水质自动监测技术在水环境保护中的作用研究

何 婷

（肇庆市广宁生态环境监测站，广东 肇庆 526300）

引言

水是生命之源，也是地球上所有生物生存的基础。然而，随着工业化和城市化的快速发展，水环境质量问题日益严重，威胁到了生态系统的健康和人类的生存。为了更好地保护水环境，相关部门必须对水质进行全面、准确和及时地监测，而水质自动监测技术以其实时性、高效性和精确性，成为水环境保护的重要工具。

1 水质自动监测技术在水环境保护中的作用

1.1 掌握水质变化趋势数据

首先，水质自动监测技术的应用可以实现对水质连续、实时的监测。传感器和自动化设备能够自动采集水质参数，确保数据的及时性和准确性，这使得人们能够获得水质变化趋势的全面数据，包括各种关键指标，如溶解氧、浊度、总磷、总氮、COD等。通过对这些数据进行分析，可以了解水质的整体变化趋势和规律，从而评估水体的质量状况；其次，掌握水质变化趋势数据，可以发现水体的污染问题。通过长期监测和对水质数据的分析，可以识别出水质异常变化的模式和趋势。当某项污染指标呈现逐渐上升的趋势时，可能暗示着存在污染源或环境负荷的增加。这样的数据分析，可以帮助人们及早发现潜在的污染问题，并采取相应的控制措施，以避免水质进一步恶化[1]。

1.2 提高水质监测效率

水质自动监测技术能够实现实时监测，大幅缩短了监测数据的获取时间。传统的水质监测通常需要采集水样，然后将样品送至实验室进行分析，这个过程耗时长且缺乏实时性，而水质自动监测技术可以连续不间断地监测水质参数，实时获取数据，并通过远程传输技术将数据传送至监测中心，这样可以迅速掌握水体的变化，及时采取相应的措施。

水质自动监测技术自动化程度高，能够大幅减少人力资源的投入。传统的水质监测需要人员定期采样、分析和记录，人力成本较高且容易受到人为因素的影响。而自动监测技术通过传感器和自动控制装置，能够自动采集、分析和记录水质数据，大大降低了人力投入，并且减少了产生人为误差的可能性，这提高了监测效率和数据的可靠性。

水质自动监测技术还能够实现对多个水质参数的同时监测，进一步提高了监测效率。传统的水质监测通常需要单独进行不同参数的监测，需要分别采集样品和进行分析。而自动监测技术可以通过多参数传感器同时监测多个水质参数，如溶解氧、pH值、浊度、电导率等，这样一方面节省了监测设备的成本和空间，另一方面也减少了监测的时间和工作量，提高了监测效率[2]。

1.3 实现污水的有效治理

水质自动监测技术可以提供实时、精确的污水质量数据。污水中常含有各种有害物质，如重金属、有机物、细菌等，这些物质对环境和人类健康具有严重的影响。通过水质自动监测技术，人们可以实时监测污水中的有害物质浓度，了解污水的实际质量状况，为污水的后续处理提供准确的数据支持。此外，水质自动监测技术还可以监测污水的pH值、温度、电导率等物理参数，这些参数对于理解污水的性质和选择适当的处理方法有重要作用。

水质自动监测技术可以实现对污水处理过程的实时监控。污水处理是一个复杂的过程，涉及物理、化学、生物等多个处理环节。通过水质自动监测技术，可以实时监测各个处理环节的运行状态，及时发现问题并进行调整，确保污水处理顺利进行。例如，自动监测系统可以监测生物处理环节中微生物的活性，一旦发现微生物活性下降，就可以及时调整运行参数或采取补充微生物的措施，以保证污水的生物处理效果。

2 水质自动监测技术在水环境保护中的应用分析

2.1 饮用水水质监测

水质自动监测技术可以实现对饮用水生产过程的全程监控。饮用水生产是一个涉及多个环节的复杂过程，包括取水、预处理、净水、消毒、配水等。水质自动监测技术可以实时监测这些环节的运行状态，以及每个环节的出水水质，从而确保整个生产过程安全和有效。同时，水质自动监测技术还可以帮助相关人员评估和优化饮用水生产过程。通过对生产过程中的各种数据进行分析，可以了解各个环节的运行效果，找出存在的问题，从而优化生产工艺，提高饮用水的生产效率和质量。此外，自动监测技术也能够帮助相关人员评估饮用水设施的运行状态，为设施的维护和改进提供依据。

