北江流域自动监测网络优化

张苒　李晓芳

摘 要：本文提出优化北江流域自动监测网络思路与方案，在此基础上，深化网络运行机制的创新和完善，构建网络化管理信息综合平台，实现流域监测网络系统的集成与应用。

关键词：北江流域 自动监测 网络

1 前言

我省地表水常规监测布点常规监测断面从1995～1999年进行了优化布点研究，之后还不断优化，优化后的点位和断面布设基本合理，能够较全面反映全省地表水总体水环境质量和变化趋势。北江流域重金属研究与风险源的调查分析表明，流域集雨区矿山资源丰富，矿山开采以及加工冶炼业发达、涉重企业较多，存在极大的重金属污染及潜在事故风险，依靠每月一次的常规监测难以及时捕捉到水质的异常变化。自动监测能连续实时的监控水体变化，但由于目前布点及监测项目十分不足，应完善自动监测站点，在流域一些风险源、工业集中区、敏感性企业、重要饮用水源地的下（上）游增加自动监控断面，重点监控与上游排放废水性质相关的特征污染物，尤其是毒害性较大的污染物，与常规监测断面有机结合并形成监控网络。

2 自动监测与手工监测结果比对

自动监测与手工监测比对分析是基于北江流域已开展重金属监测的乐昌坪石、韶关高桥与三水大塘断面的自动监测与常规监测数据。

2.1 乐昌坪石断面

2012年乐昌坪石断面自动监测数据显示（图1），砷、铅、铜、锌和镉的浓度范围分别为1～488μg/L、0.67～31.69μg/L、0.27～53.43μg/L、1.07～196.0μg/L、0.05～3.5μg/L；砷、铅、铜、锌和镉各种重金属的总体水平（平均值、中值及75%数据）均小于Ⅰ类水质标准；铅、铜、锌和镉全年数据均小于Ⅲ类水质标准天数；砷超过Ⅲ类水质标准的超标率为4%；常规数据2012年乐昌坪石断面砷、铅、铜、锌和镉的浓度范围分别为11.5～39.5μg/L、2.50μg/L、5.00μg/L、2.5～90.0μg/L、1.00μg/L；2012年乐昌坪石断面铅、铜、砷、锌和镉的总体水平全年均小于Ⅰ类水质标准。值得关注的是：

（1）相对高值多以一种形式出现：铅、铜、锌和镉高值多同步出现，出现时间在下午14～16时之间。经反复跟踪查明与武江上游湖南来水有密切关系；

（2）自动监测数据发现，雨天（浊度大于50NTU）时，也存在一定的高值，主要来自面源与底泥的影响。

（3）图6-1显示常规数据，2012年乐昌坪石断面铅、铜、砷、锌和镉的总体变化幅度不大，全年水平均小于Ⅰ类水质标准。比对发现，常规数据由于监测频次有限，不能实时反映水体中重金属的变化及变化趋势，无法及时捕捉重金属超标及异常值出现规律。因此单一的常规监测无法满足水质预警的需求，亦无法跟踪研究水体变化及变化规律。

2.2 高桥断面

2012年高桥断面自动监测数据显示（图2），铅、锌、铜和镉的的浓度范围分别为0.5～36.01μg/L、0.5～56.3μg/L、0.5～155.14 μg/L、0.05～4.94μg/L；2012年高桥断面铅、锌、铜和镉的总体水平（平均值、中值及75%数据）均小于Ⅰ类水质标准，铅、锌、铜和镉所有时间均小于Ⅲ类水质标准。

常规数据（图2）显示，2012年高桥断面铅、铜、锌和镉的浓度范围分别为0.05～7.00μg/L、0.05～2.90μg/L、3.80～54.33μg/L、0.05～1.10μg/L；2012年高桥断面铅、铜、锌和镉的总体水平全年均小于Ⅰ类水质标准。

同样，对比常规数据和自动数据发现，常规监测重金属浓度大部分低于自动监测重金属浓度，常规监测无法敏锐地捕捉到水质出现的异常状况，最主要原因是受常规监测的条件所限无法实现高频次的采样分析。

3 整体思路

自动监测数据因具有很强的实效性，全流域自动监测易于网络化管理和共享环境监测信息资源，因而具有较好的空间分布和无可比拟的时间分布，在流域水质预测预警方面起着十分重要的作用。

根据流域内地表水重金属监控现状，结合历年来突发性水污染事故分析总结，提出建立流域性的地表水质量监控网络需求和建设目标。然后，根据需求与建设目标，进行总体框架设计：充分发挥自动监测及时性与预警预报功能的优势，从流域监测网络和网络化质量管理两个主要方面开展建设工作；在此基础上，深化网络运行机制的创新和完善，构建网络化管理信息综合平台，实现流域监测网络系统的集成与应用。

4 建设布局合理、配置完善的自动监测网络

近年来，水质自动监测发展很快，其功能主要表现在预警预报上，未能充分发挥自动监测高频次监测的优势，将常规监测与自动监测有机互补地结合起来。为了充分了解北江流域水质变化，探索其变化规律，应全面开展自动监测网络的建设，监控主要干流与一级支流的重金属变化、迁移与迁移规律，开展流域自动监测网络站点优化设计、监测仪器及监测技术配置与集成应用等方面的研发工作，引进、改造或自主研发适用于流域地表水与底泥质量监测的技术方法和解决方案，建设布局合理、配置完善的各类水质自动子站。

