对水质环境监测技术和仪器发展的探讨

崔淑静

（东阿县环境监控中心，山东 聊城 252000）

水资源作为人类生活、生产活动的前提正面临着来自多方面的环境污染危机，诸如生活以及工业、农业、养殖等行业领域在日常活动时产生的废水和污水都是污染来源。为了保护水资源，我国环境保护部门构建了以新型监测技术和仪器设施为核心的水环境自动监测体系，在先进技术手段的支撑下采用水环境在线监测仪器实时监测水质情况，进而综合分析水质污染情况，为水资源管理与治理决策的制定提供准确、有效、及时的数据支撑。

1 水质环境监测技术与仪器发展的必要性及问题

1.1 必要性分析

发展水质环境监测技术与仪器最终目的在于更好地保护生态环境，尤其是随着经济与科技的发展污染源种类越来越多，而在很多易污染的水源区域对其进行及时与实时的监控、分析与治理，能从根本上降低水污染所带来的负面影响。保护水资源环境能够有效减少人们使用不良水源进行农业养殖灌溉和日常生活生产的概率，在根源上防控污染水源对人体健康和社会秩序带来的多方面危害。环境监测作为环境保护的重要手段之一，提高水质环境监测技术水平与仪器质量性能可以强化水源保护工作的质量、效率和效果。目前我国水质环境监测效果和水源保护质量不佳的主要因素来自技术水平与仪器设施两个方面，对现代化新型监测技术的研发应用、水质环境监测结果的真实性以及环境保护工作的持续发展等方面带来了较大的负面影响[1]。

1.2 问题分析

1.2.1 仪器设备更新慢

改革开放以来由于工农业领域规模的扩大与人口数量的增长使得环境污染形势日益严峻，尽管环保意识逐渐深入人心，但仍有部分企业出于节省成本考虑而未能重视长远利益和综合效益，造成环保型设备更新与环保措施实施力度不足，直接造成工业有毒有害废弃物、废水、化学物质等流入周边水域环境中，污染大量水源并阻碍了水质环境监测工作的正常开展。同时，部分地区的水质环境监测站依旧采用传统的单一化监测技术或是采用相对落后的仪器设施也是影响工作质量和效率的主要因素。

1.2.2 方法与技术落后

部分依旧采用传统监测方法和技术的水质环境监测站仅仅关注几种主要的化学物质污染，却忽视了新型污染物和新发现的化学元素对水域环境的污染，严重阻碍了我国整体构建统一且完善的环境监测体系的发展步伐。经济与科技的发展促使了更多新型水质环境污染源的产生，如果不及时更新水质环境监测技术将越来越难以满足环境治理多样化的需求。另外，缺少专业技术人员和资金的投入同样也是造成部分水质环境监测站难以更新升级监测方法和技术的主要原因。另外，很多专业人才对工作环境的追求和专业技术对仪器设施的匹配度要求都较高，这就需要人员、技术、仪器设施、资金资源等多方面相互协调配合，只有合理协调几项必要因素才能进一步强化水质环境监测工作的实效性[2]。

1.2.3 数据精确度不高

传统水质环境监测技术和仪器很容易受到人为因素、外界环境、技术和仪器本身等多方面影响导致精确度难以提升，这对于仍使用传统监测技术和老旧仪器设施的部分水质环境监测站而言显然会大幅度降低数据精确性。另外，如果技术人员面对新型监测技术和仪器出现操作失误的问题也会造成数据精准性不足的问题，即使是看似细枝末节的问题也很有可能加剧有害物质对水质环境的污染程度。

2 水质环境监测技术的发展

第一阶段是产生。国际社会在20世纪70年代初逐渐掀起了保护水资源的浪潮，在水资源保护思想的指导下，促使越来越多的国家认识到水资源在社会经济和日常生活中的重要价值，并对水环境保护行业领域加大投入力度。在长期探索、研究与实践过程中，我国环境保护部门通过政策、资金、技术等方面的资源投入来支持水质环境自动监测系统的搭建并初具规模，能够对特定区域的水质环境进行实时在线监测或是间歇式在线监测。并将水质自动监测技术应用在城市污水处理厂等重点污水排放源中，大幅度提升了污水处理厂的工作效率、水质质量和处理效果，确保城市排放污水的出水水质达到了相关环境保护排放标准，对保护和改善纳污地表水河流水质起到了很大的促进作用。同时，水质环境自动监测系统的搭建和灵活应用可以实时监测水源温度、清浊度、特征以及污染信息等内容，帮助环境保护部门掌握更多水质环境的健康情况和相关数据，以便于合理制定治理方案。当然，随着环保意识在全世界范围的深入，使得各个国家对于水质环境监测技术和仪器设施的研发应用越来越广泛，依托于互联网的在线监测技术逐渐成为各国监测管理水域环境的关键方式之一，在一定程度上优化了各国水质环境污染状况，推进了环保战略的落实[3]。

