試論水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)的相關(guān)性分析及在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

左安飛 馮宗友 姚洋

摘? ?要：生活水平的不斷提高，使人們對(duì)生活環(huán)境質(zhì)量提出了更高的要求，因此做好水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)的相關(guān)性分析變得十分必要。本文針對(duì)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行剖析，結(jié)合水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)的相關(guān)性分析，通過研究水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)在水文水質(zhì)和預(yù)警監(jiān)測中的應(yīng)用，目的在于提升人們對(duì)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)的認(rèn)知能力，提高水環(huán)境監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)? 水環(huán)境監(jiān)測? 水文水質(zhì)

中圖分類號(hào)：X84? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（c）-0139-02

生活水平的不斷提高，使人們對(duì)生活環(huán)境質(zhì)量提出了更高的要求。水資源作為人們維持身體正常機(jī)能的必需品，如何減少水資源污染，提高水資源利用率成為水環(huán)境監(jiān)測部門需要重點(diǎn)考量的問題。通過將水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)應(yīng)用至水環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中，對(duì)提高水資源分配合理性，提升人們飲水安全等級(jí)有著積極的意義。

1? 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測的優(yōu)勢(shì)

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測的主要內(nèi)容包括水資源的pH值、氮元素含量、磷元素含量、清澈度、DO、電導(dǎo)率、流速NH3-N等[1]。相較于傳統(tǒng)水環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測內(nèi)容更加細(xì)致，測量頻率跟家頻繁。以DO（溶解氧）監(jiān)測值為例，某監(jiān)測單位利用自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測1月3日到6月3日水資源中月平均DO含量分別為8.1mg/L、7.9mg/L、8.0mg/L、7.8mg/L、8.2mg/L和5.3mg/L。而利用常規(guī)儀器進(jìn)行監(jiān)測，得到水資源中月平均DO含量為7.9mg/L、7.9mg/L、8.1mg/L、7.9mg/L、8.1mg/L和5.6mg/L。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出兩種方式總體監(jiān)測結(jié)果接近，在具體操作過程中，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測的頻率較高，能夠直觀反映某時(shí)間段水資源中DO含量的變化情況，反映出的數(shù)據(jù)信息真實(shí)度更高。另外，傳統(tǒng)監(jiān)測方式在進(jìn)行水資源監(jiān)管時(shí)，受到監(jiān)測頻率的影響，容易造成關(guān)鍵性數(shù)據(jù)的缺失，使水污染問題不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，造成較大的負(fù)面影響。通過引進(jìn)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，可以不斷提高監(jiān)測結(jié)果質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)造成水資源污染的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，根據(jù)具體的污染情況制定相應(yīng)的解決策略，借此提升水環(huán)境監(jiān)測結(jié)果的有效性。

2? 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)的相關(guān)性分析

在進(jìn)行水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)相關(guān)性分析時(shí)，可以選擇常年使用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的水站，對(duì)該水站數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，借此提升相關(guān)性分析結(jié)果的科學(xué)性[2]。在進(jìn)行相關(guān)性分析時(shí)，可以采用Pearson相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和具體分析，以明確水體參數(shù)與其他參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性。例如，新疆烏魯木齊某水站在2012年開始使用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，對(duì)此可以采用Pearson相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行參數(shù)分析。根據(jù)采集數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以看出，水體的五種參數(shù)與其他參數(shù)之間均存在一定的關(guān)聯(lián)性。如水體電導(dǎo)率和水體溫度呈負(fù)相關(guān)，水體溫度越低，導(dǎo)電率越高，根據(jù)兩者相關(guān)性構(gòu)建線性方程，求解可得兩種類型數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)為r=-0.38;水資源中氨氮含量和化學(xué)需氧量與水資源中磷元素含量呈正相關(guān)關(guān)系。因?yàn)榱自貙儆谒w微生物必不可少的生長元素，磷元素含量的增加會(huì)加快水資源中微生物的代謝效率，從而提高水體資源中的化學(xué)需氧量和氨氮含量。經(jīng)過數(shù)據(jù)計(jì)算可以得出氨氮含量與磷元素含量的相關(guān)系數(shù)為0.46，化學(xué)需氧量和磷元素含量的相關(guān)系數(shù)為0.49;水體資源中溶解氧含量和水體溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。在水體溫度上升時(shí)，水體內(nèi)部分子的運(yùn)動(dòng)速率加快，促使水體中的溶解氧分子從水體中剝離，轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氧，導(dǎo)致水體中溶解氧含量下降。根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算可得溶解氧與水溫的相關(guān)系數(shù)為-0.88;水質(zhì)的綜合毒性與水體的pH值成負(fù)相關(guān)關(guān)系，即水體pH值越高，水質(zhì)的綜合毒性越低。容易對(duì)人體造成危害的離子為重金屬離子，如鉛離子、汞離子、亞鐵離子等。此類離子在pH值較高的水體中容易發(fā)生沉淀現(xiàn)象，使水資源中離子含量降低，進(jìn)而降低水質(zhì)的綜合毒性。經(jīng)過計(jì)算可得，水質(zhì)綜合毒性與水體pH值的關(guān)聯(lián)系數(shù)為-0.55。除此之外，水溫的不斷升高會(huì)加快水體環(huán)境離子的運(yùn)動(dòng)速度，使水體呈現(xiàn)較高電導(dǎo)率。以銅離子為例，該離子與水體溫度之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.48。綜上所述，將水體五參數(shù)與其他指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，能夠有效提升數(shù)據(jù)采集的有效性。

