环境水质分析监测技术与监测数据的处理研究

王利荣　黄金洲

【摘要】水质监测技术是目前我国致力于水环境污染动态防护的核心技术，笔者通过对水质技术意义的概述及发展前景的研究，并对不同的水质监测技术进行分析、数据处理及其表达方式讨论，阐述了水质监测技术的发展重要性，供相关行业参考。

【关键词】水质分析；监测技术；数据处理

1引言

水是环境的重要组成部分，也是人类赖以生存的必须。因此保证水体的质量是环境保护的关键，然而随着国家发展，重工业的生活污水导致水体的污染度不断增加，水质监测及处理技术的重要性不断提升，它的发展也成为目前我国环境水质分析的核心。

2环境水质分析监测技术的概述

2.1水质分析监测的内容及目标

通常而言，环境水质分析监测是由水体监测及污染源监测两个部分构成，[1]因此水质监测的主要的工作内容是将生活污水、工业污水及其他一系列的污废水进行取样，由专业监测人员对各种不同污染的水源进行相应标记，并利用有关监测技术对该类水体的水质进行监测及分析，从而得出精确的分析数据，如此监测人员能够利用这些数据结果来评判水质的污染情况和污染的具体原因，从而能够采取对应的水质处理措施，这也是水质监测的主要目标。

2.2目前我国水质监测技术的发展前景

根据我国目前常用的水质抽样方式及监测手段，可以看出水质监测技术的发展还是需要更多的付出及努力的。一般使用的监测方法是利用定时及定点取到瞬时水样进行水质监测，将样品带回到实验室进行分析。此类人工监测式的方法有很大的局限性，该方法除了无法及时、精确地得到水质的动态变化数据，还需要耗费很多人力财力，且带回实验室的样本无法确保是否受到污染。水质监测的目的就是为了能够随时发现水质的异常状况，并采取相关的处理手段缓解或解决问题。要求在发现水质的异常变化时能迅速做出水源下游水质的污染预报方案，及时追踪污染源，并对水的自净能力及河流净化规律、周期进行研究，完善水质监测效果。

因此在使用人工监测方法得到数据的同时，我国部分水质监测部门已经开始结合新的科学技术来应发展及监测的要求，发展新技术成为目前水质监测发展的重要方向。新技术包括水质的移动监测、水质自动监测系统等。通过将水质污染的监测综合指标和某些特定项目作为技术基础，通过在一个水系或者一个地域，在地点上设置若干个水质监测站，所有的监测站均带有不间断的自动监测仪器设备，并通过同一个中心站对这若干个子站进行控制，专业监测人员能够随时根据要求，对该地区的水质水体实时状况进行自动监测，从而形成一个不间断的自动监测系统。水质自动监测系统就是目前我国水质监测发展的核心内容，通过发展该项监测技术，能够解决人工监测方法的局限性，但目前我国关于此类系统的应用还不成熟，还需进一步的发展。

3水质分析监测技术的分类

根据水质监测的所用仪器及原理的不同，将水质分析监测技术分为三类，分别是电化学分析法，气液相色谱分析法、光学分析法，此外还有一些水质监测专用分析法，如浊度测定法及溶解氧测定等。

3.1电化学分析法

水质分析中的电化学分析方法的原理是通过物质的电学和电化学性质来测定水中物质的组分及其含量的分析法。电化学分析法主要有以下几个项目：

（l）测定电导率

用专用电导仪来测定水体的电导率，主要包含惠斯登电桥法、电极分压法、及电磁感应测定法。

（2）测定水体PH

通过PH仪测定水体PH，原理是由玻璃电极（测量电极）和甘汞电极（参比电极）

组成原电池，对其电势大小采用能斯特公式进行计算，参比电极的电位保持不变，电极电位只和被测溶液的氢离子或其他离子浓度有关。

（3）测量水中离子浓度

可以采用库伦滴定法，即利用离子发生电解氧化还原时所需的电量来确定其物质的量的方法；还可以使用电位滴定计，通过滴定待测物质直至终点（溶液的电位发生突变时），再测算出滴定液体量来换算出待测物质值。

