水质监测和研究

水质监测和研究（精选10篇）

水质监测和研究 篇1

0 引言

渔业在我国国民经济发展中具有重要的地位[1],鱼类的工业化养殖是实现鱼类养殖现代化的重要保障和前提[2],工业化养殖可以减少人工成本,提高鱼类产量,是一种高产量、高效益的养殖模式[3]。溶氧、p H、电导率、温度是影响鱼类生长的重要因素,因此工业化养殖的重要内容是对上述参数进行有效监测和控制。美国、日本、荷兰等国家于20世纪70年代开始发展水质监测系统[4],用来代替人工监测,现在美国等国家已经建设了全国性的水质监测系统,并发展到其他领域[5]。目前,很多仪器仪表公司相继推出了不同品牌的水质分析仪,如美国的YSI、HACH公司,意大利的HANNA公司[6],法国的Polymerton公司等[7]。以YSI公司的多参数水质分析仪为例[8],可同时监测溶氧、温度、电导率、盐度、酸碱度等近11个参数,且体积相对较小。近年来,国内厂家也进行了实践,并研发出了相应的产品,例如:江苏电分析仪器厂生产的AJ-1型水产养殖水质监测仪,西安大唐电信的小型一体化多参数水质数字在线监测仪等。但此类水质监测仪较为单一,只具备数据采集功能,无操作界面或操作界面不够友好,应用需要研发配套的上位机软件;有时会用到多个厂家的产品,因通信协议的不同,兼容性较差,也增加了后期集成的研发成本。本文旨在研究一种成本较低、界面友好的水质监测仪,既可实现水质的监测又能满足工业化养殖的需求。

1 总体结构设计

监测仪由数据采集单元、数据传输单元、控制器、现场监控、现场设备五部分组成。数据采集单元包括溶氧、p H、电导率三种传感器,传感器采用美国CLEAN公司的5000系列工业在线传感器(其中,溶氧传感器型号为DO5000,p H传感器型号为PH5000,电导率传感器型号为CON5000);以三菱FX1S系列PLC作为控制器;人机交互界面作为现场监控设备,采用台达公司的DOP-B07S411触摸屏;现场设备由增氧机、报警灯和电磁阀构成。传感器、PLC模块之间利用RS485总线技术通信[9,10],由PLC发送数据指令,传感器收到指令将数据发送至总线,PLC得到返回数据进行相应的处理,当溶氧量低于设定值时,将会开启增氧机及电磁阀,并进行相关报警;台达人机界面利用RS422总线与PLC通信,读取PLC内相关数据以及各现场设备的运行状态,并设计有手动和自动两种运行模块,手动模式可以使工作人员在中午开启增氧机以充分提升水中溶氧量和促进溶氧均衡。水质监测仪结构如图1所示。

2 软件设计

2.1 PLC程序设计

三菱FX1S系列PLC可以为低成本用户在有限I/O范围内寻求强大的控制,并且具有完善的性能和通讯功能,在加入FX1N-485-BD扩展板后可以与其他设备进行RS485通信,通信方式为半双工方式,扩展版有四个接口:SDA、SDB、RDA、RDB,通信时需将SDA与RDA短接后接入RS485A,SDB与RDB短接后接入RS485B,同时SDA与RDB间需接110Ω以增加数据传输的稳定性。D8120即为PLC通讯设定寄存器,共16位。详细说明如表1所示,设定D8120为H0C81,即8位数据、无校验、无停止位、波特率为9 600、无起始符和终止符、同时选择无协议通信和常用控制顺序。

M8161为8/16位数据模式选择;D8121用于PLC设定的站号,可设定范围0-8;D8129为延迟数据接收时间,默认单位是10 ms。本设计选用8位数据模式,PLC站号设定为1,延迟数据接受时间为50 ms。

以溶氧传感器为例,程序启动,将默认设定的溶氧阈值写入指定寄存器,同时将指令移入发送寄存器,CRC校验生成的2个字节放入发送寄存器的后两位。驱动RS指令和开启计时器,将发送寄存器内的数据移入发送缓存区,置位发送标志位,并每隔五分钟发送一次指令。数据接收完成后,PLC的接收标志位自动置位,程序复位接收完成标志位以供下次接收,将接收数据缓存区内的数据移入数据接收寄存器,判断数据格式和CRC校验码是否相同,如数据无误,则计算溶氧值并与阈值做比较。如果溶氧值小于或者等于阈值,则置位Y0/Y1,开启增氧机同时开启计时器2,计时器2设定时间为30分钟,即每次增氧机开启时间至少保持30分钟。具体流程如图2所示。

