浅谈地表水水质自动监测领域的机遇与挑战

邱国良，陈泓霖，付柳淑

（湖南省衡阳生态环境监测中心，湖南 衡阳 421001）

目前，我国环境空气质量监测基本都采用自动监测的方式，多数城市都建设了环境空气自动监测站；地表水环境质量监测正在逐步建立以自动监测为主、手工监测为辅的监测模式，声环境质量监测也在少数城市建设了自动监测系统。近几年来，国家大力推进地表水水质自动监测站建设，现有国控地表水监测断面基本上都已建设了水质自动监测站。

1 发展分析

1.1 水质自动监测数据的重要作用

在2020 年之前，一般认为水质自动监测站监测数据主要起到预警和实时了解水质变化情况的作用，我国地表水环境质量监测评价、考核等都是采用手工监测数据，水质自动监测站自动监测数据缺乏法律性，在《地表水自动监测技术规范（试行）》（HJ 915—2017）中也只是规定了地表水自动监测系统建设、验收、运行和管理等方面的技术要求，规范了地表水水质自动监测工作，但对自动监测数据的作用无明确规定。

2019 年12 月28 日，中国环境监测总站下发《关于2020年1月国家地表水环境质量监测网数据报送的通知》，在监测频次中首次提出“十三五”国家考核断面已建设水质自动监测站且稳定运行的断面，按季监测，2 月、5 月、8 月、11 月开展采测分离手工监测；对于水质不稳定的，动态开展加密手工监测。

2020 年2 月27 日，生态环境部办公厅印发《地表水环境质量监测数据统计技术规定（试行）》（以下简称《技术规定》），为进一步加强水环境质量监测管理、规范地表水环境质量评价工作，对地表水环境质量自动和手工监测数据应用于水环境质量评价时的数据统计方式进行规定，以保证评价结果的科学性、统一性和可比性，为水环境管理提供技术支撑。该《技术规定》主要提出了地表水（海水除外）监测数据用于环境质量评价时，在数据统计、整合、补遗和修约等方面的技术规则；主要适用于国家地表水环境质量监测网监测数据的统计与应用，地方可参照执行。该《技术规定》提出了月代表值数据整合的概念，即将同一断面（点位）单项指标的手工和自动月代表值整合为一组断面（点位）数据，参与水质评价。该《技术规定》提出在地表水水质评价中，pH 值、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮和总磷等5 项指标优先采用自动月代表值，当月无自动月代表值时，采用手工月代表值；其他16 项指标采用手工月代表值。该《技术规定》提出在营养状态评价时，总磷、总氮和高锰酸盐指数等3 项指标优先采用自动月代表值，当月无自动月代表值时采用手工月代表值；透明度和叶绿素a 优先采用手工月代表值，其中叶绿素a 当月无手工月代表值时采用自动月代表值；当单项指标月代表值缺失时，采用替代月代表值参与数据整合。单项指标月代表值的选择次序具体要求见下表。

该《技术规定》从法定及实际应用中，明确了水质自动监测数据的作用，确定了pH 值、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮和总磷等5 项指标优先采用自动月代表值，也就是以后国控地表水断面这5 个指标采用的是自动监测数据，而不是手工监测数据，这5 个指标的自动监测数据将用于国家及地方的地表水水质评价与考核。以前水质自动监测数据是不会用于地表水水质评价与考核的，该《技术规定》的出台表明水质自动监测数据呈现出新的重要作用。

实际地表水水质评价工作中，溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷是决定水质类别的主要影响指标，等于基本上由自动监测数据判定水质类别的好坏。通过对地表水自动监测与手工监测环境质量评价的对比研究[1]，发现水质自动监测站5 项指标评价得出的水质类别与手工监测5项指标评价或手工监测21项指标评价得出的水质类别基本一致。