3.2色谱分析监测法

色谱分析法主要有气相色谱法、液相色谱法等。其中气相色谱法是通过气相色谱仪將水体液化分层进行分析的，它是在色谱空心管填充相应的固定相，将待分析样品进行汽化，以流动相经载气进人管柱，利用样品中各个组分经过固定相所受阻力的不同，造成管柱中的流动速率不一致，从而达到分离样品的目的，然后对分离的样品进行依次监测。

而液相色谱法利用离子相色谱仪来完成的，将当待测的样品通过流动相运载通过设有离子交换树脂的分离柱时，由于不同待测离子与交换树脂间的亲和力是不相同的，因此会被分离开，按照亲和程度高低按次序被洗脱出，然后分别进行监测测量。

色谱分析法属于目前使用比较广泛的方法，可以分析处理污染重的水体。

3.3光学分析监测法

光学分析监测法是利用水中的物质发射的电磁辐射与其之间作用被捕捉的水质分析法，由非光谱分析法和光谱分析法构成。常见的非光谱分析法是通过光电比色管、分光光度计来测定的，其中分光光度法还包括红外分光光度计、可见光分光光度计、紫外分光光度计等等，由于它几乎可以测定水体中的所有元素，且具有高灵敏度，因此在水质监测中使用颇多。其主要原理是根据基于朗伯比尔定律，吸光度是和物质浓度及溶液厚度成正比的，物质和辐射能作用的时候未发生能级跃迁，而辐射方向、速度和其他物理性质发生变化。

而光谱分析法与之有一定区别，待测物质原子会与辐射能作用并吸收一部分能量，达到基台原子跃迁激发的目的。由于激发原子的方式和能量变化的观测方式不同，主要有原子光谱分析法、磁共振波谱分析法及X射线光谱分析法等等。原子光谱分析法包括原子发射光谱法、离子体发射光谱法、原子吸收光谱法、荧光光谱法等；磁共振波谱分析法包括顺磁共振波谱法，核磁共振波谱分析法、脉冲电子顺磁共振波谱分析法等；X射线光谱分析法包括X射线衍射光谱分析法、波长色散X射线荧光分析法、X射线光电子能谱分析法、离子探针分析法等。

4水质监测数据的处理及表达方式

在水质污染分析中，由于各种描

述及评价环境质量指标的基础依据就是根据环境监测所得到的数据，因此环境水质分析监测的数据对水体的分析是十分重要的。由于不同的监测方法的监测数据结果及类型都是不同的，因此会影响 到水质分析数据的准精确性的主要因素就是监测数据的具体处理方法，难度很高。但是为保证水质分析的精确性，对数据进行更加有效地处理是十分有必要的，且是必须的，因此寻求有效的数据处理方案或方法也是水质分析的关键。

4.1水质监测数据的处理方法

一般用于处理水质监测的监测数据方法有以下几种，包括有效数据规整法、反复验证数据法、时间序列法和可疑或无效数据消除法等等，如表1所示。

4.2监测数据的表达

水质监测数据及结果，相关监测人员都没有权利对其进行随意地评断，[2]这表明监测结果的表达的要求很高，数据除了要保证绝对的精确性，还要体现表达方式的清晰明了。此外，测定的样品值须按照有关国家规定值，还要求对水位的监测结果进行相应保留，如果监测的结果出现限数，要求监测人员表达时要注重对限数值的标记，上交的监测数据处理报告也要求详细与完整，符合规范。

5总结

水质监测的目的及时发现水体污染情况并采取措施解决，对于目前我国的多排放环境水体十分重要。主要的分析监测方法有色谱、电化学及光学分析法，对于水体项目的要求不同采取不同的方法，同时对于不同监测技术测定的数据进行有效处理并规范表达，然而还存在一定问题，我国在自动化监测领域中的发展水平还有待提高。

【参考文献】

[1]丁洁萍.环境水质分析监测技术与监测数据的处理[J]， 环境监测，2014，11（6）：35-40

[2]武万峰，徐立中.水质自动监测技术综述[J]，水利水文自动化， 2010，34（1）：123-125