水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

摘要：實(shí)施水質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程監(jiān)控，有助于及時(shí)掌握水體狀況與水質(zhì)變化，提高對(duì)水質(zhì)污染事故的預(yù)防與處理能力，進(jìn)而使水污染問題得到有效解決。通常情況下，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而為水環(huán)境保護(hù)提供了支持。本文結(jié)合水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境保護(hù)護(hù)中的應(yīng)用實(shí)例。以期解決我國(guó)水資源分布不均、水污染嚴(yán)重等問題，以期在水環(huán)境保護(hù)中更好的發(fā)揮水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的作用。

關(guān)鍵詞：水質(zhì);自動(dòng)監(jiān)測(cè);水環(huán)境;保護(hù)

中圖分類號(hào)：X83? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2095-672X（2021）01-0143-04

DOI.10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2021.01.023

Application of water quality automatic monitoring technology in water environment protection

Zhao Na

（Gujiao Environmental Monitoring Station， Taiyuan Shanxi 030200，China）

Abstract：The implementation of automatic monitoring and remote monitoring of water quality is helpful to timely grasp the water situation and water quality changes， improve the ability of prevention and treatment of water pollution accidents， and then effectively solve the water pollution problem. In general， water quality automatic monitoring technology can realize water quality automatic monitoring， which provides support for water environment protection. Combined with the application status of water quality automatic monitoring technology， this paper analyzes the application examples of water quality automatic monitoring technology in water environment protection. In order to solve the problems of uneven distribution of water resources and serious water pollution in China， in order to better play the role of automatic water quality detection technology in water environment protection.

Key words：Water quality; Automatic monitoring; Water environment; Protection

在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程中，水污染問題得到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，而且會(huì)在一定程度上影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展速度。在水環(huán)境保護(hù)過程中，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)是比較常用的技術(shù)手段，其不僅可以確保水質(zhì)監(jiān)測(cè)的時(shí)效性、準(zhǔn)確性和連續(xù)性，而且還可以提高監(jiān)測(cè)的整體效果和質(zhì)量。與傳統(tǒng)人工采樣水質(zhì)監(jiān)測(cè)相比，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)具有多方面的優(yōu)越性。

1? ? 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

1.1? ? 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

水質(zhì)監(jiān)測(cè)主要是對(duì)對(duì)某一特定地區(qū)的水質(zhì)進(jìn)行長(zhǎng)期、持續(xù)的采樣檢驗(yàn)，并對(duì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，從而形成對(duì)當(dāng)?shù)厮|(zhì)的檢測(cè)報(bào)告。在進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)的過程中，傳統(tǒng)人工采樣一般需要消耗大量的人力、財(cái)力和物力，而且所出具的監(jiān)測(cè)報(bào)告缺乏時(shí)效性，因而無(wú)法滿足水質(zhì)監(jiān)測(cè)的具體需求。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)的取樣、反饋數(shù)據(jù)，快速生成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析以及水質(zhì)分析報(bào)告，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)幾十種水質(zhì)指標(biāo)同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，豐富了水質(zhì)監(jiān)測(cè)的功能，有助于更全面地反饋水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息。

水文水質(zhì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是國(guó)家開發(fā)和保護(hù)水土資源的重要的資料來源，對(duì)于保護(hù)水生態(tài)、保護(hù)水資源、實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理具有重要意義。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)不僅能夠?qū)λ|(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，而且還能夠在無(wú)人值守的情況下自動(dòng)獲取水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。通過相關(guān)水質(zhì)數(shù)據(jù)的收集、分析和整理，并上傳至環(huán)保信息中心，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，進(jìn)而對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)情況有全方位的了解和掌握。同時(shí)，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)還可以準(zhǔn)確把握水質(zhì)狀況，及時(shí)全面地反映水的質(zhì)量現(xiàn)狀，并呈現(xiàn)出發(fā)展趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)水環(huán)境監(jiān)測(cè)管理和污染防治的重要參考。如圖1所示，該系統(tǒng)包括分析儀和遙測(cè)系統(tǒng)，借助監(jiān)控軟件與分析軟件維持系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)采樣記錄分析數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