第二阶段是发展。有关部门为了进一步提升水质环境自动监测技术的数据准确性和结果有效性开始分配投入更多资源进行深入研究，并结合高速发展的现代科学技术与长期实践经验对水质环境自动监测技术和仪器进行改进调整。最关键的还在于拓宽了水质环境监测站的覆盖范围、监测布点区域，优化增加了监测程序，在更加现代化的监测方法和技术的保障下成功创新开发出了水质环境自动监测系统的自动校正、数据清洗、信息传输、危机警报等多项新功能，进一步保障了数据信息的可靠性，提升了其参考价值。

第三阶段是成熟。随着数十年的持续发展，水质环境自动监测系统在运行过程中产生的内在动力、人们环保意识的增长以及科技与经济的高速发展进步，推动了水质环境自动监测系统逐渐完善成熟。在如今现代化社会背景下，专业人员会采用化学需氧监测模式等较为先进的技术手段分析水质环境的富营养程度、重金属成分等多种污染信息，通过对氧化剂的合理应用，更全面、高效地监测水质环境中富含的各类物质成分含量。其中锰法与铬法所应用到的氧化剂会对水质环境带来一定程度的污染危害且不符合环保思想，基于此，一些国家开始利用紫外线吸收水质环境里的重金属污染成分，并大批量生产UV水质自动监测仪器以便于技术推广应用[4]。

3 水质环境监测技术与仪器的应用

3.1 现场监测技术

我国幅员辽阔、水资源丰富，但分配不均匀，加之环保意识宣传不到位、管理难度大、社会经济与自然环境之间的矛盾等现象使得水资源污染问题频繁发生，这就要求国家强化对水资源的分配调整和保护管理，建设各类水利工程，协调各个地域水资源总储存量，并通过研发各类新技术强化水质环境的监测管理质量。其中较为简易、应用灵活的现场监测技术可以实时监测固定位置的调查样本为分析报告的可信度奠定基础，还能减少部分处理模式对水质环境带来的二次污染和破坏，同时也可以达到有效优化区域水源健康程度、保障区域社会经济发展基础、维护生态环境等目的。通常，技术人员在应用水源现场监测技术时会综合分析污染物的基本信息、特征类型、污染级别等，合理规划操作性较强的治理方案。

现阶段，技术人员会以气相色谱法为主开展水质环境监测工作，来提高数据的精确性和分析报告的可信度，但受到技术条件制约，具有效用突出、灵敏度高、选择性强、分析速度快等特征的气相色谱法在我国仍处于初级应用阶段且发展缓慢。不过从长远来看，未来发展空间极为广阔的气相色谱法还有很多待挖掘的潜力价值，可以应用在大部分水质环境监测工作中，可节省流程时间和提高操作便捷性[5]。

3.2 实验室监测技术

我国水质环境监测技术研发中心针对国内水资源使用和污染情况以及监测工作实际情况、发展方向等内容编制出建议书，为水质环境监测技术与仪器设施提供了明确且有力的发展依据，大力倡导引进多样化技术和仪器并根据不同水质环境的实际情况来构建现代化、动态化的水质环境自动监测体系。其中划分了国内水质环境的区域、污染等级、保护等级等内容，这有助于构建各地区不同层级的水质环境监测站，以便开展更高效、便捷的常态化监测管理工作。政府政策专项扶持力量在一定程度上加速了水质环境监测技术和仪器的发展进程，为二者带来了更多、更大的发展机遇。采用实验室监测技术的工作人员会将样本带入实验室进行更细致的全方位研究和测试分析，相较于现场监测技术而言实验室分析能通过更专业化、完善化的仪器设备进一步保证数据信息的精确性和可信度，诸如液相色谱-质谱仪等实验室分析仪器，可以为水质环境样本的监测分析工作带来强大的支持力量。而越先进的水质环境监测技术和越精密的仪器就越能提高监测样本数据分析报告的准确性，从而在保证水质环境监测工作质量的同时推动实验室监测技术发展。

3.3 生物化学组合分析技术

在监测工作中，要求对水质环境的基本信息、污染情况等内容进行综合性分析以便于判断污染等级，这一技术性要求极高的环节很容易面临污染物分析不到位、不全面等问题，导致监测分析结果可信度下降。在实际工作环节，水质环境监测人员需要秉持着严谨的工作态度进行锁定污染物、明确基本特征、确认污染物及污染等级、监测相关参数、试验和分析等一系列环节。通过采用生物与化学相结合的分析方式贯彻落实优秀的实验精神来消减水质环境中的污染物质含量，从而提升水质[6]。