2.2 台达触摸屏设计

人机界面采用台达专用组态软件DOPSOFT(版本号1.01.08)开发,利用软件设定通讯参数和模块参数,设定通讯端口为com3口、人机界面站号为0、通讯方式为RS-422、8位数据、1位停止位、波特率为9 600、PLC站号1等。

监控画面主要分为开机画面、监控总画面、各养殖池分画面。开机画面包括开机设定密码、参数、时间和触摸屏校正。监控总画面通过设定管状图等各个状态动态显示设备运行状态,用不同颜色区分池塘内溶氧值的波动范围。各养殖池分画面信息包含以下内容:1.溶氧值、温度、p H值、电导率等详细信息;2.报警灯、增氧机启停状态;3.自动模式和手动模式按钮等。组态设计流程图如图3所示。开机后,Initial初始化系统内各标志位,Clock宏循环计算全局变量,画面Cycle宏因其占用空间小于Clock宏,所以用于分画面显示且不影响控制的部分代码放于画面Cycle中。

3 结果与分析

本研究于2013年9月投入宁海双盘涂一池塘使用,主要是对温度、p H值、电导率的监测和对池塘内溶氧的监控,池塘大约3亩左右,池塘以养殖对虾为主,并有少量滩涂鱼等其他鱼类,池中放有三台增氧机,按要求池中溶氧值不得小于6 mg/L。图4为阈值6 mg/L和7 mg/L时一天的溶氧值曲线,时间跨度为当天7:00至隔天7:00,绘制间隔为20分钟,横坐标为时刻,纵坐标为时刻对应的溶氧值(单位:mg/L)。

从图4中可以看出当设定溶氧阈值为6 mg/L时会因增氧机增氧效率慢而造成溶氧值持续下降并超出范围,最小可达到5.5mg/L甚至更低。在多次试验尝试过程中确定设定阈值为7 mg/L,即水池中溶氧含量小于或者等于7 mg/L时增氧机开启。除中午外均为自动模式,中午手动开启增氧机促进表层水和地层水中溶氧均衡。从图中可以看出,夜间溶氧因鱼虾类的消耗较易出现上下波动,但均保持在6.71 mg/L~7.26 mg/L之间,满足水中溶氧不小于6 mg/L的要求。

4 结束语

通过利用PLC、人机界面并结合RS485和RS422总线技术,实现了对水中溶氧、p H、电导率和温度的自动监控。PLC作为工业级控制器为监测仪提供稳定的性能,台达触摸屏为工作人员提供友好的界面和更直观、更系统的数据。结果表明,溶氧范围控制在6 mg/L以内,达到对虾生长的最佳适宜条件。该研究的应用,极大的方便了人员对池塘的水质管理,且成本低廉,具有一定市场推广价值。本研究中三类传感器须定期维护保养,否则将造成数据失效。

参考文献

[1]刘鹰,刘宝良.我国海水工业化养殖面临的机遇和挑战[J].渔业现代化,2012,39(6):1-4.

[2]王大海.海水养殖业发展规模经济及规模效率研究[D].青岛:中国海洋大学,2014.

[3]杨梅.工厂化渔业生产中多参数水质监测仪的研制[D].青岛:中国海洋大学,2003.

[4]DAOKUN MA,QISHENG DING,DAOLIANG LI,et al.Wireless sensor network for continuous monitoring water quality in aquaculture farm[J].sensor letters,2010,8(1):109-113.

[5]WU Q,LIANG Y,SUN Y,et al.Application of GPRS technology in water quality monitoring system[C].World Automation Congress(WAC),2010 IEEE,2010:7-11.

[6]REGAN,LAWLOR,O'FLYNN,et al.Experiences and recommendations in deploying a real-time,water quality monitoring system[J].Proceedings of the IEEE,2010,21(12):1690-1701.