3? 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1 水文水質(zhì)的響應(yīng)分析

在使用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)對(duì)水環(huán)境監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，需要對(duì)是水文和水質(zhì)兩方面數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，借此提高水環(huán)境監(jiān)測結(jié)果的科學(xué)性。例如，黑龍江哈爾濱某水站從2014年開始引進(jìn)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，除使用初期，采用混合監(jiān)測手段外，從第二年開始全部使用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，在進(jìn)行相關(guān)性分析時(shí)，可以選擇2015年以后的數(shù)據(jù)作為分析數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果可得，水質(zhì)的濁度與水質(zhì)流量存在正相關(guān)關(guān)系。該水站大部分供水源來自于當(dāng)?shù)氐暮恿?，河流在流通過程中，水體中會(huì)攜帶較多的顆粒雜質(zhì)，如果河流流量較慢，會(huì)加快顆粒雜質(zhì)的沉積速度，降低水體的濁度;若流量較快，顆粒會(huì)在水體中停留較長時(shí)間，增加水體的濁度。經(jīng)計(jì)算水體濁度和流量之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.83;水體流量與水體電導(dǎo)率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，在水體快速流動(dòng)時(shí)，水體中不導(dǎo)電物質(zhì)含量較多，加上導(dǎo)電離子在水體中含量較少，于是會(huì)降低水體的導(dǎo)電能力，反之水體的電導(dǎo)率將會(huì)增加。利用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算可得，水體流量和水體電導(dǎo)率之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)為-0.68。另外，水位與pH值呈正相關(guān)性，關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.56，水體綜合毒性與水位存在負(fù)相關(guān)性，關(guān)聯(lián)系數(shù)為-0.43。由此可見，在進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測工作時(shí)，工作人員可以借助水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)對(duì)水文和水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，結(jié)合各個(gè)參數(shù)之間的相關(guān)性，能夠準(zhǔn)確分析出目前水體資源的污染狀況，及時(shí)采取措施進(jìn)行解決，能夠有效提升水環(huán)境監(jiān)測的工作效率。

3.2 預(yù)警監(jiān)測的應(yīng)用分析

為了盡可能發(fā)揮水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，在實(shí)際運(yùn)用中，可以根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況構(gòu)建預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，降低水體資源的污染范圍。例如，四川成都某水站借助水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)目前水資源情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，具體監(jiān)測結(jié)果如下：水資源濁度的變化范圍一般在5～130NTI之間;電導(dǎo)率在25～375之間;水資源溶解氧保持在6～10之間。所有數(shù)據(jù)在每天都會(huì)呈現(xiàn)周期性變化，峰值產(chǎn)生的時(shí)間一般在凌晨兩點(diǎn)到七點(diǎn)之間。針對(duì)此變化規(guī)律，水環(huán)境監(jiān)測人員對(duì)水體資源上游環(huán)境進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)在河流上游的支流位置新建了排水發(fā)電站，該排水發(fā)電站工作時(shí)間為早上六點(diǎn)半到次日凌晨一點(diǎn)半，在完成排水發(fā)電后，水流會(huì)匯入主河道，使主河道水資源內(nèi)部環(huán)境發(fā)生改變，進(jìn)而引起水體五參數(shù)的變化。該水站工作人員根據(jù)該變化規(guī)律，在系統(tǒng)中設(shè)置合理的預(yù)警值，如果測量數(shù)值大于預(yù)警值，需要及時(shí)安排工作人員對(duì)水體進(jìn)行采樣分析，找出水質(zhì)變化的主要原因，使水體環(huán)境污染狀況始終控制在合理范圍內(nèi)。另外，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的維護(hù)方式比較簡單，并且維護(hù)成本較低，不會(huì)給水站帶來較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)能夠適用于各類水環(huán)境監(jiān)測，也是目前應(yīng)用較廣泛的技術(shù)。

4? 結(jié)語

通過比對(duì)水體資源五參數(shù)與其他指標(biāo)之間的相關(guān)性，可以間接得出現(xiàn)階段水質(zhì)狀況，并且水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的頻次較高，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，提高水環(huán)境監(jiān)測的有效性，減少水資源污染。

參考文獻(xiàn)

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[2] 張茜.水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測參數(shù)分析及其在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].中國資源綜合利用，2018，35（12）：117-119.