国家地表水水质自动监测网建设与运行管理的探索与思考

2014-02-27刘京周密陈鑫刘廷良

环境监控与预警 2014年1期

刘京，周密，陈鑫，刘廷良

(中国环境监测总站，北京 100012)

1 国家地表水水质自动监测网的建设与运行

1.1 建设情况

自1999年9月，环保部在中国主要流域重点断面开展了地表水水质自动监测站的建设，经过“十五”“十一五”10年的努力，陆续在全国31个省份各个流域的重点河段、湖库以及出入境边界河流上建成了149个水质自动监测站，初步形成了覆盖全国的地表水水质自动监测网。

目前，国家水质自动监测站(以下简称“水站”)的监测项目包括水温、pH值、溶解氧、电导率、浊度、高锰酸盐指数、总有机碳和氨氮。部分湖泊水站的监测项目还包括总氮、总磷和叶绿素[1，2]。有些站正在开展生物毒性、挥发性有机污染物(VOCs)的试点监测。今后可能还要拓展重金属监测项目。

水站的监测频次可以根据情况连续监测或每几小时监测一次，管理人员可以通过控制软件自行设定。目前，水站采用每4h采样分析一次的频次。每天每个监测项目可以得到6个监测结果[3]。

自动监测数据由控制系统中的各台分析测试仪器采集存储之后，通过VPN方式传送到负责各水站日常运行的环境监测站(又称“托管站”)和中国环境监测总站，通过互联网实现实时发布。托管站也可以通过VPN和电话拨号两种通讯方式实现对所托管子站的实时监视、远程控制及数据采集。各省环境监测中心站及其他经授权的部门也可随时从总站的数据库中调阅各水站的历史监测数据。

1.2 运行管理

中国环境监测总站作为国家地表水水质自动监测网的负责单位，自水站建设之日起就对水站的运行和数据质量极为重视。在总结多年运行管理经验的基础上，制定并颁布实施了《国家地表水自动监测站运行管理办法》(总站水字[2007]182号)(以下简称《管理办法》)。《管理办法》中对运行管理的核心内容作出了具体规定，包括职责分工、日常维护、数据上报、质量管理、维护维修、经费使用以及资产管理等。明确了总站、省站及托管站质量管理监督管理机制，理顺了水站运行维修机制，实现了专业化、社会化运营机制与风险保障机制，为水站的稳定运行和水站数据的质量提供了保障。

2 国家地表水水质自动监测网的作用与应用

地表水水质自动监测网的建设和运行，体现了中国水环境监测技术手段的科学化和现代化，对国家环境保护决策部门及时作出有效的水污染防治和管理对策等方面均具有重要意义。自动监测频次高、数据传输速度快，在突发性水污染事故预警预报监测、省界水污染纠纷监测、重大水利工程的水质影响监测以及保障公众用水安全方面都发挥了不可替代的重要作用。

2.1 国家主要流域水质状况常态预警

目前，全国有100个水站的监测数据通过互联网向全社会实时发布；而《全国主要流域重点断面水质自动监测周报》则通过互联网向全社会公开发布国家水站的周监测结果。

2.2 重大水污染事件跟踪监测

自2000年国家水质自动监测系统陆续建成并投入运行使用后，淮河干流淮南、蚌埠及盱眙站成功地全程监视了每年淮河干流大型污染团的迁移过程，为沿淮自来水厂及时调整处理工艺，保证饮水安全提供了依据。图1(a)(b)记录了污水团通过水站断面时带来的溶解氧急剧下降和电导率急剧上升的水质变化过程。

图1 污水团通过淮南石头埠水站时溶解氧和电导率的变化

图2、3反映了2007年太湖蓝藻暴发期间沙渚水站监视到的水中溶解氧、高锰酸盐指数、总氮和总磷的浓度变化。

图2 蓝藻暴发期间水中溶解氧和高锰酸盐指数的变化

图3 蓝藻暴发期间水中总氮和总磷的变化

2.3 重大自然灾害预警

2008年四川汶川特大地震发生后，中国环境监测总站通过水站远程查看灾区水质状况，将灾区7个水站的监测频次由原来的4 h一次调整为2 h一次，并将灾区水质变化的情况及时向国务院抗震救灾总指挥部上报，每天在公众网上发布自动监测结果，为稳定灾区群众人心发挥了重要作用。

2.4 重大国际活动预警

2008年北京奥运会期间，利用分布在北京、天津、沈阳、上海的水站对城市的饮用水源实施严密监控，每日以《奥运城市地表水自动监测专报》形式上报环保部，为保障奥运期间饮水安全提供了技术保障。同样的应用还发生在上海世博会、广州亚运会和深圳大运会期间。