4.1 区域监测网络优化设计

采用如模糊聚类法、经验指数法、统计检验法、水质模型法和综合分析法优化完善北江流域常规监测与自动监测站点的空间布局、功能定位，并利用长期可靠的监测数据对优化方案进行持续验证与改进，为我省其他流域开展类似工作提供技术参考。

4.2 站点合理配置

根据流域沿程各类功能区特点、特征污染物来源、人口密度、辐射范围等条件，分别设置背景站、常规站、特征站、超级站和移动站5类站点。

4.3 监测网络支持技术

应用流域水环境质量监测网络数据采集与传输技术，运行状态监控；开展运行管理机制的研究和技术研发；编制监测网络支持实验室建设的技术指南。

4.4 监测方法与仪器比对

以立体监测网络为平台，开展不同监测方法、不同品牌仪器的性能比对研究，掌握各种监测方法、仪器的优缺点，为流域水环境质量监测网络仪器选型、技术集成提供基本依据或参考。

4.5 监测仪器设备改造与研发

根据流域环境特点、技术趋势和国家环境管理的需求，对监测仪器设备开展改造、升级、完善和研发，为提高监测仪器设备的可靠性、稳定性提供技术支持。

4.6 监测网络仪器配置与集成

利用监测网络对仪器设备进行长期和系统的优化配置、比对验证和整体集成实验，提出并积累不同功能站点监测仪器的配置指南或标准，为我省水环境质量监测网络建设、运行管理以及持续完善提供技术参考和应用示范。各类站点功能范围详见表1。

5 重点完善站点合理配置

根据流域沿程各类功能区特点、特征污染物来源、人口密度、辐射范围等条件，分别设置背景站、常规站、特征站、超级站和移动站5类站点，各有侧重地对5类站点配置不同的监测参数。

拟在浈江支流城口断面、丹霞冶炼厂排放口下游断面、北江干流孟洲坝断面、滃江汇入北江前等四个断面建设4个水质常规站；在一级支流：南水、马坝河、连江、潖江、笔架河、秦皇河、滨江、绥江等，以及武江上游湖南与我省交界的黄圃河敏感断面共9个断面建立特征站；现有5水站根据功能范围改造扩建，如表2和附图所示。

5.1 超级站

韶关高桥子站是我省2004年投资建设的水站，为韶关市与清远市的交接断面，监测指标有五参数与氨氮、总磷和高锰酸盐指数，2011年增加了重金属铜、铅、锌、镉，在重金属监控方面发挥了重要作用。可将韶关高桥子站扩建改造，尽可能完善地表水24项监测项目，增加锑、铊等污染特征项目及流量，升级为超级站。

5.2 背景站

三个背景站包括：已建南雄昆仑子站（浈江与江西交接断面），在建三溪河子站（三溪河与湖南交界），建议增设的城口水子站（城口水与湖南交界）。

5.3 常规站

完善已有的乐昌坪石子站、七星岗子站、三水大塘子站，对现有设备进行改造升级，增强监测能力，尽量覆盖地表水标准24项监测项目。此外，建议在锦江凡口铅锌矿和丹霞冶炼厂排放口下游增设仁化锦江子站。

5.4 特征站（简易站）

在一级支流：南水、马坝河、连江、潖江、笔架河、秦皇河、滨江、绥江等，以及武江上游湖南与我省交界的黄圃河敏感断面等11个断面建立简易自动特征站。

5.5 移动站

配置移动车或移动船，增强应急监测能力。在发生紧急污染事故时，可迅速灵活地针对受污染水体进行实时监控，为事故处理提供决策支持。

6 结束语

通过对常规监测与自动监测的监测数据进行综合分析及污染事故的分析表明：手工常规监测无法实时跟踪水质变化及变化规律。因此单一的手工监测无法满足水质预警的需求。

通过自动监测结果与手工监测结果的比对分析可以证明，两种监测结果基本吻合，自动监测的数据能更客观地反映水体的水质状况，具有较高的准确性和可信度。在北江流域重金属污染事故频发的背景下，自动监测的高频次的特点能更好地实时监控水体变化，及时捕捉水质的异常变化，符合目前北江水质监测工作的需要。因此，需要根据流域沿程各地区特点，分级设置背景站、常规站、特征站、超级站和移动站等5类站点，各有侧重地配置不同的监测参数，与常规监测断面有机结合，形成更加具针对性、高效的监控网络。

【参考文献】

[1]唐永銮，广东北江流域的重金属迁移转化的基本特征及其对水质的影响.

[2]贾振邦，梁涛，林健枝，吕凤伟.香港河流重金属污染及潜在生态危害研究[J].北京大学学报（自然科学版），1997，33（4）：485～492.

[3]龚玲兰，奚小双.河流重金属的分布与迁移转化研究进展[J].广东微量元素科学，2006，13（17）：1～6.

[4]Hakanson L.. An ecological risk index for aquatic pollution control of sediment[J].Water Res， 1980， 14（ 8） ： 975- 1001

[5]许振成，杨晓云，温勇，陈桂华，方建德.北江中上游底泥重金属污染及其潜在生态危害评价[J].环境科学，2009，30（11）：3262～3268.