环境水质分析监测技术与监测数据的处理方法

赵 萍

（山西省大同生态环境监测中心，山西 大同 037000）

0 引言

由于我国从农业国到工业国的转变，根据环境部门对水质的监测，近年来，我国主要水系的水体都遭到了不同程度的污染，每年排放大量的工业废水和城镇生活污水，严重污染了我国的水资源，同时由于人口众多，缺水问题日益严重。为此，我们要加大对水资源的保护力度，加大对工业废水和生活污水的治理力度，防止工业废水的超标排放，同时加大对环境水质分析监测技术的开发力度，提高对水的处理能力。

1 环境水质监测概述

由于我国水域的分布很广，因此，环境水质的监测涉及到了河流、湖泊、地下水和工业废水等[1]。环境水质监测的内容包括水质综合评价和毒性物质监测两大类，二者的监测手段不同。在进行环境质量监测时，要综合考虑多种因素，并针对不同的监测目标，合理选用相应的监测手段和评价指标。比如，河流的流速很高，工作人员既要检查水质中的物理化学成分，又要考虑河流的流速和流量，要把这些因素结合起来综合评价。

2 环境水质监测意义

一般所说的环境水质监测，是指对水中污染物的种类、浓度进行实时监测，利用数据的变动趋势，对水质进行评估。水质监控的主要目标是检测水质与常规水质是否一致，包括工业废水、河水、海水、地下饮用水和生活废水。在水质监测过程中，主要依据物理水质指标和化学水质指标对水体进行评价，物理水质指标包括温度、色度、浊度、pH 值、电导率等，化学水质指标主要有COD、BOD5、总磷、总氮、重金属、石油类等。

3 环境水质监测的分析方法

在社会不断发展和进步的作用下，科技的发展极大地促进了人们的物质生活。因此，水质的优劣已逐渐成为一个备受关注的问题，为确保水质的质量能够达到人们的要求，必须在完善和优化国家的水质监测体系的同时，灵活运用科学技术等手段，对水质各项指标进行科学检测，从而最大程度上保证用水安全。水质监测有多种分析方法，传统分析方法主要有重量法、化学滴定法、仪器分析法等，此外还有仪器分析法等新兴分析方法，例如离子色谱法、原子吸收光谱法、气相色谱法、流动注射法等。

3.1 重量监测法

重量监测法的主要作用就是利用水的重力特性来进行分析。其具体实现方法是：对所选区域的水质进行取样，然后进行分离、转换，再用分析秤称量各种成分，并根据质量的不同来测定样品的质量。传统的水质监测方法是采用直接分离和蒸发转换两种方法。该方法无需精密仪器，操作简便，可广泛应用于高浓度组份的检测，而不适用于微量元素的检测。另外，由于环境温度、湿度等因素的影响，对测量环境的要求也较高，一般的检测方法难以达到，因而测量精度受到限制[2]。

3.2 化学滴定法

化学滴定法按滴定原理，将其分成四大类：酸碱滴定、络合滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定。酸碱滴定法是基于酸碱中和反应的一种常见方法，根据不同反应如强酸与强碱、强酸与弱碱及弱酸与强碱，选取不同的指示器来表示它的色彩；络合滴定法是反应产生配合物，由金属指示剂的变色指示出滴定的终点，由于配位剂的稳定性差，会与多种金属元素同时产生显色反应，从而导致测量结果的偏差；沉淀滴定法通常需要通过化学反应来产生沉淀，反应必须迅速而明显，只有极少的反应才能达到沉降滴定的条件；氧化还原滴定法是基于氧化-还原的反应机制而进行的，因此需要更高的组分的氧化和还原性能。化学滴定法由于采用了化学原理，所以具有很高的科学性和准确性，是目前水质检测的主要手段[3]。

3.3 仪器分析法

3.3.1 离子色谱法

离子色谱是高效液相色谱（HPLC）的一种，按其分离机制可分为离子交换色谱法、离子排斥色谱法和离子对色谱法，离子交换色谱法是一种常用的方法。离子交换色谱法是将液相色谱与离子交换原理相结合，对液体中阴、阳离子进行检测的一种分析方法，该检测仪器主要包括进样器、色谱柱、高压输液泵、检测器和数据处理系统。离子交换色谱法是通过将待测离子与固定相间的亲和力差异进行分离，以离子交换树脂为固定相，并在树脂上分散了固定的电荷和自由的平衡离子。在阴离子交换层析中，阴离子在液相中的流动相与液相进行了可逆性的交换。在阳离子交换层析中，将流动相中的阳离子与色谱柱上的自由阳离子进行了可逆的交换。由于样品中所含的离子与所述固定相的带电荷基团的相互作用力存在差异，因此，它们在色谱中的停留时间和淋洗液的洗脱时间也有差异，因此，对待测定的离子进行了连续的分离。