[7]彭发.水产养殖水质五参数监测仪的研制[D].山东:山东农业大学,2014.

[8]张伟,戴建坤,许春莲,等.基于PLC的在线水质监测系统[J].化工自动化及仪表,2014,50(5):501-505.

[9]陈久松,朱政,尹卫平,等.基于RS-485总线的分布式PLC监控系统通信设计[J].制造业自动化,2009,31(8):14-16.

[10]许燕萍,杨代华.RS485串行总线可靠性的研究[J].电子科技,2009,22(2):8-10.

水质监测和研究 篇2

结合我国水质监测工作的现状,提出了一种以Internet作为信息平台和介质,实施大范围、远距离监测的新模型.该模型融合了GIS和GPS技术、网络通讯技术和数据库技术,不但能够进行数据的自动收集,而且可以便捷的发布查询信息,并能完成统计工作,进行数据的分析,大大提高水质检测工作的`实时性.由于融入了GPS技术,能方便的对突发情况定位.

作 者：刘春  作者单位：四川建筑职业技术学院,德阳,618000 刊 名：科技资讯 英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(22) 分类号：X84 关键词：GIS   GPS   基于Internet  

水质监测和研究 篇3

摘 要：随着水污染问题的不断严重化，人们对水资源的保护意识逐渐提高。在水质中，总磷总氮是其重要的检测内容，为了有效的提高水质监测质量，逐渐研究出水质总磷总氮在线自动监测技术。该项技术在设计运行的过程中，还有待提高。通过对其进行优化，文章通过研究基于紫外催化——过硫酸钾化分光光度法的在线监测技术，并设计出紫外线加强氧化——消解反应器以及通道自动校准与自动进样集成控制系统，从而可以在低温度下以及常压条件下快速监测水质总磷总氮含量，其具有较好的发展前景。

关键词：水质；总磷；总氮；在线自动监测技术

中图分类号：X853 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0025-01

随着水污染以及水环境的日益恶化，通过对其进行研究，以便对水质与废水进行在线自动监测，尤其是针对水质中总磷总氮指标进行监测，从而有效的控制水污染。根据我国水环境质量标准以及污水排放标准进行分析，传统的总磷总氮监测技术通常是采用手工采样以及实验室人工检测的方法，不仅周期长且工作复杂，无法达到理想的监测效果。因此，在本文中主要研究水质总磷总氮在线自动监测技术，以便快速监测水质总磷总氮指标，提高监测质量与水平。

1 水质总磷总氮在线自动监测技术的实验分析

1.1 水质总磷总氮在线自动监测技术实验的仪器与试剂

在实验仪器方面，需要使用的仪器设备包括：总磷总氮在线监测仪器、分析电子天平、电热恒温水浴锅、不锈钢手提式压力蒸汽灭菌锅、自动双重纯水蒸馏器等。在使用试剂方面主要包括：15 mg/ml过硫酸钾溶液、15 mg/ml氢氧化钠溶液、24 mg/ml抗坏血酸溶液、500 mg/l磷标准溶液与氮标准溶液、硫酸溶液、酒石酸锑钾、盐酸溶液等。另外，无氨水的提取主要是从1 000 ml蒸馏水中加入0.1 ml的硫酸，在全玻璃蒸馏器中除去前50 ml的流出液，并将流出液收集在玻璃瓶中密封保存。而钼酸盐溶液的制备主要是将12 g的钼酸铵溶于700 ml水中，将0.48 g的酒石酸锑钾溶于100 ml水中，搅拌均匀后倒入160 ml的浓硫酸，并混合均匀，这种溶液可以稳定2个月左右的时间[1]。

1.2 水质总磷总氮在线自动监测技术实验方法

首先，总氮分析方法。其主要分为在线监测方法与国标方法，在线监测方法中，主要是在水中加入氢氧化钠与过硫酸钾溶液，通过85 ℃的紫外线照射，将其分解为硝酸根离子。将被消解的水样本冷却到一定的温度后，选取一部分为试样，加入氯化氢将其调节至pH2～3，之后在220 nm波长的位置测量吸光度参数，并计算出水中总氮的浓度值。这种方法可以在常压以及低温条件下使用。另外，国标方法主要是在60 ℃以上的水溶液中，将过硫酸钾溶液分解成硫酸氢钾与原子态氧，将硫酸氢钾离解成氢离子，通过氢氧化钠的碱性介质分解完成。其中的原子态氧可以在高温下将水样本中的氮化合物转化为硝酸盐，同时，将此过程中的有机物进行氧化分解。并且使用紫外线分光光度法在200 nm与275 nm波长位置测量吸光度的参数，其两者之差就是校正吸光度值，该方法检出限为0.05 mg/L[2]。

