环境水质监测分析方法现状及发展刍议

2023-01-06邵逸舟杨鹏程

皮革制作与环保科技 2022年14期

邵逸舟，杨鹏程

（1.无锡河湖科技咨询有限公司，江苏无锡 214000；2.江苏省水文水资源勘测局无锡分局，江苏无锡 214000）

由于水环境监测分析法对水污染防治工作具有非常重要的作用，使其备受社会各界的关注。目前常见的水环境监测分析方法有重量分析法、滴定分析法、和仪器分析法等。由于我国水环境监测分析方法已经趋向痕量分析法发展，而这种方法在使用时需要依赖各种设备进行分析，因此，利用仪器分析法对水质进行监测和分析将成为我国未来水环境监测的主要方法。

1 环境水质监测概况

环境水质监测主要指定期或不定期地对水环境中的化学物质、悬浮液、底泥以及整个水质生态系统进行综合监测，同时通过对水质中存在的化学物质数量、含量和变化趋势等加以观察与监测，对水质情况进行合理的判断。通过水质监测能够完整、正确地反映出水质的基本状况，为水质治理工作提供重要依据[1]。

监测水质指标是否达到了水质标准是环境水质监测的重要问题。我们所说的水质指标是一种描述水质品质的参数，通常用水质污染物的类型、成分和总量来描述水质指标的项目。同时水质指标的作用也有所不同，在名称中我们能够发现水质指标所含有的污染物成分，如镉、氟、硝酸根、氰化物、六六六等[2]。有的水质指标则充分反映出一些污染物成分的共同影响结果，如碱性、酸性等。通常，可把水质监测技术指标分成如下两种：第一类是反应水质类别综合技术指标，包括水温、色度、浊度、电导率、pH值、溶解性氧、生化需氧量和生物学需氧量等；另一类则是指某些具有毒性的化学物质，如酚、氰、砷、铅、汞等[3]。

环境水质监测分析方法目前主要包括化学法、电化学法、原子吸收分光光度法、离子色谱法、气相色谱法，其中化学法在国内环境水质监测中应用比较普遍。

2 环境水质监测意义

水质监测是保障饮用水安全洁净的最基本技术手段之一，水质监测的成果通常用数字形式来描述，而水质监测也是开展饮用水环境保护科研工作的重要基石，不间断地获取丰富的水质监测数据，将有助于对环境污染物质的起源、分布、移动与变化规律展开研究，对环境水质污染变化趋势进行预报。

另外，水质监测对科学研究也有所贡献。对自然资源的科学开采和使用以及对其进行合理维护与管理，都是在科学成果的引导下逐渐实现的。人类社会依靠科学技术对自然资源进行合理使用，但由于科学技术发展时间较短，所以某种程度上会受到水类科学技术的约束，具有一定的局限性。所以，对于水类科学的发展与研究必须不断深入。水类科学技术的研究和发展也离不开对现实问题的跟踪调查和数据分析，而只有对大量科学、客观的水资源监测成果进行研究分析，才能更有效地为水资源科学的研究与发展做出贡献。

3 环境水质监测分析方法的现状

3.1 水质监测指标针对性不强

对环境水质进行监测的一般内容可以分为两个方面，分别是饮用水水质监测和地表断面水质监测，但这两方面的常规监测指标数量不同。针对环境污染相关项目重点监测氨氮及高锰酸盐等指标，物理化学技术指标通常包含pH值、锌、铜、铁等，而毒理技术指标则通常包含氰化物、氟化物、铅、汞等，针对这一类监测指标，大多以综合性技术指标、重金属技术指标为准。但由于目前对水质污染物的监测大多体现为有毒生物的环境污染，因此水质监测指标缺乏针对性[5]。

3.2 水质监测缺乏统一管理

我国环境监测制度由电源监控发展到地域环境监测管理，再从地域环境监测发展为全流域监控管理。我国目前已对海河流域、淮河流域、太河流域等进行了较为统一的全流域内水环境监测，对全国水质状况分析和环境污染防控工作具有很大的促进意义。但目前全国流域内水环境监测工作出现的问题较多，其突出表现在省界截面问题上，在开展全国流域内水环境监测工作时必须跨省监测，导致省界截面问题的扩大化。

