水质自动监测技术研究

2019-01-21孟梅

资源节约与环保 2019年9期

孟梅

（重庆市生态环境监测中心重庆 404100）

引言

水质水文监测是国家保护、规划和合理利用水土资源的重要手段，对水生态保护和水安全的维持有重要的实际指导意义[1]。传统的水质监测手段一般为人工采样和实验室水质检测相结合的监测方法，其具有样品保存困难，人员需求量大，耗能高，耗时长，所得数据滞后等特点[2]。因此，开发新的水质监测手段以降低监测成本，提高监测效率对我国水质水文监测的发展有重要意义。而水质自动监测技术是水质监测技术的重要发展，其是依托于水质自动监测系统来实现对水文水质的监控，对水质监测质量的提高、大流域水资源的科学管理和有效利用有重要意义[1-3]。因此，水质自动监测技术是水资源监测的重要研究方向。而水质自动监测技术的实现依赖于能迅速而精确实现水质检测的软件技术和自动监测的仪器系统[3-4]。本文就水质监测技术的发展现状进行综述，以期为该技术的发展完善提供借鉴。

1 光谱技术

光谱技术作为高效的水质检测技术，是适用于水质自动监测技术的重要水质检测技术，具有设备数据获得准确、无需化学试剂等优点，对水质自动监测技术的高效实施有重要意义[5-6]。李鑫星等[5]研究发现光谱技术对水中的不同污染物（COD、DO、pH、TN 和TP 等）均有良好的检测效果。但是在光谱技术的自动化水质监测应用中，不同光谱技术的协同使用能大大提高光谱技术对水中不同污染物的监测效果，如谢广群[7]研究发现全光谱的水质监测技术可高效准确的对多种水质指标进行反馈，大大提高了光谱技术在自动水质监测中的适用性。因此，不同光谱技术的协同使用是光谱技术自动监测研究的热点内容。同时，基于光谱技术的智能技术研发是自动水质监测技术的重要研究内容。光谱遥感技术是光谱技术在自动监测应用中的创新式应用，使得水体实时监测的质量大大提高[8]。如张克等[9]研究发现光谱遥感监测技术不仅对叶绿素浓度，悬浮固体颗粒物等有良好的直接反馈效果，而且对水体营养化水平、营养盐含量和化学需氧量等有着良好的间接反应效果。同时，遥感定量反演模型研究是提高光谱遥感技术对水质自动监测分析效率的重要途径。如周亚东等[10]研究发现其所研发出的多元线性回归和RBF 神经网络模型对内陆湖泊水质变化有着很高的反演精度。

2 水质自动监测系统

水质自动监测系统是由监测仪器系统、处理系统、采样系统、控制系统、数据的采集处理及传输系统、远程数据管理系统的的集成与综合，对水质自动监测技术的广泛应用有重要意义[11]。水质自动监测系统的实现方式多样，主要有能够检测较宽范围水体的固定式传统监测系统，可灵活移动的移动式监测系统和直接放入水体中而不依赖其它媒介传输的自动监测系统[11]，适用于不同的水体监测需求。但是各系统的实用受系统承载设备的设计和各环节组成顺序影响较大，如曹军[12]结合水质监测车、在线监测技术系统和其他辅助设备等组成车载式水质自动监测系统，研究发现该系统能够顺利实现水质的自动采样、自动分析和数据的实时传输，其不仅克服了人工水质监测的自动化程度较弱的缺点，同时也解决了固定式自动水质监测站需要人工调整的问题，对自然水体的监测有重要意义。因此，自动监测系统的优化和创新是水质自动监测系统的重要研究方向。自动控制技术与其它技术的协同使用，可充分发挥两种技术的协同优势，对进一步提高自动水质监测效率有重要意义。如贺强等[13]将物联网技术和自动监测技术相结合，构建出基于物联网技术的水质自动监测系统，研究发现相对于其它系统，该系统的能够更加灵敏的动态探测多种污染物，自动检测识别水面污染源并发出警报结合水环境参数，也可以对突发性的污染事件进行预警，大大提高了水质自动检测的效率。因此，基于水质的自动监测技术的联合系统研发是水质自动监测技术发展的重要研究方面。