2 水质总磷总氮在线自动监测技术的测试方法

2.1 线性范围

为了更加准确的检测出地表水与废水浓度以及变化情况，需要对在线监测技术的检测线性范围进行研制，可以将其分为低浓度档与高浓度档。总磷的监测线性范围中低浓度档为0～2.0 mg/L，高浓度档为0～20.0 mg/L。总氮的监测线性范围中低浓度档为0～5.0 mg/L，高浓度档为0～50.0 mg/L。±3%FS/d为零点漂移，±3%FS为量程漂移[3]。

2.2 灵敏度与校准曲线分析

总磷在线监测技术中，校准曲线以及线性回归分析为上述两档，其低、高量程档校准曲线中分别设置了5各不同的浓度水平标准溶液，在低量程档中，其浓度参数，如图1所示。高量程档浓度参数，如图2所示。

另外，在总氮在线监测方法中，其校准曲线与线性回归分为0～5 mg/L、0～50.0 mg/L两档。其低、高量程档校准曲线中分别设置了5档各不同的浓度水平标准溶液，在低量程档中，其浓度参数，如图3所示。高量程档浓度参数，如图4所示。

各种不同的浓度水平标准样品均通过6～7次的检测，之后采用最小二乘法对其进行线性回归分析，并且需要建立样本的浓度——吸光度校准曲线。通过上图分析，总磷与总氮的浓度曲线均具有明显的线性关系，相关线性系数均超过0.99，符合在线自动监测技术的需求。另外，在低档浓度中总磷与总氮的测量灵敏度高于高档浓度。

2.3 准确度与精密度分析

为了有效的减少在线监测技术测量的误差，需设计专门的精密度与准确度实验对其进行验证分析，总磷根据低、高档次配置两种不同的标准溶液进行检测，其中a标准溶液为1.20 mg/L；b标准溶液为12.0 mg/L。总氮也分为c标准溶液3.0 mg/L；d标准溶液25.0 mg/L。通过反复检测10次以上，分析其结果数据。其中，低浓度与高浓度档范围均具有较好的精密度与准确度，尤其是在低浓度档中，具有更高的精密度与准确度。其中总磷监测的精密度与准确度比较理想，总氮监测的精密度与准确度相对较差[4]。

2.4 在线监测技术与国标方法比较分析

通过实验研究表明，在线自动监测技术与国标方法比较，前者具有不可比拟的优势。首先，在线自动监测技术主要在国标方法的基础上对其进行优化与改进，有效的降低了温度与压力条件，其检测时间较短。其次，在线自动监测技术的测量范围更大。其主要采用的是可选择的分档方法，测量对象不仅包括低污染浓度的地表水，还包括高浓度的污水与废水。另外，其整体系统符合工业自动化的需求。该项监测技术主要采用的是PLC研发自动控制系统，充分运用PLC的性能与优势，在水质总磷总氮测量中实现了自动采样、监测与数据自动收集的工序。

3 结 语

通过对传统的水质总磷总氮监测技术进行优化与改进，可以有效的实现水质总磷总氮在线自动监测，其符合国家标准水平，具有缩短监测时间，在低温以及常压状态下能够进行检测的优势，在实际运行过程中，可以极大地提高水质总磷总氮监测水平与质量。

参考文献：

[1] 齐文启，陈光.总氮、总磷监测中存在的有关问题[J].中国环境监测，2009，（2）.

[2] 孙宗光.总氮、总磷自动监测仪的进展[J].现代科学仪器，2010，（5）.

[3] 程丽巍，许海，陈铭达，等.水体富营养化成因及其防治措施研究进展[J].环境保护科学，2012，（1）.