3 国家水站运行管理存在的问题

国家地表水水质自动监测网在10年的建设和运行中取得了许多经验与教训，需要进一步完善和改进。

3.1 保障设施建设投入不足

由于水站位置所在地均距离城市较远，电力、通讯等方面的基础条件较差，电压不稳、通讯信号不好，严重影响着水站的稳定运行和数据传输。有些地方水文水情条件不好，水位高低变化、河道左右摆动以及洪水和冰凌的影响，都会导致采水系统无法正常工作，影响水站运行。

3.2 仪器设备配置不全面

受当初建站条件的限制，已建水站项目比较单一，多数只配置了五参数、高锰酸盐指数和氨氮，影响水质的综合评价和预警预报工作的开展，需要根据水质功能与潜在特征污染物增加相关仪器的配置，如重金属、石油类、有机物等有毒有害项目。有些仪器设备的测定结果与常规监测分析数据存在系统误差，如总氮、总磷与叶绿素等，使其监测数据的使用受到限制。

3.3 执行管理制度不到位

有些托管站受经济利益的影响，对仪器的易耗品更换不及时；有些运维人员没有严格执行日监视、周核查、月比对的质控要求；执行管理制度要求不到位也严重影响了数据质量。

3.4 运维人员技术与管理水平有待提高

水站地处偏远、工作条件艰苦，有些水站人员编制少，使用聘用人员，水站运行维护人员不能相对固定，导致对水站的维护不到位，造成系统达不到长期稳定运行的要求。有些水站由于领导重视程度不够，不鼓励支持运维人员参加相关技术培训，致使水站的仪器设备不能得到适当的维护保养，无法保障系统的长期稳定运行。

3.5 管理机制还需进一步完善

现有的管理模式存在许多弱点和缺陷。

(1)缺乏奖励与惩处的机制与措施。有些水站受气候、水情条件的影响，长期停止运行；有些水站系统出现问题后，托管站不能积极主动地解决问题，存在拖、等、要的现象；无论系统运行率高低，各水站的运行费用是固定统一的，没有采取奖优惩劣的措施和手段来调动大家的工作积极性[4]。

(2)运行费用额度变更困难。现行每个水站的运行经费自2002年起至今10年没有调整。除仪器零配件、试剂、燃油、水电等价格上涨因素外，自2009年国家水质自动监测数据的实时发布实施后，现行的运营公司对水站进行每年2次的定期维护，无法保证系统的运行完好率，需要进一步加大运行费用的投入。工作经费的不足严重影响了各方工作的主动性与积极性。

(3)没有固定的资金支撑仪器设备的更新。目前执行的《管理办法》中已经明确，国家水质自动监测系统配置的仪器设备使用年限为8年。但在实际执行过程中，大部分水站到使用年限后，没有固定的资金支撑仪器设备的更新，需要重新申请资金并根据资金批复的额度制定仪器设备的更新计划，无法保证适时更新。

(4)存在重仪器轻系统、重数据测试轻基础设施的现象。在水站的运行管理中，大家更多地关注仪器运行是否稳定、监测结果准确与否，忽略了对水站的基础设施(采水、配水、通讯、系统集成技术甚至站房)的改造与更新管理。再先进的仪器如果没有好的集成也无法得到准确的分析数据。

4 完善国家水站运行管理的对策建议

4.1 开发协同软件，实现水站运维的信息化和规范化管理

自动监测的实现带来了海量的数据，如果数据的QA/QC工作没有做好，将出现大量无法取舍的数据。因此有必要开发和使用保障水站运行和数据质量控制的协同软件，统一规范对水站的运行维护和质量控制措施的实施，实现对水站运维管理的信息化。同时进一步加强自动监测数据的质量保证与质量控制工作，明确自动监测数据的审核责任与存入数据库的程序，保证存入数据库的数据都是准确有效的。

4.2 开发数据分析软件，实现对环境水质的预警预测

环境监测就是对特定污染物进行浓度测试并对测试数据进行分析和运用，环境监测工作的全过程是“测取数据-解释数据-运用数据”的完整过程。目前自动监测得到的大量数据多被束之高阁，没有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，研究利用各种数学模型对海量数据进行分析，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。使用这样的分析软件可以及时对获取的第一手数据进行综合分析，从数据中揭示出主要污染源、污染物排放规律及污染负荷年变化特征和环境质量时空变化规律，继而为管理部门评估环境管理政策措施是否到位、成效是否明显、环境效益如何等提供有力的技术支持。

4.3 完善《管理办法》，保障水站的长期稳定运行

随着国家水质自动监测网络的不断完善和监测管理理念的提升，现行的《管理办法》已经不能完全满足目前国家对水质自动监测网络系统的管理，因此有必要在总结前期管理与运行经验的基础上进一步完善。从机制上解决目前国家水站运行管理中存在的仪器更新、设施养护、经费保障、人员素质以及规范化管理的问题，达到提升已建水站的监测功能、保证国家地表水水质自动监测网可持续发展的目的。