某地区是我国第一批城市的水资源监控和管理系统的建设试点，在早期就进行水质自动监测系统建设。文章就以其水质自动监测技术为例，对其在水环境保护中的应用进行分析。

（一）系统组成和功能

某地区水质自动监测系统中，主要包括水源地的水质监测、入河的排污口位置监测两个部分。在水源地的水质监测中，其系统包括了3个水库水质的监测站，且这3个中型水库主要负责城镇新城工业与部分居民的生活用水、东部县城用水、西部县城用水供水。在入河的排污口位置监测中，其系统包括了东部市政的排污口位置监测站、明沟的监测站和西部市政的排污口位置监测站。水质自动监测站主要包括配水与预处理的单元模块、采水的单元模块、监测的仪器单元模块、数据的采集与控制单元模块、数据的传输单元模块、辅助单元模块6个部分。在对水源地的水质监测主要指标有电导率、水温、浊度、pH、挥发酚、总氮、总磷、氨氮、溶解氧和高锰酸盐的指数等[8-10]。该系统主要具备自动在线的监测、远程控制、数据自动传输、数据自动处理与分析、自动报警与留样等功能。在自动在线监测方面，按照用户的要求，对水样定时、自动采集，从而获取连续性在线监测的水质数据信息；在远程控制方面，市和县的中心站都能够借助远程控制系统，实现管路的配水、采水和反吹洗等工作；在数据自动传输方面，此监测站具备信息的提取和扫描能力，且将所提取和收集的数据向控制中心传输，通过固定格式向数据库自动存入；在数据的自动处理与分析中，系统可以对诸多内容自动分析、整理、统计和计算，如日、月、年的最大和最小值、月均值以及年均值等，且能够按照所规定的标准对水质实施评价；在自动报警与留样方面，在监测的数据出现较大的变化或者存在异常时，会自动向中心站报警，且自动采样器启动实现自动留样，而中心站通过短信等形式向有关人员发出通知。

（二）应用于地表水监测环节

在地表水监测环节，水质自动化技术的科学引入可以实现实时监测以及远程操控，尤其可以针对流域水质以及地表水体展开精细化监测，若是出现区域性污染问题，设备会自动发出预警信号，避免区域性水污染问题发生，减少由于水污染问题引发的后续一系列纠纷，并且对地表水污染情况以及污染总量展开有效监测。目前现代监测技术已经在地表水监测工作环节广泛应用，并且在水质监测站建设环节也取得重大突破与显著成效。不仅如此，生态环境保护部门也在多个领域构建了水质监测站，为水质监测工作以及水质处理工作提供重要助力。

（三）应用于排污口水质监测

自动水质监测技术用于保护水环境和监测废水排放点的水质。当前，环保工作压力较大，地方环保人员有限，企业污水排放隐蔽[3]。因此，很难控制污水排放，很难及时发现污水排放问题，自动化水质监测技术适用于喷口监测，自动获取企业排污口废水排放和水质状况，限制COD排放数据，是污水排放的关键控制指标，系统监测到cod对l型排污口废水的过量排放限值，迅速发出警报，采用多样化的图形表示，反映出视觉形象，并支持对当前数据和历史数据进行比较分析，废水排放的变化显而易见。自动水质监测技术通过提供反馈信息，为保护水环境和控制污染源提供了可靠的支持，从而使水环境污染管理更有针对性和更有效。

（四）对供水的水源地实现水质的实时监测

水质自动监测系统，能够对其城镇供水的水源地进行水质连续在线监测，对系统每8h进行一次监测的设定，使监测的数据更具代表性和科学性，因此这对相关的管理部门有效掌握和了解水源地的水质状况以及对水源地采取保护措施提供了科学的依据。以对其中一座水库的水源地内总磷、总氮的两项指标监测情况为例进行分析，通过对其各月份的总磷变化趋势观察，此水库总磷的最高值在6月份的时候出现；通过对总氮变化的趋势观察，其最高值同样在6月份出现。相关部门和环保部门联合对总磷与总氮的超标原因调查，后向政府部门递交了调查报告并提出了防治建议。

（五）在排污口水质监测中的应用

废水处理点的水质监测和管理是保护水环境的重要方面。污水池中的废水是由专业技术处理的水源，通过污水池进入管网或河流和湖泊， 并利用水质自动监测技术进行实时水质监测，以确保废水处理的效率达到有关标准，并提高监测和管理废水排放的效率和便利性， 在污水处理厂或工业排放口安装水质自动监测设备，实时监测重金属含量和水pH值等。为了实时监测废水生产量较大的地方，采取远程监测措施，控制有关企业的废水排放，及早发现异常情况和迅速处理水污染问题。第二，企业必须定期支付污水处理费用，以提高废水处理的效率。利用水质自动监测技术实现废水排放的智能化管理，具体取决于污水处理成本，重金属含量、化学需氧量和pH值等相关指标是否合理，科学控制污水排放。最后，由于各区域环境保护部门工作人员相对较少，无法进行及时监测，环境保护部门的水环境管理变得更加困难，合理应用水质自动监测技术可有效减少水环境保护和水质监测方面的人力资源消耗，并可提前收取污水处理费用。企业逾期付款或者排污质量不达标的，可以关闭遥控排污阀，实现水环境智能化管理，提高管理质量和效率。

七、水质监测技术在水环境保护中的效益分析

（一）提高水质监测效率

保护水环境作为一个综合项目涉及许多主题和项目、影响因素，而且很难监测和处理水质。目前，基层一级的环境保护人员不足，水质监测不力。将水质自动监测技术应用于水环境保护，大大提高了水质监测的效率。收集水文、气候、地质地貌数据、工业用水分布、水污染来源、废水处理、水样品收集自动化、信息收集自动化、实验室测试自动化等基本信息，简化监测过程，避免风险因素，提高质量监测数据反馈的及时性。

（二）大幅降低监测成本

与传统的水质监测方法相比，人工、机械和设备采购成本大幅降低，成本效益高。在自动水质监测技术的支持下，有效监测水质只需要少数技术人员，从而减少了实地观察员的人数，并使监测费用、人工费用和时间费用得到更好的控制。

八、结束语

综上所述，水质自动监测技术是一种现代化技术，其在水环境保护中具有良好的应用价值，为了充分发挥其技术对水环境的保护作用，就需要相关部门做好对其技术的积极引进和应用，这对水环境的保护以及环保工作现代化发展具有重要的意义。