3.3 水质监测技术落后

中国水质监测技术发展相对滞后，监测手段主要以化学监测为主，水质自动监测和生态监测仍处在初级阶段，与全球监测技术水平相差甚远。我国必须进一步提升水质监测技术能力和水平。水环境监测数据主要来源于国家水质监测公报，但由于我国目前还未建立较为严谨的环境水质监测数据库系统，导致相关监测数据效率比较低。

4 环境水质污染的种类

4.1 颗粒状悬浮污染物

砂粒和矿砂等无机粒子污染和有机粒子物来自水土流失、生活工业污水、大气减尘等。这些污染物透过大气和水质的接触进行传播，并逐渐在水质中和有害物质融合，并随河流迁徙而构成了广泛的污染源。在悬浮粒子污染较为严重的状况下能够削弱水质的光线透过能力，从而影响绿色植物在水质中进行光合作用，并造成各类养殖水产品的死亡，甚至造成更加严重水质的污染[6]。

4.2 氨氮污染物

污水中的氨氮废水污染对水质也会形成很大的危害，氨氮废水污染浓度超标会导致各种藻类大量繁衍使水质富营养化，而大量藻类死亡时会导致水质缺氧，影响其他水中动植物的生长和生存[7]。

4.3 重金属污染

自然资源中的重金属污染源大多来自煤矿开发、工业生产等，而水质重金属污染包括铜、铁、锌等多种重金属物质。这些有机重金属化合物被直接释放在水域中而不能被完全降解，且随着时间继续累积，这种有机重金属化合物会导致水域有机重金属超标并影响水域中其他动植物的生长，这些动植物被人食用后也会对人造成各类健康影响。

司马迁，《史记·太史公自序》：“……探禹穴”正义：《括地志》云：“石匮山一名玉笥山，又名宛委山，即会稽山一峰也。”另可参见《吴越春秋·越王无余外传第六》。

5 环境水质监测分析方法

5.1 重量分析法

重量分析法是传统的水环境监测分析法之一，该方法在使用时是将样本中的待测成分进行直接分离或通过某种手段转化成方便监测分析的其他物质后再对其进行分离，然后利用分析天平对分离物质的重量进行测量，根据最后所得的测量结果就能得知待测成分的含量在样本总含量中的具体占比。重量分析法包含气化法和直接分离法，该方法在实际测量过程中对所使用的仪器没有太高的要求。目前我国大部分具备分析天平的实验室都可以进行操作，但是重量分析法在使用过程中还存在一些弊端，例如在操作上过于繁琐，而且分析天平的精确度会对测量结果造成一定的影响。因此，出于这方面的考虑，对于水环境中微量元素的测量不应使用重量分析法，该方法更适用于中或高浓度样本的测量[8]。

5.2 滴定分析法

滴定分析方法是将浓度达到规定标准的试剂滴加在被测样品溶液中，二者在完全反应时观察被测样品溶液消耗了多少标准试剂，通过观察结果计算样品中被测物质的真实含量。目前来讲，一般常见的滴定分析方法包括沉淀滴定法、氧化还原滴定法、络合滴定法、酸碱滴定法四种，具体解释如下：

5.2.1 沉淀滴定法

沉淀反应是沉淀滴定法使用的基本前提。沉淀滴定法要求样本在测试反应过程中必须能够生成较小的溶度积，同时能够以较快的反应速度和定量能力确定滴定终点。因此，沉淀滴定法的应用范围十分局限，除在限定条件下一般不会采取该方法进行试验。

5.2.2 氧化还原滴定法

氧化还原滴定法的试验原理究其根本就是氧化还原反应，通过该方法可以对某些具有氧化性和还原性的物质进行测量，尽管氧化还原反应所涉及的化学原理较多，应在试验前对试验过程中可能影响试验结果的因素和副反应进行综合考虑，将试验误差降到最低。

5.2.3 络和滴定法

络合滴定法其实就是通过与样本溶液所产生的固定液晶聚合物形成反应条件所建立的化学分析方法。在试验过程中，一般要先依据溶液所产生的液晶聚合物的化学稳定常数的多少来确定络合反应的完成状况，然后再利用金属指示器检查液晶聚合物的显色程度，从而判断滴定终点。不过，金属显示物在实际应用时不仅会对络合物产生演色性反应，而且可能还会与其他金属产生演色性反应，这会导致该实验的结果存在一定误差。所以，络合滴定法的应用更多的是为了增加在络合滴定反应中的效果。