1.2 自动监测为主、手工监测为辅的地表水监测体系将加快建立

早在2017 年国家地表水环境质量监测事权上收时，原环境保护部就提出要加快推进水质自动站建设，逐步建立以自动监测为主、手工监测为辅的监测模式，提升环境监测能力和自动预警水平。2018 年9 月21 日，生态环境部印发的《关于进一步做好国家地表水水质自动监测站运维交接和比对测试工作的通知》中要求全面开展比对测试工作，提出了加快建立以自动监测为主、手工监测为辅的地表水环境质量监测体系；要求开展第二轮水质自动监测与手工监测比对测试工作，分两个阶段进行，第一阶段为2018 年10—12 月，第二阶段为2019 年1—12 月。经过一年多的比对测试，得出了水质自动监测与手工监测相比，具有较好的可比性、一致性。通过对地表水水质自动监测站数据与手工监测数据比较分析研究[2]，得出水温、pH 值、溶解氧、电导率、高锰酸盐指数、氨氮、总磷等指标的水质自动站监测数据与手工监测的数据一致性、可比性较好，砷、铅、镉等指标的自动监测与手工监测数据差异较大。有学者开展了取水位置手工监测与自动监测的比对实验研究，发现pH 值、溶解氧主要受采配水系统影响，比对监测结果之间误差属于系统误差；高锰酸盐指数、氨氮和总磷比对监测结果一致程度较高；除总磷外，其他指标比对监测结果未导致水质类别发生变化，为建立自动监测为主的地表水环境质量监测体系提供了实验基础[3]。随着《地表水环境质量监测数据统计技术规定（试行）》的实施，以自动监测为主、手工监测为辅的地表水环境质量监测体系将会加速建立。

1.3 水质自动监测领域研发升级

地表水环境质量监测优先采用自动监测数据，就要求自动监测仪器的检测结果真实可靠、系统运行稳定、易于维护。虽然目前只有5 个指标优先采用自动监测数据，但依据此趋势，以后会要求水质自动站监测的指标覆盖《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中表1 规定的24 项常规监测指标。因此，水质自动监测领域的研发将不断升级。

为做好新冠肺炎疫情防控期间的生态环境监测工作，生态环境部在2020 年1 月30 日发布了《应对新型冠状病毒感染肺炎疫情应急监测方案》，要求充分发挥自动站监测数据的应急预警作用，加强饮用水水源地水质预警监测，要求疫情防控期间水源地增加余氯和生物毒性2 项疫情防控特征指标的监测。余氯和生物毒性是非常规监测指标，未在水源地水质手工监测或自动站监测中开展过，这给地表水自动监测设备、运维公司、数据分析公司等企业提供了研发新监测指标与技术升级的发展机遇[4]。水质综合毒性在线分析技术会逐渐成为饮用水水源地水质预警系统中的重要部分。2020 年2 月，长沙市生态环境局、湖南省生态环境监测中心组织相关企业，在长沙湘江集中式饮用水水源地二水厂开展自动监测生物毒性和余氯特征项目，这是长沙市首个也是湖南省唯一一个在饮用水水源地开展生物毒性、余氯指标自动监测的水质自动站。

指标整合优先规则

1.4 水质自动监测运维企业迎来新机遇

目前，地表水水质自动监测站都是委托第三方公司运维的，随着以自动监测为主、手工监测为辅的监测体系的建立，越来越多的水质自动监测站将相继建成，第三方运维公司也将迎来新的发展机遇，甚至其他行业企业也会跨界进入环境监测运维服务领域，这说明环境监测运维服务领域将会蓬勃发展。

1.5 新作用、新体系及新形势带来的机遇

目前，“十三五”时期的国控地表水断面基本上已经建设了水质自动监测站，长江经济带新增跨界地表水断面正在开展水质自动站建设，“十四五”时期将新增设1642 个国控地表水监测断面，新增的国控地表水监测断面也将要求建设水质自动监测站。随着国家地表水以自动监测为主、手工监测为辅的监测体系的快速建立，各省（自治区、直辖市）也将参照执行，尤其是经济发达的省（自治区、直辖市）会加快建立以自动监测为主的监测体系。优先采用自动监测数据用于国家及地方的地表水水质评价与考核，以及以自动监测为主、手工监测为辅的监测体系的加快建立，意味着我国地表水自动监测仪器市场将迎来新一轮发展高峰。

2 结语

优先采用自动监测数据用于地表水环境质量评价与考核，以及以自动监测为主、手工监测为辅的监测体系加快建立的趋势，都意味着我国地表水自动监测领域将迎来新一轮的发展机遇。