水质监测和研究 篇4

通过对2003~2008年北京市建筑中水水质监测数据进行分析, 全部达标数量较少。达标率较低的指标主要为总大肠菌群、清水池总余氯、管网末端总余氯。近两年 (2010、2011年) 浊度 (NTU) 超标的情况有所增加。

1 建筑中水的监测制度

北京市节约用水管理中心和区县节水办负责建筑中水设施的监管, 以往对正常运行的建筑中水设施实行每年1~2次的抽检工作, 抽检由具有中水监测资质的单位实施, 对高校和小区是每年检测两次, 其它单位是一次。但是中水水质受来水水质、处理设备、消毒设备、消毒剂的有效性等多方面因素影响, 一次监测结果缺乏代表性, 合理的监测周期对确保中水用水安全很重要。

我们选取北京市2003~2008年度的中水检测报告, 共计972份, 被检测单位有:宾馆、酒店、学校、住宅及其他单位, 中水用途涉及冲厕、车辆冲洗、绿化、道路清扫。图1~图4为主要指标达标情况:

从图1~图4中可以看出, 北京市小型中水设施各年度整体达标率较低。

2 中水的消毒

目前, 应用广泛的中水消毒剂有次氯酸钠、二氧化氯、氯片、臭氧等, 此外还有紫外线消毒等一些手段。我市各中水运行单位主要采用的是次氯酸钠消毒。

中水设施的运营单位受制于运行成本等因素, 不可能投入过多的专业人员和物力资源对这些小型中水处理设施进行管理。目前很多消毒剂添加系统技术性强、人工控制水平要求偏高、消毒环节的控制难度大。相当一部分运行单位的运行操作人员不能做到随时调整和维护。造成实际工作中出现问题的主要原因是:

(1) 没有相应的中水消毒剂的生产技术规范;

(2) 没有消毒剂投加量的技术规范;

(3) 中水处理系统运行管理人员对中水消毒作用重要性的认识不够;

(4) 中水处理技术人员在中水消毒技术知识方面的欠缺。

由于各单位多年进行中水运行管理, 并未发生因为水质不合格引起的事故, 减少投药量已经非常普遍, 但是水质不合格带来的安全隐患却时时存在。

3 中水水质标准

我国最早采用污水回用的是大楼污水的再利用。办公楼、宾馆、饭店和生活小区等排放相对集中的污水就地净化后回用于冲厕、洗车、消防、绿化等用途。1987年北京市在颁布《北京市中水设施建设管理试行办法》时, 参考杂用水水质标准, 结合我国中水处理工艺和出水水质状况以及中水用途的水质要求制订了中水水质标准。2002年, 随着城市污水再生利用的发展, 国家制订了《城市污水再生利用城市杂用水水质》、《城市污水再生利用景观环境用水水质》两个国家标准, 目前建筑中水水质参照执行这两个标准。

目前我国杂用水水质标准为2002年公布的城市污水再生利用标准系列中城市杂用水水质 (GB/T 18920-2002) , 指标主要包括p H值、色度、嗅、浊度、溶解性总固体、五日生化需氧量、氨氮、阴离子表面活性剂、铁、锰、溶解氧、总余氯和总大肠菌群等共13项, 与以色列、美国、澳大利亚、日本等国家城市杂用水水质标准相比较, 我国指标缺少盐度和SS悬浮物;国外指标缺少阴离子表面活性剂。

我国城市景观环境用水水质的指标主要包括基本指标、p H值、五日生化需氧量、悬浮物 (SS) 、浊度、溶解氧、总磷、总氮、氨氮、粪大肠菌群、余氯、色度、石油类和阴离子表面活性剂等共14项。而美国景观环境用水水质标准主要包括p H值、五日生化需氧量、悬浮物 (SS) 、浊度、大肠菌群数、余氯等。日本景观环境用水水质标准主要包括p H值、五日生化需氧量、浊度、臭、大肠菌群数、外观等。国外标准比我国标准少溶解性总固体、溶解氧、总磷、总氮、氨氮、阴离子表面活性剂等项, 我国景观环境用水标准监测项目较多, 较为严格。

建筑中水水质标准和城市景观环境用水水质的指标不合理、过于严格或者中水水质标准指标不统一均会增加中水的生产成本, 提高中水回用的技术“门槛”, 这对中水回用的推广和普及是不利的。