3.3.2 原子吸收光谱法

原子吸收光谱是通过元素的基态原子来对其光谱的吸收进行定量分析的一种新的方法。在经过自由原子蒸汽的光照射下，其进入的光的频率与原子内的电子从基本态过渡到更高的状态（通常为第1 激励状态）所要求的频率相等，这时，就必须从辐射区吸取能量，使电子从基态向激励态转变，并产生出能谱。AFS具有灵敏度高，检测限低，准确度高，选择性好，操作简单，应用广泛等特点。

3.3.3 气相色谱法

采用气相色谱技术对流动相色层进行了分离。经蒸馏后的样品由载体气体（流动相)引入色谱柱，其固相的作用与样品中的成分的作用是不一样的，成分从柱中排出的时间也是不一样的。利用合适的识别与纪录体系，绘制出不同分离出的不同组份的色谱仪。按该表所标示的出峰时间及次序，可以定性地测定其含量，并可依其峰位及区域之大小而定量化。该方法具有高效，灵敏度高，选择性强，分析速度快，应用广泛，操作简单等优点。该方法适合于对易燃气体进行定性、定量测定，并能在非挥发性气体或固态气体中进行热裂化。

3.3.4 流动注射法

流动注射技术已被广泛应用于水质分析，这是一项重要的突破。采用流动注射技术对水质进行分析，将待测试样导入流动水中，观察试样与水的溶解性，并在出水部位进行测试。该技术的运用，不但可以确保重金属元素的检测工作，而且在采集到测试数据后，可以对测试结果进行进一步的分析，从而提高测试结果的科学性。流动注射技术的特点是适应性广泛、灵敏度高、检出限低，分析速度快、分析效率高，每小时可以分析几百个甚至上千个样品，而且试样和试剂的消耗量比较少，这必将成为今后分析方法的主要发展趋势。

4 环境水质监测数据的处理方法

在获得了一定的监测数据之后，要对这些数据进行科学、有效的处理。目前，水质监测数据中的处理方法有：

4.1 有效数据整理法

要判断大量的检测数据是否合理、准确，必须采用高效的数据处理法，将有重要的数据进行筛选，并进行适当的整理和归类，以便更好地进行后续的对比和分析。

4.2 无效数据清除法

由于水质监测涉及到大量的取样点数和大量的样本，因此最终得到的检测结果是一个庞杂而又巨大的数据。为提高资料的可信度，必须选择有针对性的参考资料。根据检测中心的位置，筛选出数据，并将老的信息进行分类，剔除没有太大参考价值的信息，这样就能随时更新数据，确保监测数据的准确度。

4.3 多重验证法

由于在水质监测中，可以采用多种方法和手段，对同一类型的监测问题，可以采用不同的方法来实现。采用不同的检测技术，必然会产生较大的差别，从而使水质监测数据值的准确性和合理性得到进一步的改善。多项检验方法是对同一监测点的样品进行多次重复的检验监测，从而避免了单一试验的随机误差，从而提高了监测数据的科学性和公平性。

4.4 时间序列分析法

水质监测是一项长期、持续的工作，在同一个取样点，经常要进行多次的水质监测，因此，如何合理地规划好监测的时限，是值得深入研究的课题。由于水质检测周期过长，监测数据的代表性下降，数据的可信度也会下降，而且经常进行水质监测，增加了人工和政府的经费，但监测数据精度的提高却很小。因此，在实际监测过程中，经常采用时序方法来分析和处理水质监测数据[5]。

5 结语

水资源是一种重要的资源，它的质量直接影响着国家和人民的生活。经济发展越迅速，我们就要对水质监测工作越重视，良好的水资源环境是人类赖以发展的根本，为了保证人民日常生活用水和工业生产用水，务必要保证对水质的监测工作进行严格管控，所以新兴的水质监测方法和数据处理方法就显得尤为重要，目前，我们的环境水质监测能力基本能够保证水质问题得到及时有效的解决。水关乎人类生存发展的每一个步骤，环境水质监测工作任重而道远。