例如，某自来水厂为了确保水质，引入了水质自动监测技术，自动监测系统对pH值、浊度、余氯和重金属等重要指标进行监测。根据这些数据，自来水厂的质量控制人员可以进行数据分析和趋势监测。如果pH值持续偏高或偏低，可能意味着饮用水的酸碱性不平衡，需要调整水处理工艺；如果余氯浓度过低，可能存在细菌污染的风险，需要增加消毒剂的投加量；如果重金属浓度超过了国家标准，可能存在水源污染问题，需要采取相应的处理措施。对这些数据的实时监测和分析使自来水厂能够及时发现水质问题，并采取相应的措施来保障饮用水的安全和质量[3]。

2.2 地表水质量监测

水质自动监测技术可以对地表水中的各项参数进行实时监测。地表水包括河流、湖泊、水库等，其中存在的污染物种类繁多，如溶解氧、氨氮、总氮、总磷、重金属等，这些污染物的浓度和存在形态对水体的生态环境影响深远。水质自动监测技术可以24小时不间断监测地表水质量，及时反映水体的质量变化，为水环境保护决策提供实时、可靠的依据。

水质自动监测技术可以实现对污染源的有效监控。污染源是影响地表水质的主要因素，对其进行有效监控有利于控制污染物排放，保护地表水质。水质自动监测系统可以设置在重要的污染源出口，对污水进行实时监测，一旦发现污染物超标排放，可以立即发出报警，迅速采取控制措施，避免或减少对环境的破坏。

水质自动监测技术还可以帮助人们进行长期的水环境质量评价和预测。通过长期、系统的数据收集，可以了解地表水质的变化规律，评价环保政策的效果，预测未来水环境的变化趋势，这对于科学制定水环境保护策略，有效预防和控制水环境污染具有重要意义。

例如，以某地区的河流水质监测为例，由于附近工业活动和农业排放，地表水质受到一定程度的污染，需要进行实时监测和评估。根据这些数据，相关人员可以进行水质分析，如若溶解氧浓度持续偏低，可能存在水体富营养化和生物氧化需求过高的问题，可能源于农业面源污染和有机废水排放；而总氮和总磷浓度超过了相关标准，暗示了农业和城市排水对水质的影响；铜浓度超过了环境质量标准，可能与工业废水排放有关。这些数据的实时监测和分析可以帮助相关部门和决策者了解地表水的实际状况，并采取相应的措施来改善水质。

2.3 水库水质的监测

水库的水质监测需要考虑到水库的特殊性。水库是一个封闭或半封闭的水体，其水质状况受到多种因素的影响，如入库水质、水库深度、气候条件、生物活动等。水质自动监测技术可以根据需要，对水库的不同深度和位置进行连续监测，获取水库水质的垂直和水平分布信息，这对于理解水库的水环境过程，评估水库的水质状况具有重要价值。

水库的水质监测也需要关注水库的水量和水质动态变化。水库的水量变化会影响水库的水质状况，如水库蓄水量的增减会影响水体的温度和溶解氧等参数。水质自动监测技术可以实时监测水库的水量和水质参数，反映水库水质的动态变化，为水库的运行管理和决策提供依据。此外，水质自动监测技术还可以对水库的潜在污染风险进行预警。水库可能受到周边农业、工业等活动的影响，产生污染风险。通过对水库入库水和库内水质的实时监测，可以及时发现污染事件，发出预警信号，并采取相应的防治措施，有效保护水库水质。

例如，以某水库的水质监测为例，由于周边农田排水和工业废水排放等因素，水库的水质受到了影响，需要进行实时监测。监测内容包括水温、溶解氧、氨氮、总磷和总悬浮物等关键指标，具体数据如表1所示。

表1 水库水质监测数据

根据以上数据，可以明确水库水质现存问题。如若溶解氧浓度较低，可能是由于周边农田排水中的有机物和底泥中的无氧分解引起的；氨氮和总磷浓度超过了相关标准，暗示了农业和工业废水对水质的影响；总悬浮物的浓度较高，可能是由于河道侵蚀、土壤侵蚀等因素导致。相关人员需要结合实际数据采取相应的改善措施，例如，加强对农药和化肥的使用管理，加强工业废水的处理和排放监管，以减少污染物的输入和水库内部的富营养化现象。