4 建议

(1) 中水监测制度

首先建议增加检测频次。2012年这个问题得到了初步解决。随着监测资金的增加, 以往只有高校和居民小区每年检测两次, 现在所有单位都能安排每年两次检测。

建议根据各单位中水水质情况, 针对中水水质较差的单位适当增加监测频次。在监测后, 告知中水超标单位具体超标项目, 督促其加强对中水设施的运行管理, 针对不同超标项目给予1~3个月的整改时间, 整改时间过后要求该单位自费安排一次抽检, 以检查其整改效果。各单位应该将每次自测的水质报告存档, 以备调阅。这样可以起到有效的监督作用, 对促进中水达标有一定的推动作用。

建筑中水水质例行监测采用中水标准 (GB/T18920-2002) 中的全部监测项目;针对中水水质超标单位, 建议监测其超标项目和常规指标 (COD、氨氮、总大肠菌群) 。

(2) 次氯酸钠消毒

加强对操作人员的专业知识培训, 提高他们的业务水平, 特别是提高药剂投加和余氯检测相关的业务水平。同时帮助各单位建立加药消毒和药品购买、储存制度。

次氯酸钠水溶液经常温放置, 其有效氯衰减迅速, 放置3个月, 浓度衰减超过50%, 因此建议实际工程中次氯酸钠溶液要“少买勤购”, 尽量保证放置时间不超过三个月;若放置时间过长, 则需要在使用前测定其有效氯含量, 以保障消毒效果。

建议企业自测水质情况时选取游离余氯指标替代总余氯指标, 可以有效保证中水总大肠菌群达标。

及时掌握中水出水的余氯含量, 随时调整消毒剂投药量, 提高消毒剂效率应该引起高度重视。

(3) 修订中水水质标准

(1) 阴离子表面活性剂

将在水中电离后起表面活性作用的部分带负电荷的表面活性剂称为“阴离子表面活性剂”, 是表面活性剂的一类。该指标主要用于表征水中洗涤剂含量, 经简单曝气处理后很容易降解, 以色列、美国、澳大利亚、日本等国家中水标准中无此项指标。

洗涤剂在处理过程中很容易降解, 且各国中水水质标准中无此项指标, 因此“阴离子表面活性剂”指标可以取消。

(2) 针对游离余氯和总余氯指标

总余氯超标率大于50%, 是中水超标的主要原因;总余氯达标总大肠菌群不一定达标, 总余氯达标的情况下能够实现总大肠菌群达标的概率仅不到50%, 说明现行标准下总余氯达标与总大肠达标与否没有必然联系。由于总余氯达标与总大肠达标与否没有必然联系, 可以用“游离余氯”指标替代“总余氯”指标。

(3) 总大肠菌群指标限值

现行标准GB/T18920-2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》中总大肠菌群指标的分析方法GB/T5750已经于2006年重新修订, 新修订的分析方法测定下限为2.2MPN/100ml, 而现行标准中总大肠菌群指标值为≤3个/l, 标准中明确说明GB/T5750最新版本适用于本标准, 但是GB/T5750-2006中总大肠菌群的分析方法的测定精度达不到现行标准GB/T18920-2002中的3个/l要求, 因此目前仍延续GB/T5750-85版的测定方法;借鉴国外中水标准, 多数国家总大肠菌群单位为“个/100ml或MPN/100ml”。

水质监测和研究 篇5

植物微核技术及其在水质监测研究中的应用

植物微核技术是一种经济、简便、可靠的生物学短期测试方法,该技术在环境污染监测和致突变荆检测等研究中得到了广泛应用.介绍了微核技术的发展背景、基本原理和几种常用的植物微核技术,并对其在水质监测研究方面的`应用情况进行了综述.

