重点断面水质在线监管体系研究

重点断面水质在线监管体系研究

陈雪

中汇天成（江苏）环境科技有限公司

摘要：本文深入分析了水质监测中的关键环节，包括采样、检测方法和仪器设备，探讨了这些环节中存在的问题及其成因。针对采样点位不准确、采样频次不足、采样方法不规范、检测方法灵敏度不足、操作复杂性以及仪器设备精度和维护保养等问题，提出了一系列系统化的解决策略。这些策略包括采用GIS技术精确确定采样点位、开发多功能检测技术、利用自动化和智能化技术简化操作流程、加强设备维护保养以及定期更新换代仪器设备等。本文旨在通过这些综合性措施，提升水质监测的准确性和效率，为水环境保护和水资源的可持续利用提供坚实的数据支撑。

关键词：水质监测；在线监测体系；采样技术；检测方法；仪器设备

引言

随着工业化、城市化进程的加快，水污染问题日益突出，成为制约经济社会可持续发展的重要因素。水质监测是水环境保护和水污染防治的基础工作，而重点断面作为水体污染控制的关键节点，其水质状况直接关系到水环境安全和水资源的可持续利用。因此，开展重点断面水质在线监管体系研究，对于提高水质监测效率、实现水环境精准管理具有重要意义。重点断面是指在水体中具有代表性和控制性的断面，其水质状况能够反映水体的整体污染水平。[1]当前，我国重点断面水质监测主要采用定期取样分析的方式，存在监测频次低、数据时效性差、无法实时掌握水质变化等问题。随着现代信息技术的发展，水质在线监测技术逐渐成熟，为实现重点断面水质的实时、连续、动态监测提供了技术支撑。近年来，国内外学者对水质在线监测技术及其在水环境管理中的应用开展了大量研究。在监测技术方面，光谱法、电化学法、生物传感法等新型在线监测技术不断涌现，提高了监测的灵敏度、准确性和稳定性。[2]我国在“水十条”等政策的推动下，也在积极探索重点断面水质在线监测的新模式。然而，与发达国家相比，我国在监测技术、监测网络、数据处理等方面还存在一定差距，亟需加强相关研究，提升监测监管能力。本文研究旨在构建一套科学、高效、智能的重点断面水质在线监管体系，为水环境管理和决策提供有力支撑。

1水质在线监测技术概述

水质监测是确保水资源安全和生态平衡的重要手段。随着科技的进步，水质监测技术经历了从原始的手工分析到现代自动化、智能化的转变，为水环境管理和决策提供了强有力的技术支撑。

1.1水质监测技术的演进

水质监测技术的发展可追溯至20世纪初，最初依赖于实验室分析方法。随着时间的推移，技术不断革新，包括化学分析、生物检测、仪器分析等方法相继出现。进入21世纪，随着计算机和传感器技术的发展，水质监测技术开始向自动化、实时化和网络化方向发展，实现了对水质参数的连续、实时监测。[3]

1.2常见的在线监测技术

当前，水质在线监测技术主要包括以下几种：

1)光谱技术：利用物质对特定波长光的吸收特性，进行水质参数的测定。

2)电化学传感技术：通过测量电极反应产生的电流或电位变化，来检测水质中的特定离子或分子。

3)生物传感器：将生物识别元件与信号转换器结合，对水质中的生物活性物质进行检测。

4)流动注射分析(FIA)：通过将水样注入流动的试剂中，实现连续、快速的多参数分析。

5)质谱技术：通过质量分析，对水质中的复杂组分进行高灵敏度和高分辨率的检测。

1.3技术发展趋势与面临的挑战

水质在线监测技术的发展趋势体现在这几个方面：监测设备趋向小型化、便携化，便于在各种环境条件下部署；通过机器学习等算法，提高监测数据的处理和分析能力，实现预警和决策支持；构建水质监测网络，实现数据的共享和互联互通，提高监测效率。然而，水质在线监测技术仍面临一些挑战：监测设备需要适应复杂的水体环境，如温度、压力、生物污染等；确保监测数据的准确性和可靠性是在线监测技术的关键；高性能的监测设备往往伴随着较高的成本，需要在成本和性能之间找到平衡。

