地表水环境自动监测技术发展趋势分析

中国地表水环境质量监测已经开展近40年，完整的监测技术体系保证人工采样、实验室分析监测数据的准确性和评价结果的有效性。随着环境管理需求和监测技术的不断发展，自动监测也进入了水环境质量监测领域，发挥了在时间和空间上连续性的优势，弥补了传统实验室化学监测的不足。如何充分利用并发挥水质自动监测技术为当前的环境管理需要服务，是当前水质监测的一个重要发展方向。

国内水质自动监测的现状

从国家层面来讲，进入21世纪，中国地表水环境质量监测引入了自动监测技术，各部门和地方政府均根据自己的需求建设水质自动监测站(以下简称水站)，开展水质的自动监测。自动监测作为手工监测的补充，在监测水质变化及变化趋势、实时掌握水质状况以及水质自动监测技术的应用与发展等方面起到了重要作用。

水利部门目前已经建成了大约1400个水站，用于水功能区限制纳污指标体系的监督与考核，另有363个水站列入建设计划。依据国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)和水利部颁布的《水文基础设施建设及技术装备标准》(SL276-2002)、《水资源监控设备基本技术条件》(SL426-2008)、《水资源监控管理系统数据传输规约》(SL427-2008)和《水环境监测规范》(SL219-1998)等标准，河道型水站的常规配置为五参数、高锰酸盐指数和氨氮自动测定仪。湖库型水站的常规配置为五参数、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮自动测定仪。

从市场上水质自动监测技术层面来讲，水质自动监测是依托实验室分析方法发展起来的。20世纪80年代流动注射技术的应用将繁琐的实验步骤自动化，实现了对样品的自动连续分析，使实验室分析的精密度和分析效率大大提高。水质自动监测则是在此基础上通过进一步实现采样步骤的自动化达到对水质连续监测的目的。目前，水质自动监测的量值传递是通过与手工监测的比较实现的。根据与手工监测比对实验的数据结果对自动监测仪器进行校准，以达到自动监测仪器与手工监测数据结果一致的量值传递。

水质自动监测目前存在的问题

技术上的差异性

自动监测与手工监测相比存在测试原理和采样代表性的差异，监测指标少于手工监测，而且自动监测灵敏度低，无法实现优质水体(Ⅰ、Ⅱ类)准确测定等，这些都是目前在监测技术体系中无法解决的问题。因此，采用自动监测数据评价水环境质量，需要对现有的监测技术体系做进一步的改进和完善。

标准与技术规范滞后

地表水的自动监测虽然已经开展了近20年，但是由于没有建立明确的与手工监测相融合的监测技术体系，自动监测数据在使用上受到了极大限制。《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定的水质监测分析方法为国家标准的手工分析方法，《水质自动监测技术规范》尚未发布。标准与规范的滞后，不仅限制了自动监测数据的使用，同时也影响了自动监测技术的发展。

自然和基础条件

在自然和基础设施条件方面，有些断面虽然在水质评价中很有意义，人工监测没有问题，但是一旦涉及水站建设，当地的水文、地质等自然条件，交通、电力供应和通讯保障等设施都存在问题，致使水站建设无法进行。

水质自动监测发展趋势

拓展自动监测范围，提高自动监测仪器的准确性

为了提升水质自动监测水平，应在自动监测仪器以监测综合污染指标为主的现状条件下，积极研制开发单项污染物的自动监测仪器(如重金属、有机污染物等)，使自动监测能够覆盖更多的监测评价指标。同时，进一步完善目前的仪器设备，提高仪器测定的灵敏度和与手工分析的可比性，以满足监控敏感区域、重点区域水质状况的需求，达到对优良水体水质准确评价的目的。

提高水质自动监测的集成化水平，实现对地表水水质的动态监控

由于水站系统复杂，建设成本高，运营维护成本也相对较高。水质自动监测应遵循分布广、质量精、发展稳的原则，根据建站目标和使用目的，采用分类分级建设的方式。水站建设应采用站房建设与非站房建设相互结合的方式，在没有建站条件的敏感点位可以通过提高仪器的集成水平建设简易站、岸边站或微型站;对湖泊水库、入海河口或取水困难的点位可以采用太阳能浮标的建站方式。仪器选型可采用准确测定、趋势测定等不同形式，对于必须准确测定的断面(如考核及生态补偿)采用定量分析的仪器，对于水质预警与变化趋势监控断面(如重点水域、国界河流等)采用不使用试剂的光谱分析仪。

强化内控与外控相结合，提高自动监测数据质量

集成智慧化的水环境自动监控 络体系，实现流域水环境预警预

目前自动监测获得的大量数据尚未得到充分的分析和利用。因此迫切需要开拓数据综合分析能力，研究将河流水质与流速/流量、污染源排放量等因素相结合，利用适当的数学模型建立相应的输入响应关系对数据进行分析，找寻不同污染物浓度变化之间的相互联系，确立水质可能出现变化的阈值点，实现水站对环境水质预警预测的功能。进一步开发监测数据综合分析工具和预警表征发布平台，实现预测预警模拟分析的可视化表达。

挖掘水质自动监测的应用领域，逐步将自动监测结果用于水环境质量评价

进一步研究自动监测结果与手工监测结果的可比性和等效性，研究自动监测用于水环境质量评价的技术规范与方法。开发适用于自动监测的新的监测分析方法，研制适合不同水质和不同水体的自动监测仪器设备；研究保障自动监测数据质量的质控措施与评价方法;进一步完善水质自动监测技术体系。

中科谱光智能水质监测系统搭建水质监测“天 ”

“水色”水质在线监测系统是以水质参量光谱提取技术为核心，综合运用传感器、自动控制、 络通讯和人工智能等技术，对水体水质进行在线实时综合评价的智能系统。

★水质参数检测种类

浊度、PH、溶解氧、化学需氧量、氨氮、总磷、总氮、高锰酸盐指数、叶绿素、悬浮物、总有机碳、色度、亚硝酸盐、生化需氧量、综合营养化指数等。

★检测精度

单指标检测精度与实验室化验方法对比，最高可达95%，平均85%以上。

★检测频次

可实现24小时不间断观测，数据采集间隔灵活可调。

为满足不同场景应用需求，中科谱光设计了浮标式、便携式、岸基式、管道式等不同形式的产品。水污染防治是一项永远不会止步的工作。随着科学及社会的发展，国家对于水环境问题日益重视，水质监测、污水处理方面的建设投入将会不断增加，赋能新型科技企业，推动水质监测设备技术进步、产业发展，是打响生态污染防治攻坚战的关键举措之一。