1.2? ? 主要功能

在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以對(duì)水源地的水溫、pH、電導(dǎo)率、溶氧含量、氨氮、重金屬、濁度、藍(lán)綠藻、余氯等參數(shù)給予實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過有線或無(wú)線傳輸手段，將監(jiān)測(cè)所得各類指標(biāo)和數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，而且也可以在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)直接讀取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。通常情況下，在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，將其數(shù)據(jù)傳輸給相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步分析。

預(yù)警預(yù)報(bào)。報(bào)警系統(tǒng)是水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)中比較關(guān)鍵的組成部分，其可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的報(bào)警信息給予實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)接收，并以聲音的顏色變化、數(shù)值的顏色變化進(jìn)行報(bào)警信息的傳遞，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。在水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超標(biāo)、水質(zhì)分析設(shè)備故障，或因現(xiàn)場(chǎng)供電異常導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)行時(shí)自動(dòng)報(bào)警。為提高環(huán)境監(jiān)控工作的質(zhì)量和效率提供可靠的、精確的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)。

信息發(fā)布和在線查詢。借助于各類的應(yīng)用軟件和應(yīng)用系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)信息發(fā)布和在線查詢，能夠?qū)D表進(jìn)行分析和計(jì)算、顯示、打印。支持信息互訪共享，收集指定的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及各種運(yùn)行資料，并將其長(zhǎng)期存儲(chǔ)，為環(huán)境管理和決策提供科學(xué)依據(jù)。

1.3? ? 水質(zhì)監(jiān)測(cè)常規(guī)項(xiàng)目

水溫。水溫是水質(zhì)監(jiān)測(cè)中不可忽視的重要組成部分，水溫可以對(duì)當(dāng)前水域的物理性質(zhì)給予直觀的反映，而且水溫的變化會(huì)對(duì)該水域生物的生存產(chǎn)生決定性的影響。此時(shí)可以借助專業(yè)的溫度傳感器來實(shí)施監(jiān)測(cè)和采集水域的數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)該水域水溫的有效監(jiān)測(cè)。

pH值。通常情況下， pH值可以反映該水域的酸堿性、鹽分含量，而且溫度也可以有效反映該水域的pH值。同時(shí)，借助電極法也可以對(duì)當(dāng)前水域的pH值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

溶解氧。借助帶有紫外可見吸收光譜來監(jiān)測(cè)該水域的分子態(tài)氧。

濁度。借助光學(xué)電子法可以反映該水域的渾濁程度，如果光線通過懸浮物時(shí)，將會(huì)不同程度上受到阻礙，光線的受阻程度表示水體的濁度。

2? ? 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的重要性

2.1? ? 提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)效率

通常情況下，水質(zhì)監(jiān)測(cè)具有涉及內(nèi)容多、任務(wù)量大的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的人工進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，需要對(duì)大量的監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析和整理。此時(shí)，不僅需要大量的消耗人力、財(cái)力和物力，而且數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不夠高。這主要是由于傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)中，工作人員所進(jìn)行的水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作不能及時(shí)反映水環(huán)境質(zhì)量造成的。實(shí)現(xiàn)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，能夠有效的減少人工操作的環(huán)節(jié)，從而節(jié)約管理成本。

由于采用了先進(jìn)的管理制度與運(yùn)行模式，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在進(jìn)行水質(zhì)的五項(xiàng)參數(shù)以及氨氮含量、葉綠素、重金屬等指標(biāo)監(jiān)測(cè)時(shí)，能夠達(dá)到更高的準(zhǔn)確性。并實(shí)現(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)歸類整理，上傳數(shù)據(jù)庫(kù)，提高了監(jiān)測(cè)的頻率與效率，同時(shí)減少了工作人員的工作量。

2.2? ? 提高采樣可靠性與安全性

由于傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)時(shí)不具備很強(qiáng)的時(shí)效性，呈現(xiàn)出的結(jié)果與實(shí)際的水質(zhì)狀況不能很好對(duì)應(yīng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、穩(wěn)定的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而對(duì)水環(huán)境的管理與治理產(chǎn)生不利影響。如今，隨著水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的廣泛普及，水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性大大提升，能夠?yàn)樗h(huán)境的治理奠定良好的基礎(chǔ)。而水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，取代了人工采樣環(huán)節(jié)，提高了采樣工作的安全性。

