水质自动监测技术在水环境保护中的应用

叶 燕

（安庆市宿松县生态环境监测站，安徽 安庆 246500）

近年来，我国的水环境问题日益突出，严重危害着人民的生存和社会的发展，因而，水资源保护日益引起各国的关注。水质自动监控技术是水资源保护的重要技术，其技术特点是可以有效、准确、全面地监测水质。

1 水质自动监测技术

1.1 水质自动监测技术概述

水质自动监控技术是利用自动监控系统监控水质，其核心是一种采用自动化检测和自动控制的在线自动检测设备。该系统通常能自动监测几十个甚至上百个监测点，以达到对某一地区的水质和环境进行综合监控的目的。该系统可以实时监控水环境，并将监测到的数据传送到水质监控中心，然后利用数据中心的数据进行分析，从而发现水环境的异常。应用该系统可以对各监测区域内的水质进行科学、精确地反映，从而可以掌握水质的实际状况，并改变水质状况。该系统可以实现数据的无线传输，将所有监测指标，包括氨氮、常规参数、高锰酸盐指数等，都以数据的形式发送到监控中心，并可以在现场进行数据采集。通过远程监控，可以实时、连续地监测水质，掌握水质动态，并分析水质的变化，预测污染的发展状况，从而达到预防和控制水质污染的目的。

1.2 水环境保护中水质自动监测技术的应用价值

由于常规的水质监测技术不能实时反映水环境质量，使工作人员难以对水质进行准确地评价，因而导致管理和治理政策的执行不到位。利用水质自动监控技术，可以实时、持续地反映水环境质量，与传统方法相比，本系统具有较高的精确度和效率，并可与多种先进技术结合使用，对水质进行全方位地监测，也可以对数据进行分类，并将数据以无线方式传输到数据库中。自动监测技术可以有效增加监控的频次和效率，以减轻工作人员的工作压力。

水环境监测中涉及的工作内容非常繁杂，比如水样的收集、水样的检查，这些都需要大量的人力物力来完成。采用自动水质监控技术后，可以通过计算机技术对数据进行自动采集、汇总、分类和整理，从而有效地避免出现人工差错，保证了工作的质量和效率。

2 水质自动监测技术的优势

2.1 准确性

精确的监测是水质监测的基础，但从目前的情况看，如果采用常规方法进行水质监控，仍然要靠手工进行，这样会造成人为因素的影响，从而影响水质的监控效果。利用自动水质监控技术，可以使整个分析过程都是通过系统来实现的，不仅能够更准确地反映水体的各种组成成分，而且还能自动生成图像，提高图像的清晰度和准确度，防止因为人为原因造成的图像模糊和标点符号错误。通过对监测结果的精确反馈，水环境保护部门能够发现水体的变化，并采取相应措施防止污染的进一步发展[1]。

2.2 高效性

在工作效率上，传统方法需要通过大量数据来对水质进行精确地分析，因而有很大缺陷。基础项目有几十个，再算上精细的，数量过百，再加上各种复杂的工作，会耗费大量的时间，效率也会下降。采用水质自动监控技术，无需人工对某些基础状况进行分析，从而大大减少了检测时间，提高了工作效率。同时，对于水资源的保护，高效意味着能够及时地将相关情况反馈给工作人员，一旦发现水质不正常，工作人员可以在最短的时间内得到相关资料，及时采取相应的措施，防止污染继续扩散。

2.3 全面性

全面性是指水质自动监控技术可以获取更多参考资料，由于水质监测项目繁多，所获取的数量庞大的数据可以提供更加可靠的依据，有利于对今后工作进行更加精确的评价。在最初使用水质自动监测技术时，只能检测水中的重金属、化学物质、细菌等，而现在利用这项技术，可以监测水位、酸碱度、微生物等指标，并能提供更加全面的监测结果。同时，水质自动监控技术的应用局限性较少，以往的人工检测需要到实地开展工作，如果地方环境较为恶劣，监测工作可能无法顺利进行，而自动监测技术只需要在当地构建完整的系统即可，节省了大量人力物力，而且应用价值较高，可以充分保障用水安全。

2.4 多样性

水质自动监测技术的应用提升了水质数据的获取效率，相较于传统的人工监测手段，自动监测技术的数据获取效率高，高集成度的自动化监测系统可以为管理工作的进行提供完善的数据支持。随着时间的推移，水质自动监测系统的完善度不断提升，系统运行的稳定性也不断提高，结构设计的优化也使系统维护工作及设计优化工作的难度不断下降，在当前水环境保护工作中具有广泛的使用。水质自动监测技术可以实现对水环境中流量、各类物质的浓度以及水中溶解氧等数据信息的监测，并在监测中借助网络完成对实时数据的传输，保证管理人员可以在现场进行数据分析和存储。随着网络技术的发展，自动监测技术实现了远程操作，工作人员可以远程控制监测系统完成工作。同时，系统也能在运行中针对一些不良的水环境数据信息进行报警，方便工作人员及时清理水环境，避免污染问题的扩大，从而有效提升了水环境保护工作的质量。

