地表水水质自动监测技术应用及发展初探

夏永娇

（唐山市生态环境局开平区分局，河北 唐山 063021）

引言

时至今日，中国地表水环境质量监测工作已经有序进行了四十余年，而监测技术也由传统的手动检测转换为半人工半自动化监测，以至现阶段乃至未来的全自动化监测，而监测数据的稳定性以及最终评价结果的有效性正在不断上升。随着社会环境的不断变化，环境管理的需求亦发生了较为显著的变化，自动监测技术的出现，极大弥补了人工监测的不足，极具环保价值。现阶段，如何在既有技术的基础上进一步提升自动监测技术的最终监测效果，成为社会大众共同关心的话题，而这也是广大水质监测工作人员面临的重要课题。

1 地表水水质自动监测与人工监测技术应用效果的差异化分析

1.1 基于基本监测原理方面的差异

自动监测技术为达到与人工监测结果的一致性，其监测方式应尽可能保持与氨氮监测、高锰酸盐监测、化学需氧量监测等实验室人工分析方法的一致性。但是为了实现监测的自动化，需要减少部分试剂的种类及用量，必然会导致自动监测与人工监测技术在技术原理、结果、准确性等方面的差异化[1]。

1.2 基于监测灵敏度方面的差异

传统的人工监测模式，可以依照水质样本的浓度分别采用稀释、萃取等技术手段进行处理，进而将样本的浓度调整到最佳的监测范围，以保障最终结果的准确性。相比较而言，尽管近年来自动监测技术已然获得了较大进步，但是其目前仍无法完全消除待测样品中的干扰物质。这会导致部分监测工作的检验灵敏度无法满足我国优质水质（I、Ⅱ类）所规定的标准要求，进而无法有效消除监测水样中共存离子的干扰，从而引发误报现象。

1.3 基于水体采样方面的差异

受到监测机构经济条件、工作意识等方面的影响，在开展自动化采样工作的过程中，并不会布置过多的采样头。相对而言，传统的人工采样技术拥有更大的采样范围。依照我国《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T 91-2002）[2]中的标准规定，针对某一水域进行水环境质量评价的过程中，应依照水域的宽度、长度以及深度等采用左中右、上中下采样点规定法确定采样点的数量，并保证单一水域范围内的采样数量维持在1～9个左右。在此情况下，自动监测采集工作会有一定的局限性，其所采集水样的代表性亦会受到一定影响。在小范围的水体采样工作中，其检测结果与人工监测结果之间或许能够保持一致，但在面对大江大河或更宽广的水体样本时，就难免出现一定差异。

2 地表水水质自动监测技术应用要点分析

2.1 健全的自动监测系统

为最大程度地发挥出地表水水质自动监测技术的价值，推动环境保护工作的有序开展，相关监测机构需要建立足够健全、科学的地表水水质自动监测系统，进而为后续整体的监测工作提供基础性保障。在系统建设初期，相关机构应对配套设施以及水质分析仪器的集成效果树立明确标准，并结合其实际监测工作的展开方向，使用运行更安全、更稳定的设备[3]。由此才能发挥系统优势，实现全自动、高精准度的水质监测工作，并在发现问题后能及时发出警报及进行有效处理。健全的自动化监测系统也离不开工作人员稳定的操作技术、高标准的工作行为规范以及监测系统的可操作性，如此方能最大程度保障自动监测技术的应用效果。

2.2 系统性的验收结果

在运用全自动水质监测技术的同时，相关机构还需结合实际工作方向与目标，建立起具有完整性及科学性的考察、评价指标，并且还应在规定的时间段对地表水水质自动监测技术、系统等进行分析与考察，以保证其工作的稳定性。水质监测工作具有一定的复杂性，因此在客观因素的影响下，自动监测技术的实效性可能会出现问题。由此，相关管理人员应加强对《国家水质自动监测站系统验收考核办法》的认知，借助该文件的技术性指导作用，对其水质监测工作进行验收与考核，以保障整体工作质量[4]。

3 地表水水质自动监测设备的性能

3.1 地表水水质营养盐及有机污染综合指数自动监测

3.1.1 高锰酸盐指数

自动监测仪器在运用中所采取的方式主要包含以下几种：（1）高锰酸钾氧化-光度检测法；（2）高锰酸钾氧化-光度滴定法（3）高锰酸钾氧化-电位滴定法。其中高锰酸钾氧化-光度检测法在使用时容易受到地下水中泥沙等因素的影响，从而对监测浊度造成干扰，监测液会出现二次污染的可能性；高锰酸钾氧化-光度滴定法在运用中，监测时间较长，滴定速度较慢，地下水浊度对检测结果会产生影响；高锰酸钾氧化-电位滴定法在应用时，滴定速度缓慢会造成检测时间过长等问题。

3.1.2 化学需氧量

自动监测仪器在运用中所使用的方式主要包含：（1）重铬酸钾氧化-电位滴定法；（2）重铬酸钾氧化-光度检测法；（3）电化学氧化法。重铬酸钾氧化-电位滴定法在运用中存在反应器大，实际消耗量大以及产生废液多等问题；重铬酸钾氧化-光度检测法在运用中要求处于高氯条件下，才可掌握化学需氧量；在发生硫酸银沉淀现象后，电化学氧化法会造成氧化铝不确定的问题。