3.3.1 研发意义

就目前的发展形势而言，尽管全世界水质环境监测技术、仪器、体系都实现了较为高速的现代化发展，但仍出现了很多现实问题。预防效果远大于治理成效的思想逐渐感染了越来越多的民众和从业人员，这也就意味着未来水质环境监测技术和仪器设施的发展方向会将关注重点放在污染物成分和指标分析方面，从污染物源头进行严密的收集调查、数据计算、影响分析等一系列活动来判断水资源的污染等级。显然这方面技术存在较大的潜能价值空间，很多国家都未能对预防性治理水资源污染工作予以充分的重视，特别是一些混合毒性参数仅仅采用较为单一、片面的方式测定某一种或是部分污染物质含量，甚至只能对已知化学污染物进行监测而忽视了未知物质的危害，直接造成水质环境监测技术与仪器得出的污染评级报告数据不具备较高参考价值。而且，对不同化学污染物质之间产生相互作用或是化学反应时所诞生的新复合物的污染程度同样也无法实现有效评级。生物化学组合分析技术正是基于这种只能对单个化学物质进行监测分析的背景下被研发出来的一项技术手段，能大幅度节约同时监测单个化学物质所要消耗的经济成本和时间精力，通过收集分析组合参数来锁定严重污染水质环境的化学物质，并以此为切入点进行深度检测和评定[7]。

3.3.2 实际应用

面对排放水，生物化学组合分析技术可以通过检测混合毒性物质的急性毒性、慢性毒性、生物浓缩性、残留性等相关参数信息来高质高效地完成毒性检测工作；面对水生生物，生物化学组合分析技术可以通过变异原性实验、残留物分解实验等方式进行监测、分析和评估活动。譬如德国为了提高排放水中混合毒性参数的监测数据精确性，开展了诸多着眼于不同毒性原理的化学实验，然后再立足于此基础上科学分析不同混合毒性物质对水质环境与人体健康造成的危害，最终综合所有实验分析结果制定更科学且具有较高针对性、实用性的解决措施。但是，在生物化学组合分析技术未来宽广的发展道路上，必然需要全世界人民联合起来形成人类命运共同体，以世界的力量去不断提升水质环境的保护工作与智能化监测体系的建设工作，为水质环境及其监测技术、仪器等方面的持续发展提供巨大的推助力。

3.4 监测仪器设施的发展与应用

目前，PASTE-UV水质环境监测仪器作为应用最为广泛的设施设备采用了气相色谱监测技术与紫外线监测仪器的操作原理。全面普及应用更高端的监测仪器有助于我国完善构建现代化水质环境监测系统和高集成性的处理模式。技术人员通过对比分析水质环境的监测样本图谱来提升监测数据的准确性与可信度，同时还会对被污染的水质环境进行无污染治理以免造成二次污染。另外，能对样本快速完成化学需氧、总有机碳含量等监测工作的TOC监测分析仪器也是目前市面上应用较为广泛的一种设施。社会发展与民众生活生产对水资源质量要求越来越高的背景下逐渐诞生了以紫外涂料为主要设计材料的监测仪器，企业和单位开展一些项目活动时通常会委托第三方监测机构应用紫外监测仪器对水质环境进行实时监测与分析，以确保周边水质环境的基本质量[8]。

4 优化水质环境监测技术和仪器使用价值的路径探讨

要想提高水质环境监测技术与仪器的使用价值和应用效果，就必须采取多元化措施。其一，环境保护部门要积极研发和搭建完善的水质自动监测预警网络系统，以便于提高水质环境保护力度，以常态化监测为出发点，按照重要流域、湖库、饮水源地等类别划分出国内水质环境的重点保护区并为其建立完善的预警体系；其二，政府方面应当根据国内各个地区水质环境的实际情况，出台有关监测技术和仪器设施的使用评价标准作为质量控制指标，从政策法律的角度切实维护水质环境监测技术和仪器设施的重要地位以便于从业人员有规可循、有章可依；其三，在水质环境监测仪器方面应当积极落实标准化、系统化、现代化、全面自动化、数字化建设，同时还要强调水质环境监测数据的共享性及其面对社会民众的透明性，确保环保决策的可靠性；其四，环境保护部门和生态环境监测机构要积极学习、借鉴国外优秀的水质环境监测技术，并根据国内实际需求调整科研方向、加大科研力度，构建属于中国自己的现代化、数字化、全面化、实时化的水质环境监测体系。

5 结语

综上所述，保护水资源环境能够有效减少人们使用不良水源进行农业养殖灌溉和日常生活生产的概率，而目前我国水质环境监测技术与仪器的发展过程中，在仪器设备更新速度、新方法与技术引进效率、数据精确度等方面存在或多或少的问题，因此，要想保证我国水质环境监测技术与仪器水平持续向上的发展态势，就必须从资金、人才、技术、基础设施等多方面切入，并不断研发应用新技术和新仪器，可以从现场监测技术、实验室监测技术、生物化学组合分析技术以及UV仪器等方面入手进行更深层次的创新研究与实践应用，从而带动我国水质环境监测事业健康发展。