3 我国水环境质量影响因素分析

3.1 自然环境因素

随着全球气候变暖，水资源的蒸发加速，大量水资源被浪费，因而造成了区域水生态环境的巨大改变。在一般情况下，对同一流域的水环境质量进行评判，是以水文条件为依据。温度上升、水量下降，使河水不能得到有效补给，从而影响了周围动植物的正常生长。如果该流域中有丰富的矿物资源，将会引起水体矿化，从而对水体的总体质量造成一定影响[2]。

3.2 水质自动监测系统应用的范围相对较小

近年来，随着我国水质监测力度的加大，自动化监测技术的使用力度不断加大，监测点的数量也在逐步增加，其应用领域还在进一步拓展，但一些水库、水体的监测仍采用传统的人工监测方式。因此，要进一步加大水质自动监测的覆盖面，就要以重要河流、水系为主，建立自动监测系统，采用水质自动监测技术。

3.3 人为因素的影响

人类对自然生态环境造成的损害历来受到人们的重视。由于人类的滥砍滥挖，导致地表水体迅速流失，地下水位迅速降低，造成井水枯竭、地表塌陷。同时，由于土壤侵蚀和植被的退化，形成了一种恶性循环。由于污水未经妥善处理就直接排入江河，造成了大量重金属污染，使河水中的水生生物大量死亡，导致水体水质严重恶化。人类活动的影响，使水体的污染问题日益突出。

4 水质自动监测技术在水环境保护中的应用

某区域是全国首个建立水环境监测与管理体系的试点区域，从建立初期就开始了水质自动监测。

4.1 在线监测

本系统可以自动在线监测、远程控制、自动传输数据、自动处理分析数据、自动报警和保存样品。自动在线监控是根据客户的需要，定时自动采集水样，以获得连续在线监测的水质资料。市和县各中心站均可利用遥控系统进行配水、采水、反吹洗。在数据的自动传送上，该监测点具有采集、扫描等功能，并将采集到的数据传送给控制中心，以一种固定的形式存储到数据库中。在自动分析和处理过程中，可以自动分析、整理、统计、计算许多内容，如日、月、年的最大值、月均值、年均值等，并能根据要求进行水质的评估[3]。在自动报警和留样系统中，当监控数据发生重大变化或异常时，会自动报警，并启动自动取样装置，以完成样品的自动留样，同时由中心站发送短信等方式通知相关人员。

4.2 排污口水质的监测

在污水监测工作中，相关工作人员的工作意识不强，在实际工作中出现了很多问题，导致监督周期的延长，且所收集的资料也有一定滞后性，很难准确了解到企业的排污情况。在污水监测工作中，由于一些企业存在着主观上欠账等问题，致使其无法按时支付排污费用，在一定程度上加大了监测工作的难度。在应用水质自动监控技术时，工作人员可以充分发挥其优点，实现远距离运行，提高工作效率和质量，更好地满足人民群众的需要。在此过程中，要充分发挥自动监控系统的作用，达到关闭阀门、降低人工成本、加强水环境保护的目的。

在水环境保护中，水质自动监控技术也在排污口的监测中得到了体现。目前，环境保护工作的压力很大，由于基层环境保护人员数量有限，对企业废水的排放率存在一定程度的限制，造成废水排放核查困难，难以及时发现问题，而人工监控又不能全面掌握排污口的具体排污状况。自动监控技术在排污口监测中，实现了多点监测，自动获取企业排污口污水排放量和水质状况，对排污的关键性控制指标COD的排放数据进行限定，对系统监测到的排污口污水的COD超排放限值及时预警，督促环保部门查处处理。水质自动监控系统可将现有资料与历史资料进行对比分析，使废水排放量的变化一目了然，并可以通过数据的反馈，为水资源保护、污染源控制提供更加可靠的技术支撑，使水环境的污染防治更具有针对性和有效性。

4.3 地表水监测

在开展地表水环境监测工作中，要从整体上加强生态环境建设，使人们生活在一个较好的环境中。在开展地表水监测过程中，通过自动水质监控技术，可以实现对地表水的远程控制，并对其进行全方位地监控。在对地表和流域进行水质监测的同时，也要充分运用水质自动监控技术，对污染地区进行监测和预警，从而及时发现和处理水污染问题[4]。在水质自动监测技术的实际应用中，要充分利用该技术的优势，实现对地表水总量和污染状况的系统监测。在地表水监测活动中，要通过实时监测系统，提升地表水监测结果的有效性。水质自动监测技术在地表水监测活动中得到了广泛应用，同时也建立了水质自动监测站，进一步加强地表水的监测，而环保部门也采取了相应的措施，建立了水质监测站，以加强对重点水域的保护。