2.4 排污口水质监测

基于现代信息技术和物联网技术，水质自动监测系统能够自动采集、传输和分析水质数据。传感器、控制器、数据处理设备和通信设备的协同工作，使得监测过程全自动化，大大减少了人工干预的可能性和误差，确保了数据的准确性和实时性。此外，自动化技术还能实现对监测设备的远程控制和故障诊断，提高了设备的可靠性和维护效率。

排污口水质自动监测系统主要监测参数包括pH值、溶解氧、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮、总磷、总氮、重金属等指标。这些参数的变化情况能够反映出污水的污染程度和污染物的种类，为污水处理和环境保护提供了重要依据[4]。

以某工业排污口的水质监测为例，该工业排污口位于某工业园区，因为排放的废水含有高浓度的重金属污染物，对周边水环境造成了潜在的风险。因此，需要进行必要的水质监测，以确保水环境质量。具体数据如下表2。

表2 工业排污口水质监测数据

在分析数据时发现，COD浓度超过了排放标准，说明废水中存在大量的有机污染物，对水环境有潜在的危害。氨氮浓度也超过了相关标准，可能源于废水中的氨氮排放。此外，镉和铅的浓度也超过了环境质量标准，暗示了废水中的重金属污染。基于实际问题，应采取必要的应对措施。例如，加强废水处理设施的运维和监管，加强对重金属污染的治理，并确保废水排放符合相关标准。

3 水质自动监测技术在水环境保护中的优化策略

3.1 优化取水采样功能

通过合理设计和改进取水采样功能，可以提高采样的准确性、代表性和效率，从而更好地了解水体的实际情况。首先，选择适当的取水采样设备和容器是确保采样质量的重要因素。采样设备应具备足够的稳定性、耐腐蚀性和防污染性，以避免对采样样品的污染。采样容器应符合相关标准，能够保持样品的完整性和原样性，并能有效防止外部污染物的侵入；其次，确定合适的采样频率和时间，以获取代表性的样品。采样频率应根据水体特性和监测目的确定。对于具有季节性变化或突发事件的水体，可能需要增加采样频率。同时，根据水体特征和监测要求，选择适当的采样时间，以确保采样样品能够准确反映水体的实际状况；最后，选择有效的采样方法和技术，可以提高采样效率和减少人为误差。自动采样技术，如自动采样器或定时采样装置，可以实现预定时间和频率的采样，并减少人为因素对采样过程的影响。同时，使用标准化的采样方法和操作流程，能够提高采样的一致性和可比性。

3.2 强化数据传输管理

首先，建立稳定可靠的数据传输通道是强化数据传输管理的基础。选择合适的数据传输技术和网络设备，确保数据传输的稳定性和安全性，这包括使用高速互联网连接、专用数据传输线路或无线通信技术等，以确保数据能够及时、准确地传输到目标系统或数据库。

其次，制定严格的数据传输规范和协议是确保数据传输准确性的关键。制定统一的数据格式、命名规则和数据传输协议，确保不同设备和系统之间数据的一致性和兼容性。同时，建立完善的数据传输流程，明确责任和权限，以确保数据传输的规范性和可追溯性。

最后，建立完善的数据传输记录和审计机制，确保数据传输过程的可追溯性和透明性。记录数据传输的时间、来源、目标和传输状态等关键信息，以便进行后续的审计和验证。这可以帮助人们发现和纠正数据传输中的问题，并提供数据传输过程的可信度和可靠性。

4 结语

总之，水质自动监测技术在水环境保护中具有重要作用。通过掌握水质变化趋势的相关数据，人们能够全面了解水体的质量状况，预测未来的变化趋势，并评估环境保护措施的效果，这为相关人员制定科学的管理策略和决策提供了依据，为保护水资源和维护生态平衡助力，实现可持续发展的水环境保护目标。此外，相关人员应不断推动水质自动监测技术的创新和应用，为构建美丽的水环境、共享清洁的水资源作出积极贡献。