3.1.3 总磷

自动监测仪器在运用中采取过硫酸钾氧化-钼酸盐显色分光度法。该方式在运用中抗坏血酸稳定性差，需要进行低温保存。

3.1.4 总氮

自动监测仪器分析中运用碱性过硫酸钾氧化-紫外光光度法时，会受到地下水浊度影响，造成测量结果存在误差，其对试剂纯度要求相对较高，测量要求相对较多。为此，在地下水水质自动监测工作中，相关人员需要结合地下水的实际情况选择合适的方式，避免对地下水水质监测结果造成不利影响。

3.2 水质常规参数自动监测

在地下水水温监测中，一般使用自动监测热敏电阻法，其可有效掌握地下水温情况。在地下水pH值监测中，可在自动监测中选择玻璃电极法，该方式在使用时需要注意玻璃电极的易污垢性，其对自动监测的灵敏度会造成影响，甚至造成仪器发生漂移，相关人员需要在监测中做好设备校正工作，监测难度相对较高。在地下水水质溶解氧监测中，可使用自动监测电化学电极法以及荧光法等。电化学电极法在实际使用中属于好氧检测，需要确保地下水保持流动，并定期完成膜片清晰作业，在地下水中定期补充电解质，因此整体监测维护成本相对较高；而荧光法则是应用成本高。在地下水水质电导率监测过程中，使用自动监测电极法，可提升地下水水质电导率的应用效果及应用效率。在地下水浊度监测工作中，可采用自动监测光散射法，在光散射法的使用过程中需注意沾污结垢问题，相关人员应定期做好设备清洗工作，避免影响自动监测结果。

4 地表水水质自动监测技术的不足

正如上文所述，受到各种客观因素的影响，地表水水质自动监测技术的灵敏度、精准度、采样范围等，相较于人工监测技术仍存在一定的差异化[5]。因此需要相关技术人员能够摒弃较为滞后、传统的监测技术，在建立健全系统的基础上，引进更先进、更高效的技术。

先进的技术以及仪器意味着更高的检测成本支出，部分机构受自身经济能力的限制，无法承担高昂的资金支出。加之，当前的自动监测技术更新速度较快，缺少资金支持的机构难以及时更新、更换更高效的设备与技术，这对其监测工作的有序开展具有一定负面影响。

另外，我国水质监测机构部分技术人员的工作素养及技术能力较为落后，难以在短时间内接受并熟悉更先进的技术，自然也无法以最快的速度落实工作，因此需要相关机构管理人员加强对工作人员的培训与引导。

5 地表水水质自动监测技术的发展趋势

5.1 提升水质自动监测技术的集成化水平

集成化水平的提高能够有效解决当下自动监测技术成本高、系统运行复杂、养护难度大等一系列问题。地表水的质量监测工作应具有效果好、精准度高、范围广、发展稳定等特征，相关人员应结合使用目的及建站目标，循序渐进地开展相关工作的分类、分级建设，如联合建设微型监测站、岸边检测站等，同时辅以更高集成化水平的监测技术及仪器[6]。

5.2 建设智慧化水质自动监测系统

水质自动监测系统的近阶段发展目标，应是对水环境的全天候监测以及预警、预报技术，而这一目标的实现，需依托于智能化信息系统的建立，相关部门应积极引入智能技术及先进人才。一方面，相关部门可以结合不同水域的污染排放量、水量、流速等方面的内容，建立起智慧化数字模型，进而帮助相关工作人员依托更直观的数据开展更精准的分析工作，同时借助数字化模型更明确地展现不同水体的污染物浓度、种类的变化及起因，精准定位可能引发水质变化的阈值点及干预方式等[7]。另一方面，相关部门及人员应加强对预警机制的关注，建立起可视化的预警数据表达，以更好地满足各领域对水质的认知需求。

5.3 扩展水质自动监测的应用范围与应用领域

水质自动监测技术在未来，应具有更广泛的监测范围及更优质的监测效果。为有效提升水质自动监测技术的精准度，相关部门应结合整体监测行业的现状条件及综合污染指标监测需要，加强自动监测技术监测有机污染物、新型污染物、重金属污染物等物质的监测范围及监测力度，进一步优化监测对象的评价指标，全面提升自动监测的实用价值。并且，还应持续提升现有监测设备、仪器的使用效果，针对灵敏度、精准度等方面不断进行技术革新，全面缩小仪器与人工监测的差异性。

5.4 加强水质自动监测技术的内外控制力度，提升监测质量

随着地表水水质自动监测技术的不断升级，相关系统、设备所产出的自动监测数据总量也会不断累积。在此情况下，如果相关技术人员无法有效、高速地开展数据分析与处理工作，大量价值不明的数据就会引发一系列系统故障及监测问题。因此，在监测技术不断发展、革新的同时，相关技术人员还需重视数据质量及水站运行协同软件，不断完善数据储存的相关规范标准，利用统一化的数据质量控制方式，全面提升水站信息化运行、维护的管理水平。针对数据的检测程序以及筛查标准也应尽快落实到位，以保障入库数据的有效性与准确性，进而促进地表水水质自动监测技术的进步，维护我国水资源的可持续发展。

6 结语

综上，地表水水质自动监测技术的全面应用，有助于管理部门对重点水资源环境质量各项数据的精准把握，能够为水环境质量的监督与管理提供绝佳的技术支持和保障。相关部门应在既有技术的基础上，进一步完善自动监测技术的技术规范，最大程度地保障地表水水质自动监测数据的准确性、有效性、可比性及一致性，循序渐进地提升自动监测技术的实用价值，促进环境保护以及资源维护工作的有效落实。