3? ? 水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)在水環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

3.1? ? 地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)

如圖2所示，應(yīng)用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行地表水質(zhì)監(jiān)測(cè)時(shí)，工作人員可以不受空間的限制，對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。地表水的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，有助于了解重點(diǎn)斷面水體的水質(zhì)狀況，對(duì)重大的水質(zhì)污染或流域性的水質(zhì)污染進(jìn)行有效的預(yù)警和預(yù)報(bào)，有效地避免跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛。

我國(guó)的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)已取得重要進(jìn)展，能夠及時(shí)準(zhǔn)確有效地實(shí)現(xiàn)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)于保護(hù)我國(guó)重要河流起到了至關(guān)重要的作用。如今，隨著水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在地表水監(jiān)測(cè)中使用頻率的增加，我國(guó)大型湖泊以及水環(huán)境均已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的覆蓋，能夠有效掌握地表水的總體信息。

3.2? ? 水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)

將水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用到水庫(kù)中，既可以對(duì)pH、溶解氧、電導(dǎo)率、水溫、濁度等水質(zhì)五參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而且也可以對(duì)高錳酸鹽指數(shù)、藍(lán)綠藻、硝酸鹽、亞硝酸鹽、葉綠素、氨氮、總氮、總磷、鋅、鎘、鐵、銅、鉛、錳、生物毒性等20項(xiàng)指標(biāo)給予有效監(jiān)測(cè)，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信息視頻信息和遠(yuǎn)程調(diào)控的實(shí)時(shí)傳輸，進(jìn)而使水環(huán)境監(jiān)測(cè)能力得到有效提升。同時(shí)，水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)還可以及時(shí)查明水源地水質(zhì)超標(biāo)原因，有效提升了保護(hù)飲用水源水質(zhì)安全的能力。

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠隨時(shí)對(duì)站點(diǎn)的所有水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。一旦水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目超標(biāo)，可以通過無(wú)線傳輸進(jìn)行報(bào)警，并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。這樣既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的全過程監(jiān)管，而且還可以對(duì)存在的問題采取有效措施給予解決，進(jìn)而確保供水安全。

3.3? ? 排污口污水水質(zhì)監(jiān)測(cè)

環(huán)保部門在進(jìn)行污水排放管理時(shí)，通常受到環(huán)保管理工作人員少、巡檢任務(wù)重、對(duì)企業(yè)污水排放情況了解不到位，以及排污單位不積極交納排污費(fèi)，拖欠嚴(yán)重等因素的影響，污水排放管理工作沒有取得應(yīng)有的效果。而應(yīng)用了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)排污口的水質(zhì)與流量的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。一方面，由于具有遠(yuǎn)程操作功能，可以根據(jù)監(jiān)測(cè)單位污水排放情況來制定有效的解決措施;另一方面，對(duì)傳統(tǒng)排污費(fèi)收費(fèi)模式進(jìn)行改革和創(chuàng)新，采取先交費(fèi)后排污的管理措施，對(duì)于各企業(yè)排污口污水的流量、水質(zhì)給予實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并遠(yuǎn)程控制電動(dòng)閥門。當(dāng)預(yù)付費(fèi)用充值完成后，可以實(shí)現(xiàn)排污，欠費(fèi)則自動(dòng)停止排污。還可以設(shè)定污水指標(biāo)的上限，當(dāng)某指標(biāo)達(dá)到上限時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉閥門，停止排污。遠(yuǎn)程監(jiān)控能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀而清晰地展示，借助通訊工具與網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴?/p>

4? ? 小結(jié)

綜上所述，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是以在線自動(dòng)分析儀器為基礎(chǔ)，借助自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)來構(gòu)建在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)體系，并在此基礎(chǔ)上完善運(yùn)營(yíng)管理體制，以期更好地發(fā)揮水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，從而解決我國(guó)水污染問題，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。

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收稿日期：2020-08-03

作者簡(jiǎn)介：趙娜（1984-），女，漢族，本科，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。