2重点断面水质监测需求分析

水质监测作为水环境管理和水污染防治的关键环节，对于评估和保护水体健康具有不可替代的作用。[4]重点断面的监测工作是实现水环境精准管理的重要手段。

2.1重点断面的定义与选取原则

重点断面是指在河流、湖泊、水库等水体中，能够代表水体水质状况并具有关键控制作用的特定监测点位。这些点位的选择需遵循一些标准，包括代表性：点位应能全面反映水体的水质特征，包括主要污染物质的分布情况；控制性：点位的设置对于水体污染的源头控制、传输路径监管及污染治理效果评估至关重要；可达性：考虑到监测设备的安装、运行和维护，点位应易于访问和操作；连续性：监测点位的布设应保持时间上的连续性，以便于对水质变化趋势进行长期分析。

2.2重点断面水质监测的重要性

重点断面的水质监测在多个层面上发挥着关键作用，比如监测数据是评估水体是否存在污染、污染程度及其变化趋势的重要依据；监测结果为制定和调整水环境保护措施提供了科学依据；通过监测数据可以评估现有环境保护法规和政策的实际执行效果；水质监测结果的公开有助于提高公众对水环境保护的意识，促进公众参与和监督。

2.3监测需求与目标

水质监测的需求和目标应当全面而具体，主要包括全面性：监测的参数应全面覆盖所有关键水质指标，如pH值、溶解氧(DO)、五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)等；实时性：监测系统应能够提供即时数据，以便于快速识别和响应水质的突发变化；长期性：持续的监测有助于深入理解水质的季节性变化和长期趋势，为水环境管理提供历史数据支持；精确性：监测数据的准确性对于做出科学合理的决策至关重要，因此必须确保监测技术与方法的科学性；成本效益：在确保监测质量的前提下，应考虑监测方案的经济性，以实现资源的最优配置。

3重点断面水质在线监管体系构建

本工程旨在构建一个高效、可靠的水质监测系统，为此，我们精心选择了以下关键工艺设备，包括在线检测设备集成、水泵、空压机、一体化站房等。

3.1在线检测设备集成

在线监测体系主要包括自动采样器：用于自动采集水样，确保样本的代表性和采集过程的一致性；水质分析仪：集成多种传感器，能够实时监测pH值、溶解氧、浊度、电导率等关键水质参数；数据采集系统：负责收集监测设备的数据，通过无线或有线网络传输至中央监控系统；自动清洗系统：定期自动清洗监测仪器，保证监测数据的准确性和设备的长期稳定运行。

3.2水泵

水泵主要包括增压泵：为水样提供必要的压力，确保其能够顺利通过采样管道进入监测设备；循环泵：用于将处理后的水样重新注入水体，或在监测系统中循环使用，以减少对水体的影响。

3.3空压机

空气压缩机主要的作用是提供必要的压缩空气，用于驱动某些在线监测设备，如气动阀门和某些生物传感器。

3.4一体化站房

一体化站房主要涵盖监测站房：作为监测系统的中心，集成了在线检测设备、数据处理系统、电源系统等；气候控制系统：确保站房内部温度、湿度适宜，避免极端气候对监测设备造成损害；安全系统：包括防盗、防火等安全措施，保障监测设备和数据的安全。

4难点问题与解决策略

4.1水质采样

在实际工作中，水质采样存在以下问题：一是采样点位不准确，导致采集的水样不具代表性；二是采样频次不足，无法全面反映水质变化情况；三是采样方法不规范，导致水样受到污染或破坏。相对应的解决策略包括：利用先进的地理信息系统(GIS)技术，结合水文地质数据，精确标定关键采样点位，确保其能够全面反映水体的水质状况；依据水体的季节性变化和水质动态特性，制定科学的采样频次计划，以全面捕捉和记录水质的连续变化；开发一套详尽的采样操作手册，对采样人员进行定期和系统的培训，强化其对采样技术规范的理解和执行力。加强采样人员的专业培训，提升他们的专业技能和责任感，确保采样工作的规范性和准确性。

