浅谈地表水监测技术研究与质量控制框架

姜伟

摘要：地表水环境质量对我国环境监控保护具有十分重要的作用，同时也影响着国家的经济发展和人民正常的生活。因此加强地表水监测工作显得非常重要。本文对地表水的研究进行概述，对常用的地表水水质模型进行具体的研究，对地表水监测信息化技术发展进行总结。

关键词：地表水；水质监测；质量控制框架

中图分类号：O213文献标识码： A

一、地表水研究概述

我国学者对于地表水的研究主要涉及以下几个方面：

1.1河流方面：我国学者汤奇成等编撰了《中国河流文学》，同时还对黄河下游河道平面形态进行了模拟研究。

1.2湖泊方面：积极开展了湖泊与气候变化的研究，在湖泊富营养化、湖泊

水化学等方面也取得了一定的成就。

1.3沼泽方面：对沼泽湿地的污水处理功能进行了探讨，为沼泽的生态环境维护和合理利用沼泽资源提供了科学依据。

1.4冰川方面：由我国学者编制的中国冰川编目对于冰雪灾害防治和西部水资源开发利用都具有相当重要的意义。

二、地表水自动监测系统

地表水自动监测技术在近三十年来发展较为迅速。该项技术可综合性评估水体的质量，能够连续并及时记录有效数据，从而动态反映水质变化情况，使得监测数据具有一定的精密度、可比性和科学指导意义。

三、地表水水质模型

地表水水质模型是综合描述污染物在地表水中随时间、空间变化而不断迁移转化规律的数学模型，它涵盖了大多数水质中的污染物质，并综合物理、化学、生物反应对水质进行评价分析。地表水水质模型研究最初是基于生物化学需氧(BOD)和溶解氧(DO)的BOD-DO模型，属于一维稳态模型；后出现含有了氮、磷等营养物质的二维模型，随之又添加了大气污染物对水质的影响,从而建立综合水质模型。

四、常用的水质模型

4.1S—P模型（即BOD—DO模型）：应用最普遍的一维地表水水质模型，主要研究氧平衡，对于复杂的水环境应用性较差。

4.2QUAL系列模型：是具有多种用途的一维综合河流水质模型,它可以根据用户要求任意组合模拟水质组分，是目前常用的一种地表水水质模型。

4.3EFDC模型（即环境流体动力学模型）：具有灵活的变边界处理和通用的文件输入格式，可用于模拟点源和非点源的污染、有机物迁移、归趋等问题的研究。

4.4WASP模型：用于提供一般性水质预测，其子模块可独立与其他模型相结合使用。目前较为广泛使用的是与环境流体动态模型 EFDC 相耦合进行水质模拟。

4.5QUASAR模型：可建立污染物排放量与河流水质之间的关系，用于大型河流的DO模拟计算，该模型方程相对简单，计算简便，实用性强，应用前景较为广泛。

五、地表水监测信息化技术发展

地表水监测信息化技术未来研究重点在于水质变化趋势的预测及评估能力，即能够在水质可能发生变化或者水污染事故发生前采取必要的措施，以避免或减少对水体质量的影响。主要的研究方法有：

5.1时间序列法：考虑水质变化可能涉及到的因素，从原有数据出发，基于连续的动态规律，将水质指标变化的历史时间序列数据作为随机变量序列，运用统计分析中加权平均等方法推测水质未来的变化趋势，做出定量预测。

5.2回归分析法：分析因变量和自变量之间的关系，并根据其关系的表现形式用适当的数学方式表达建立回归模型，并实际情况进行模型检验，最后进行实际应用。

5.3灰色模型：通过建立该模型体系就能实现灰色方法的系统分析、评估、预测和控制等功能。

5.4人工神经网络法：模型通过简单的非线性函数的多次复合，可以克服线性和非线性拟合中的基函数选择与系数求解的困难，并可进行高维的非线性的精确映射。

时间序列方法只考虑影响水质指标本身的因素，但其种类较多且变化复杂，因此预测结果精密度不高；回归分析法需要大量的数据且为静态分析，故存在一定的局限性；而灰色预测方法的精密度随着时间的延长而逐渐降低。人工神经网络模型法则根据水质本身的特点进行学习，网络自动地调用权值与阂值，使得该

评价方法的输出结果具有较高的科学性。如何更好的运用现有的监测数据，结合新的技术方法，使地表水监测工作具有较高的精密度和客观可比性，是未来研究工作的重点，也是保障人民正常工作和生活的重要任务。

六、环境水质监测质量控制框架

6.1人员的配备

实验室需配备与监测工作相适宜的监测人员，并取得相应项目的个人上岗证后，方能从事环境监测工作 监测技术人员需具备一定的监测知识，能分析并处理监测过程中出现的异常现象 质量管理人员需熟悉监测流程监测方法，具备质量保证质量控制及环境监测理论知识，能正确评价监测数据。综合技术人员需熟悉环境监测技术，具备对环境监测数据分析判断处理及出具监测报告的能力。

6.2设备管理

对监测数据有影响的仪器设备，要制定检定及校准计划，并按计划实施。在检定周期内的设备要进行核查，以保证设备的正常运行。特殊设备应授权有能力的人员操作.

6.3现场质量控制

采样点的设置应以最少的点位获取足够的有代表性的信息；力求以最低的采样频

次，取得最有时间代表性的样品；地表水监测项目选择国家和地方的地表水环境质量标准中要求控制的监测项目。

6.4实验室质量控制措施

实验室分析质量控制分内部质量控制和外部质量控制。内部质量控制包括：空白实验、精密度测试、准确度测试、质控图、密码样分析等，外部质量控制包括：能力验证、实验室比对等。

6.4.1空白实验值控制

空白实验值能全面反映分析工作中所用试剂( 包括纯水) 与仪器的质量状况，并反映实验室的环境条件以及分析人员的素质和技术水平等各方面的问题。根据空白试验值计算的检出限，应低于方法的检出限。

6.4.2精密度控制

平行样分析反映的是分析结果的精密度，可以检查同批测试结果的稳定性。在日

常工作中，可依据样品的复杂程度所用方法和仪器的精度以及分析人员的技术水平等因素安排平行样的数量。

6.4.3准确度控制

准确度控制可以从加标回收率和标准物质分析两方面进行。

6.4.3.1加标回收控制

在测定样品的同时，于同一样品的子样中加入一定量的标准物质进行测定，将其测定结果扣除样品的测定值，计算回收率。加标回收控制可以消除基体干扰。

6.4.3.2标准物质控制

使用有证标准物质是实施实验室质量控制的基础，它既可以达到量值溯源的目的，又可以作为鉴定仪器性能评价分析人员的技术水平及衡量实验室条件是否符合的标准。

参考文献

【1】严惠华等.地表水水质自动监测概述，广东化学[J]，2012（4）：167.

【2】环境监测质量管理规定［Z］.