5.2.4 酸碱滴定法

酸碱化学反应是酸碱滴定法的理论依据，酸碱反应包含强碱和弱酸的反应、弱碱和强酸的反应以及强碱和强酸的反应，这些酸碱反应在实验过程中将酸碱指示剂作为实验的主要测试工具从而确定滴定的反应终点。

6 我国环境水质监测方法的发展趋势

由于水质监测工作的发展方向逐步转向痕量分析，而且仪器分析法具有实验过程更加简洁、影响因素较少等优势，因此使用仪器分析法进行水环境监测在未来将是一种发展趋势。仪器分析法是通过对样本中物质的物理性质和化学性质进行分析的一种实验方法，目前我国仪器分析方法包含四种，分别是电化学分析法、色谱分析法、光化学分析法以及放射分析法[9]。

6.1 色谱分析法

色谱分析法按照运行相的不同分成气相色谱与液相色谱。流动相为气体则是气体色谱分析法，而流动相为液体则是液相色谱分析法，因此色谱分析法对于环境水质监测分析工作来说有着至关重要的意义。若被测样本具备低沸点和高挥发性的特点，那么在分析过程中更适合用气相色谱法，而对于具备高沸点和低挥发性的样本，就需要利用液相色谱对其进行监测和分析。液相色谱法在实验过程中可以有效地利用质谱仪进行分析，这使得液相色谱法成了目前国内水质监测分析方法的重点研究方向。色谱分析法中常见的实验仪器有气相色谱仪、液相色谱仪和液质联用仪等，这些仪器在大部分情况下都可以对水质中的污染物进行分析。

6.2 电感耦合等离子体发射光谱法

电感耦合等离子体发射光谱法的工作原理是使用探测器对元素跃迁特征谱线加以监测，并测量其强度，进而对样本中的其他元素加以定性解析，并且需要估算元素的浓度。目前最常用的发射光谱分析法是ICP-AES法，其能够对各种微量元素加以测定，同时还能对各类气体和液体进行直接监测，这为水环境分析工作带来了极大的便捷。

6.3 原子分光光度法

原子分光光度法在使用过程中的理论依据是郎伯比尔定律，而且还需要原子吸收分光光度计作为监测仪器才能对样本进行有效的分析。该方法可以有效地对水环境中的大部分金属进行测定，因此被广泛应用，现已成为实验室进行重金属监测和分析的主要方法之一。

7 加强环境监测水质分析发展趋势的建议

7.1 提高环境监测水质分析过程规范性

在开展环境水质监测工作的过程中，为在一定程度上防止由于人为因素影响环境水质监测数据的准确度，在样本收集过程中，相应的测试技术人员一定要遵守《水质采样技术规范》以及《环境监测规范》等有关规定，以保证所收集样本使用功能的完整性。在进行实际监测过程中，各监测机构一定要严格遵守相应的监测标准，同时监测技术人员也要提高自身的专业知识，避免监测数据丢失问题的发生[10]。

7.2 加强对监测实验室环境的保持

为了在一定程度上避免环境因素对环境监测数据真实性造成的影响，水质监测相关工作人员必须保证试验室内的空气、温度、湿度均达到监测取样标准的条件，对试验室内的静电驱动现象进行有效去除，以保证监测数据的真实有效性。对于其他可能影响实验室水质监测的实验结果准确度的影响因素应进行长期分析，杜绝各种对实验结果产生较大影响的因素出现。

7.3 确保水质监测仪器的灵敏度

在开展环境污染监测的过程中，为了在一定程度上保证监测结论的正确性，有关人员应定期对相应的监测装置进行更换和维修。同时，政府有关行政监督管理部门也要强化对试验设备监督管理，对比中较关键的试验设施必须实施强制监管，而缺乏质量监测合格标志的试验设施不得在水质监测实验流程中使用，以保证水质整体试验监测结论的正确性。

7.4 实验过程的控制

当对水质进行分析的时候，质量监督员一定要对整个流程进行有效的监管和把控。水质分析工作人员要严格按照标准规范进行作业，根据标准对数据进行细致分类，保证质控管理措施满足相关标准规定。实验过程中，必须要采用合理的手段仔细地对所有数据进行数据分析，与此同时，还必须要将整个统计分析的过程记录好，以保证所有数据信息的真实可靠。结果不符合标准的，则必须要根据相关规定不断地对数据结论加以检验。