4.2检测方法

水质监测的准确性对于评估水环境状况和制定相关政策至关重要。为了确保监测数据的可靠性，选择合适的检测方法尤为关键。然而，在实际操作过程中，现有的检测方法面临一系列挑战，比如：现有的检测方法可能仅针对特定的水质参数设计，这限制了它们在监测多种水质指标时的应用能力；某些检测手段可能无法达到足够的灵敏度，难以检测到水中浓度较低的污染物；一些检测方法的操作过程可能过于复杂，需要专业人员进行长时间的操作，这不仅增加了工作量，也影响了监测的时效性和效率。

为了有效应对水质监测中存在的挑战，以下是一系列措施，旨在对现有的检测方法进行深入研究和全面优化。主要包括：鼓励跨学科的协同合作，通过融合化学、材料科学、信息技术等领域的最新研究成果，开发出能够同时监测多种水质参数的集成化检测技术；投资于前沿的生物传感技术、纳米材料科学以及精密的信息技术，以显著提高检测设备对于微量污染物的识别和测量能力；引入自动化和智能化的检测设备，减少人工操作的需求，从而降低操作错误和污染的风险。

4.3仪器设备

水质监测的准确性和可靠性在很大程度上依赖于所使用的仪器设备。然而，在实际操作中，仪器设备方面可能会遇到一些挑战，比如：部分仪器设备的精度可能未达到理想标准，这可能影响监测结果的准确性；仪器设备如果缺乏适当的维护和保养，可能会导致其性能降低或出现故障；随着监测技术的发展和监测需求的更新，现有的仪器设备可能无法满足新的监测标准和需求，需要及时更新换代以保持监测技术的先进性。

为了应对这些挑战，提出一些建议的解决策略，比如：投资于高精度的监测仪器，并定期进行校准和性能验证，以减少测量误差，确保数据的精确性；建立和遵循一套严格的仪器设备维护保养程序，确保所有设备都能够定期接受检查和必要的维护，以维持其最佳工作状态；制定一个长期的仪器设备更新换代计划，跟踪最新的监测技术发展，及时替换那些过时或不能满足当前监测要求的设备。

5结论

本文通过对重点断面水质在线监测体系的深入研究，明确了提高监测数据准确性和监测工作效率的重要性。通过采用GIS技术精确确定采样点位、开发多功能检测技术、利用自动化和智能化技术简化操作流程、加强设备维护保养以及定期更新换代仪器设备等措施，可以有效解决水质监测中的关键问题。这些策略的实施，不仅提升了监测数据的质量和监测工作的效率，而且为水环境管理和决策提供了科学依据。未来，应继续关注监测技术的发展，加强监测人员的专业培训，以及完善监测体系的质量控制措施，以实现水环境的长期保护和水资源的可持续管理。

参考文献

[1]魏建勋,张楠.基于物联网和大数据技术的立体化水环境监管系统建设[J].环境保护与循环经济,2021,41(06):86-88+92.

[2]耿炜.应用远程质控技术加强水质在线监测数据监管[C]//中国环境科学学会（Chinese Society For Environmental Sciences）.2015年中国环境科学学会学术年会论文集（第一卷）.河北省环境监测中心站;,2015:4.

[3]熊坚.海南省公共游泳池水质安全监管体系研究[J].体育科技文献通报,2020,28(08):8-10+55.

[4]朱斌,罗金,黎柏允.基于物联网及大数据分析技术的排污全过程在线监管系统研究与应用[C]//中国环境科学学会环境信息化分会,《中国环境管理》杂志.2016全国环境信息技术与应用交流大会暨中国环境科学学会环境信息化分会年会论文集.广东柯内特环境科技有限公司;,2016:9.

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