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□ 刘晓茹 周怀东 李贵宝
水质自动监测在国外起步较早，我国在水质自动监测、移动快速分析等预警预报体系建设方面处在探索阶段。1998年以来，我国已先后在七大水系的10个重点流域建成了42个地表水水质自动监测系统，黑龙江、广东、江苏和山东等省也相继建成了10个地表水水质自动监测系统。2005年，全国计划在主要流域重点断面水质自动监测站达到100个，实现水质自动监测周报。目前所用的自动化监测系统多为国外进口设备，国内在水质自动化监测装置制造上跟不上快速发展的水质监测的需要，由此可见，国产化自动监测仪有广阔的开发前景和潜在的销售市场。 一、系统功能 1.实现监测自动化 水质自动监测仪具有最佳现场使用效果，可以对水质进行自动、连续监测，数据远程自动传输，随时查询所设站点的水质数据。其先进性体现在实验室(中央控制室)里可以实时显示现场数据，仪器发生故障时，报警功能可提醒用户并告知故障原因。 2.实现水污染的预警预报 水质自动监测一改过去总在事后才能向有关部门提供水质信息的被动局面，实现了水质发生恶化时仪器自动报警或响应，对流域下游发出水质污染的预警预报，防患未然，充分体现了水利部门水量水质综合管理的优越性。例如，2001年夏季在淮河泄污监测中，淮南石头埠断面的电导率上升趋势极为明显，成功地预测了污水团对下游的影响；2003年1月底～4月初，长江最大支流——汉江接连三次发生水华污染事件，武汉宗关水质自动监测站通过pH值和溶解氧的异常变化，多次率先监测到水华的产生，并连续进行了跟踪、监测，掌握了污染事件的发生、发展、结束过程，对于防止污染事件的进一步发展起到至关重要的作用。 3.实现水质信息在线查询和共享 水质自动监测系统促进水利部门水环境监测系统计算机联网，改革环境质量和污染源报告的编报，加速全国水环境监测技术向统一化、标准化发展，实现水质信息的在线查询、分析、计算、图表显示、打印等，随时实现各单位之间水质信息的互访共享，实现全流域水环境综合评价，可迅速为领导决策提供科学依据。 二、系统组成及质量控制 水质污染自动监测系统是在一个水系或一个地区设置若干个有连续自动监测仪器的监测站，由一个中心站控制若干个固定监测子站，随时对区域的水质污染状况进行连续自动监测，形成一个连续自动监测系统。 子站内装有传感器，用于测定各种污染物的单项指标、综合指标以及气象参数的分析仪器，数据采集通信控制器及通信设备。各子站的工作是长年连续运行的。中心站是各子站的网络指挥中心，又是信息数据中心，它配有功能齐全、存贮容量大的计算机系统，由通信联络设备及数据显示、分析、传输和接收的管理软件构成。中心站的主要功能：数据通信、实时数据库、报警、安全管理、数据打印。中心站的工作一般是间歇式的。 自动监测系统在正常运行时一般不需要人的参与，而是在电脑的自动控制下进行工作。其工作系统由信息采集系统、信息传输系统、信息管理系统和信息服务系统四部分组成。 信息采集系统完成自动监测系统的信息采集、整理，并通过通信系统和计算机网络把各类信息传送给水质监测中心站，使决策部门及时了解水质状况，发布水质公报，为控制水质和治理水环境提供科学依据。信息采集系统的建设主要包括自动采样器、自动分析仪和多参数水质监测仪、水量测定装置的配备、设计和安装，以及采样场所的基建工程。 信息传输系统充分利用流域现有的通信网和计算机网络，建立覆盖流域水资源监测实验室的计算机网络系统，实现水资源信息的网上传输和资料共享，以达到快速、准确地传递水质信息的目的，为充分利用水资源提供服务。 1.水样采集 采样方法分为瞬时采样、周期采样和连续采样三种。采样设备为潜水泵。潜水泵通常安装在采样位置一定深度的水面下，经输水管道将水样输送到分站监测室内的配水槽中。 由于河流、湖泊等天然水中携带有泥沙等细小颗粒物，初滤后的水样经过配水槽，泥沙沉积在槽底，澄清水则以溢流方式分配到各检测仪器的检测池中，多余的水经排水管道排放出去。 潜水泵的安装方式大体可分为两种，一种为固定式，另一种是浮动式。固定式安装方便，但是采水深度会随水位的涨落而改变，因此在水位变化大的水域中使用时，不能保持恒定的采水深度。浮动式是将水泵安装在浮舟上，因浮舟始终漂浮在水面上，无论水位如何变化，采水深度始终保持不变。 从水泵到监测室的输水管道越短越好，以免水质特别是测定溶解氧的水质在输送过程中发生变化。输水管道的长度一般为5～25m。管道要避光安装，以防藻类的生长和聚集。管道还应保温，防止冬天冻冰，堵塞输水管路。 2.监测指标选择 监测指标的选择一方面要能满足水环境监测规范的要求，使其所选择的监测指标尽可能反映比较多的水质特征，另一方面要根据国内外市场上是否有可靠的产品而定，保证监测指标测定结果的可靠性。目前已被水质自动监测系统采用或可能被采用的监测项目及有关自动检测方法如表1所示。 表1 监测项目和自动检测方法
由表1可见，水质污染监测项目还很有限，特别是重金属和有机污染物的自动化检测仪器更缺。这使得自动监测指标选择受到一定的限制。 3.信息传输方式 充分利用各站现有的水情通信条件，对比选择合适的通信方式，重点站点可选用一种以上的通信方式，确保数据的可靠传输。 4.质量保证与质量控制 水质自动监测系统具有连续运转的特点，其采水和配水管路的清洗程度、仪器运行状况、试剂与标准溶液的稳定性及分析仪器的基线漂移等都是影响数据质量的重要因素，为了保证测量精度，仪器必须带自动清洗、自动校正以及相应的程序控制装置。日常采取的质量控制措施包括定期校准、质控样检查、比对实验验证、试剂有效性检查及数据审核等方法，应严格按照《水质自动分析仪技术要求》(HJ/T96-104-2003)进行校对试验，保证数据的有效性。 三、水质自动监测站的建设 1.选址 水质自动监测系统中心站要能满足通信联络方便和交通运输便利，设在监测范围内的任何地方都可以。但对子站来说，既有建站的数量问题，又有站址的选择问题。这两个问题主要是由监测范围和该范围内的排污情况所决定的，同时也要考虑物质条件的可能性，一方面要满足电力供应的要求，另外要有自来水连续供应，以便于仪器的定期清洗，最后要具备通信条件，最好依托现有的通信设备，保证数据的连续传输。 2.防护措施 水质自动监测站大部分位于山川、江河、湖泊附近，地理环境比较恶劣，电力供应不稳，自动监测设备应配备后备电源或太阳能电池板。各站机房供电形式大部分为三相四线制，没有地线，属农村电网，机房内各种线路屏蔽不良，故应配备防雷工程措施。在缺少恒温条件下，应对仪器加保温层并加装仪器内部空调，保证自动监测仪的正常运行。 ■
1 中国环境监测总站编．中国环境监测技术路线．长沙：湖南科技出版社，2003 (作者单位：中国水利水电科学研究院水环境研究所，水利部水质监督检验测试中心) |
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