作 者：刘振宇 史存芳 杨廷 李艳红 景鹏飞 刘瑞祥 LIU Zhen-yu SHI Cun-fang YANG Ting LI Yan-hong JING Peng-fei LIU Rui-xiang 作者单位：长治学院生化系,山西,长治,046011刊 名：长治学院学报英文刊名：JOURNAL OF CHANGZHI UNIVERSITY年，卷(期)：200926(2)分类号：Q813.5 X832关键词：微核技术 紫露草 蚕豆 水质监测

水质监测和研究 篇6

水质现场采样质量控制和质量保证工作是确保所采得的样品具有代表性、完整性,即能全面地反映该区域水环境质量及污染物的分布和变化规律,严格按照环境监测技术规范和《水和废水监测分析方法》第4版规定的标准进行[1,2]。环境监测过程是测取数据—解释数据—运用数据的完整过程,而测取数据的第一步是要确定环境监测的点位。环境监测点位的布设关系到监测数据是否具有代表性,采集的水样能否真实可靠地反映所在区域环境污染特征。

1 采样前的准备

样品是从各种水体及各类型水中取得的实物证据和资料,严格而妥善管理水样是获得可靠监测数据的必要手段。

采样器具的选择和洗涤:采样器具要认真洗涤,凉干备用。样品统一编号:包括样品序号、监测点位、监测项目、采样日期、并贴好标签,采样人员认真核对,记录其状态。样品采集执行环境监测技术规范和《水和废水监测分析方法》第4版的要求,填好采样地点、采样时间、采样人、记录人、核对人等信息,出现异常要有文字说明。

2 样品的管理与运输

样品保存剂如酸、碱或其它试剂在采样前应进行空白试验,其纯度和等级必须达到分析的要求。

运输前先将容器内、外盖拧紧。同一采样点的样品应装在同一采样箱内。特殊样品按其要求贮运,为确保样品在测定时,待测组分不产生任何变异或使其变化控制在最低限度内。在样品保存、运输等各个环节都必须严格遵守环境监测技术规范和《水和废水监测分析方法》第4版的要求,针对水样的不同情况和待测物特性实施保护措施。污水样品的组成成份相当复杂,其稳定性通常比地表水差,应尽快测定。同时送入实验室的水样首先做好样品交接手续,采样人员将样品和采样记录同时交室主任检查并填好样品登记记录。分析人员在接受样品时,要仔细核对样品和采样记录。

3 实验室内质量控制和质量保证程序

环境监测质量保证包括环境监测全过程的质量管理和措施,实验室质量控制是环境监测质量保证的重要组成部分。当具有代表性和有效性的样品送到实验室进行分析时,为获得符合质量要求的数据,必须对分析过程的各个环节实施各项质控技术。

标准实验室、高水平监测分析人员是搞好实验室内质量管理和质量保证的重要组成部分。实施监测前必须创造洁净的实验环境,尽量减少因实验室内温度、湿度、空气中污染成份对分析试验的影响。

对校准曲线、精密度、准确度检验。校准曲线的斜率常随环境温度、试剂批号和储存时间等试验条件而改变,在测试样品的同时绘制校准曲线是最理想的,否则应在测试试样的同时,平行测定零浓度和中等浓度校准溶液两份,取均值后与原校准曲线上的响应点核对,其相对差值根据方法精密度不大于5%~10%,否则应重新绘制校准曲线。精密度检验,全程需空白试验。在分析样品的同时每次应做空白试验,空白试验数据过高或波动过大时,应查找原因,加以纠正。为了减少在空白测定中所出现的误差,通常采用多测几个平行样来解决。平行样测定要求同一样品在完全相同的条件下进行同步分析,可按样品的复杂程度、所用方法和仪器的精度等因素来安排平行样的数量。至少应按同批测试的样品数,随机抽取10%的样品进行平行双样的测定。准确度检验,加标回收率分析在同一批试样中随机抽取10%~20%的样品进行加标回收测定。当同批试样较少时,应适当加大测定率,每批同类试样中加标回收率不应少于2个。测得的加标回收率不应超过标准方法或统一方法中所列的回收率范围,未列回收率范围的一般控制在90%~110%。质控考核样品分析采用标准样品或质控样品作为控制手段,每批样品需带一个已知浓度的质控样品。

4 样品分析测试中的质量管理和质量保证

所用试剂必须按环境监测技术规范和《水和废水监测分析方法》第4版要求来配制。每批样品必须做两个空白试样,空白样品在每批样品比色前测定1次,比色后再测定1次,其吸光度应小于0.05。显色过程中对温度敏感的项目最好用水浴恒温显色或严格控制显色时间,保证显色温度与室温之差小于3℃,凡能做平行双样的分析项目,至少按同批测试的样品数,随机抽取10%~20%的样品进行平行双样的测定,采用标准样品或质控样品进行加标回收率测试,一般按随机抽取10%~20%,回收率应在95%~105%。

