水质监测创新应用研究

2014-08-15河南省信阳水文水资源勘测局

河南水利与南水北调 2014年12期

□张颖（河南省信阳水文水资源勘测局）

0 引言

近年来，水质在水环境监测和评价工作方面一度得到重视。它在生活饮用水、工业用水和渔业用水上都有着不同的严格标准。随着近年来人类活动的频繁和水质自身的机制变化，水的性质和组织发生了改变，严重降低了水的使用价值，甚至危害了人体健康。水质监测已经在许多相关行业开展并应用起来。

水质监测是十分浩大的工程，不仅投资大，所需人力、物力和财力大，并且实施过程工序复杂繁琐，而监测设备还必须具备前沿的技术和方法上的要求。在这样的情形下，技术人员经过分析问题寻求新方法，摸索新的技术、方法并且得以应用和研究，使得水质监测走上高效有成果的道路。

1 水质监测创新技术方法的应用和研究成果

为了借鉴更多的经验和方法结论，下面简要分析一下关于新技术方法的应用和研究成果。

1.1 历年监测管理方式上的改进

针对许多地区出现的水源保护区划分界限不清使得水质管理发生混乱污染的问题，仔细分析可知，封闭性的水源地和多功能的水源地都有着其自身的特点和难度；前者相对管理简易，但遇到河流型的水源，影响了运输行业的运作，可移动船只的恶意非法排放污染，监测难度之大可想而知；后者多为与经济利益相关的问题，若是影响建房别墅或者旅游景点的运营，监测也是很难插手的。这就是单一粗糙管理方式的弊端。

因此，自2007年起，国务院出台了《全国城市饮用水安全保障规划》，其中重点规划了各个专项领域的政策，弥补了不同领域单一管理的漏洞，使得各部门各司其职，各尽其用。另外，国家的财政部门还专门拨出了一批关于水质督察方面的经费，用以支持各个地区供水水质监管的精细工作，大力推进了水质监管部门的工作。

在学习先进和分析研究中，我国成功地实现了从单一的管理方式向全过程管理的转化，粗放式的管理向精细化的过渡。另外，也将常态的管理延续到包括预警预案机制、应急处置机制和善后恢复机制三个机制的应急管理的方式上。

1.2 各种监测方法手段及其应用

1.2.1 水质监测物理方法及其应用

水质从本质层面的监测来说，就是根据其容易监测的物理性质进行相关的分析处理从而得到想要的数据和结果。

水有很多的物理性质，比如水温、浊度、色度、臭味、残渣、电导率和浑浊度。下面将简单展开几个方面的监测方案。

水温，即水的温度，一般常用水银温度计进行检测。但是在专业的领域范围，水温监测得到了创新，很多企业和部门都会采用更为先进的设备，比如颠倒温度计。它是由主温表和副温表两个部分组成，其中主温表负责水温观测，副温表负责气温观测。两者相辅相成，可以根据环境温度变化得到读数。

浊度是水的浑浊程度。由于水中可能会混杂许多对人体有害的原微生物，因此对于水质的浊度也有严格的规范标准。一般采用的方法是目视比浊法，这个方法多应用于肉眼比较容易区别的杂质，精度并不是很高。而分光光度法可以称为目视比浊法的进阶阶段，通过配比硫酸肼与六次甲基四胺聚合物进行反应制作产生的高分子聚合物作为参比浊度液，分别配于待测溶液和对照组中，便于分光计测出吸光度，间接得出浊度的相对比较。现在的检测领域还会应用浊度仪，这是更加精确的方法，其工作原理是不同的浊度有相应的波长投射或散射。

色度。水中往往含有各种腐殖质、无机物或者有机物，或者是受工业废水的影响，因此水的质量有时候可以经由色度来进行分析判断。监测色度会应用到很多试剂和方法。这里比较常见的是铂钴比色法，这种标准溶液一般用氯铂酸钾和氯化钴配比，有着严格的色度标准，可以通过水的颜色差异，肉眼分辨比色。不过该方法只适用于较清洁的地面水，应用的范围依旧比较狭隘。而稀释倍数法则可以解决残余的问题，通过蒸馏水的稀释至观测不到颜色的次数，就可以确定倍数。

物理方案上的应用能够简单地检测出水质的问题，是水质监测应用中的最优先手段。

1.2.2 水质监测化学方法及其应用

水的基本组成是氢原子和氧原子，这是从化学角度来分的。但现实中的水当然还会存在许多其他的物质，比如溶解在水中的氧气、二氧化碳和硫化氢，还有少量的氮气。甲烷以及稀有气体氦气。除此之外，还富含大量的离子和生源物质。

由于我国水质中离子总量总是呈现出不断的动态增减变化和化学类型变更的存在，因此水质监测也会涉及到化学领域。水质的化学性质一直都有动态的变化趋势，化学上的方法也随之不断的革新。

比如电化学分离法、离子色谱法和气相色谱—质谱法等。这里将重点介绍一下比较新型的化学方法——化学发光分析法。这在专业领域中，还尚是一种比较新颖的方案，应用的原理是化学反应中发出的能量引起的光辐射效应。一般在有机物经过氧化氢、分子氧，次氯盐酸的氧化剂中发生反应得到观察现象。

通常应用的物质是鲁米诺和过氧化草酸酯。前者具有很好的水溶性，易于合成，也是最早被应用的发光体系化学试剂之一；而后者的化学发光实用性比较强，是现在被广泛应用的试剂。在近年来，还发现更多种类的化学发光物质，这些都在水质检测得到了相应的应用。随着现代科学技术的进步，高灵敏度的光电传感器应运而生，又为现代的水质监测提供了更多的与化学发光相关的研究方案。

通过化学层面的调试方案，能够创新出很多技术手段，他们凭借自身有效、实时和连续性的优点，能够适应现代监测的需求而发展，并逐步在实际中进行应用。

1.2.3 水质监测生物方法及其应用

在水质检测过程中，物理-化学方法固然能够反映水质的好坏和进行评估分析，却无法与现实中人们关注的身体健康和相关的生态系统相连接。另外，可以发现，水中的生物个体表现能够反映水质的变化甚至具体到污染的程度。

随着这些年科学技术的进步飞跃、生态学的进步与革新以及大学课堂中生物课程的开设。生物对于水质监测相关的技术也得到了一定的发展。下面来简单介绍最为年轻的水质监测方案——生物检测方法的一些实例。

1.2.3.1 生物群落法

根据水中的生物来进行间接的信息获取，它们的群落结构、种类数量变化是作为参照得出数据的指标。利用五点采样法、检验就可以得到一些具体的数据，用以评估水的水质状况。

1.2.3.2 细菌学检验法

细菌作为一种微生物，能够在很多环境中自然滋生。所以对水的细菌数和密度进行统计能够得到一些情况分析。

1.2.3.3 水生生物的毒性试验

在监测过程中。大量的实验是不可避免的，在这里就需采取鱼类和藻类作为实验的对象，它们都是对水质敏感的对象，通过它们的中毒反应程度，可以有效地反映水质，达到测试水体是否符合标准的目的。

1.2.3.4 生产力测定法

测定水生植物光合作用后产生的净光合作用产量以及叶绿素的含量情况得出水质的情况。还可以通过生态系统的食物链，来观察污染物积累放大的程度和污染的分布区域，对于监测帮助良多。