4.4 水库监测

水是生命之源，用水安全是第一要务，目前，饮水污染问题屡见不鲜，因此，要保证人民的饮用水安全，就必须对水质进行规范、精确的监测，而水质自动监控技术在饮用水的监控中起到了很好的作用，该技术还经常用于水库的水质监控，以保证人民的用水安全。在水质自动监控中，当出现水质参数不正常时，系统会自动发出警报，从而对供水安全进行监控和管理。以水质自动监控系统为基础，可实时、精确地采集水质参数和各项指标，并可对饮用水源或水库水质进行生化毒性分析，对其中的总磷、总氮、氨氮、亚硝酸盐等进行检测，并对水质的硬度、色度等进行分析，从而达到对水资源进行远程监控和指导的目的。同时，可将监测数据反馈给相关环保部门，方便环保部门深入到水源地对污染源进行分析，实现从源头进行治理的目的。

在水库运行过程中，通过强化水质自动监控技术，可以有效实现对水库各项指标的实时监控。采用自动水质监控技术，可充分发挥其远程监控的优势，全面提高水环境监测水平。在水库水质监测工作中，对于重点保护的水源，采用水质自动监控技术，及时了解水库水质动态，确保群众的饮用水安全。在进行特定监测工作中，通过与水质状况信息的自动传递与管理，能够对任何时段的水质数据进行实时记录与查询。在实时监控工作中，当发现水质、水源等有异常情况时，通过自动监控系统进行预警，从而为环保部门的管理者提供有效的管理依据。在环保工作中，要通过自动检测仪器对各种具体的水质指标进行检测，并运用软件进行数据整理和分析，为相关监测人员提供科学的依据[5]。

4.5 对供水水源地进行水质实时监测

该系统可实现对所辖城市供水水源地的水质连续在线监测，并设置为8小时一次的监控，使监测结果更具有代表性和科学性，为有关部门及时掌握和了解水源地的水质情况，制定相应防治对策提供依据。以某水库的总磷、总氮指标为例，对该水库的总磷和总氮的监测结果进行了研究，结果表明，该水库的总磷浓度在6月达到了峰值。相关部门和环保部门联合调查总磷与总氮的超标原因，向政府部门递交了调查报告并提出了防治建议。由于常规的水质监测技术不能实时反映水环境质量，使工作人员难以对水质进行准确评价，导致管理和治理政策的执行不到位。利用水质自动监控技术，可以实时、持续地监测水环境质量，与传统方法相比，该系统具有较高的精确度和效率，并与多种先进技术相结合，可以对水质进行全方位监测，并将各种数据进行分类，以无线方式传输到数据库中。在这一监控程序中，可以有效增加监控的频次和效率，减轻工作人员的工作压力。

4.6 实现对重大水污染情况的及时预警

某区域的水库，不但是县城的水源，也是引水工程的重要水源，每年都有大量的水源从这里取水，如果出现严重的水环境问题，那么这座城市的用水将会受到很大的影响。在水质异常时，自动监测系统可以自动预警，让相关部门在最短的时间内做出反应，从而达到预防和控制水污染的目的，而不是像以前那样，上报、制定、下发、执行。如2012年6月，在该区域一座水库的一个监测点检测到挥发酚超标，有关部门立刻将自动取样器中的水样送到实验室进行化验，经检测发现挥发性酚含量超标后，当地政府立即对上游的所有排放口进行检查，发现是一家重金属矿山排放的挥发物超标，相关部门立即将该排污口关停、整顿和治理，从而有效遏制了一起重大的水污染事件的发生，确保了水源水质的安全[6]。

5 水质监测技术在水环境保护中的效益分析

5.1 提高水质监控的效能

提高水质监控的效能是一项综合性工程，其影响因素众多，难以对其进行有效的监控和治理。当前，由于基层没有足够的环保人才和较高的水质监控能力，所以采用自动水质监控技术，可以极大地提高水质监控效果。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。虽然水质自动监控技术采用了许多先进的仪器和设备，前期投资较大，但是相较于常规监测技术，其经济效益较好。该技术可以节省人力资源，减轻管理人员的工作压力，使其能够将更多精力放在其他领域，提高工作质量，减少不必要的重复劳动，降低工作成本。

5.2 减少监控费用

在水环境监测中，水样采集、数据整理、水样检测等工作都是非常繁琐的，这些都需要大量的人力物力。采用自动水质监控技术后，可以利用电脑进行自动取样，并对采集到数据进行汇总、分类、整理，有效防止了人工差错的发生，保证了监测工作的质量和效率。自动水质监测技术仅需少量技术人员即可进行有效的水质监测，减少了现场观察员的数量，因而可以更好地控制监测、人工和时间成本。

6 结语

在我国目前的生态建设中，水环境保护工作具有十分重要的意义。水质自动监控技术在水环境保护工作中得到了广泛应用，不仅提高了采集效率，还提高了环境保护工作的效率，对污染治理和保护水体环境具有积极的作用。另外，针对目前我国水质监测系统中存在的问题，应加大研究经费的投入，提高国产水质监测仪器的精度，降低设备成本，使自动监测技术的得到进一步推广。