5 监测数据审核

监测数据报告执行三级审核制度,采样—分析原始记录—报告表。现场采样人员认真填好采样记录,并进行互审,分析人员将分析数据交校对者审核后校核签名后送室主任,室主任审核签名后交技术负责人审核。随时发现问题,随时重新采样、做样、计算、审核。

总之,由于监测全过程认真实施了该质量控制和质量保证方案,确保了监测结果在布点、采样的时空代表性及实验室分析测试的精密性和准确性,各监测间具有良好的可比性和完整性,为环境管理提供了准确、可靠的基础数据,保证了监测数据的质量。

摘要：质量控制和质量保证是水环境监测体系的核心,因而必须对环境监测的全过程实施环境监测质量控制,以确保得出具有代表性、准确性、精密性、可比性和完整性的监测数据。

关键词：水质,环境监测,质量控制,质量保证

参考文献

[1]国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法(第4版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002:24-86.

水质波谱监测研究现状与未来 篇7

目前水环境状况日益恶化, 为掌握水域的生态环境质量及污染状况, 通常需要定期对重点水域的水质进行监测, 但在点上取样进行的常规监测并不能全面反映水域生态环境的变化。水质遥感监测是通过研究水体反射光谱特征与水质指标浓度之间的关系, 建立水质指标反演算法, 它具有快速、大范围、低成本和周期性的特点, 可以有效地监测水体表面水质参数在空间和时间上的变化状况, 还能发现一些常规方法难以揭示的污染源和污染物迁移特征, 具有不可替代的优越性。

1 水质光谱监测的机理

1.1 水体光谱特征

水体的光谱特征是由其中的各种物质对光辐射的吸收和散射性质决定的, 是遥感监测的基础, 研究光谱特征的目的是为了优化波段组合, 并获得最佳光谱信息。自然水体中污染物质的吸收和散射作用使水体的反射光谱曲线呈现不同的形态。水中的分子对光的散射使光改变方向, 其中的后向散射光与水底的反射光一起返回水面, 通过水-气界面回到大气中, 这是可以遥测的部分。这一部分光既反映了水体内部的吸收特征, 也与不同物质的散射相关, 可以反映水体的组分特征。

1.2 水质遥感监测的机理

通过遥感系统量测并分析水体吸收和散射太阳辐射能形成的光谱特征是遥感监测水质的基础。水中组分含量的差别造成一定波长范围反射率的显著不同, 因此成为定量量测物质含量的基础。水体中所含成分不同, 导致对不同波长光的吸收和散射不同, 并引起反射率、向上辐照、颜色等表观参数的改变。

2 水质遥感的主要方法

2.1 理论分析方法

理论分析方法是基于大气辐射传输理论及模型, 利用遥感测得的反射率计算水中实际吸收系数与后向散射系数的比值, 与水中各组分的特征吸收系数、后向散射系数相联系, 反演组分含量。该种方法对于多波段反演特别有用, 且具有普遍适用性。一些学者做了这方面的研究, 建立了叶绿素浓度预测模型, 水下表面辐射反射率与水体内在光学参数的联系, 后向散射反射率模型等。但由于理论基础尚不成熟, 模型假设条件多, 使得精度不够, 往往只能用于研究区域, 可移植性差。

2.2 经验方法

经验方法是通过建立遥感数据与地面监测的水质参数值之间的统计关系外推水质参数值。光谱特性和水质参数的经验关系式已经被确定, 这类经验方程的一般形式为:

Y——遥感测量值 (如辐射、反射能量值)

X——感兴趣的水质参数 (如叶绿素)

A、B为待定系数。

国内外学者利用经验方法开展了很多内陆水体水质遥感监测, 在特定的水域研究中取得了一定的成功。但由于水质参数与遥感数据之间的事实相关性不能保证, 如实测数据与影像数据非同步等, 所以该种方法结果缺乏物理依据, 算法的精度通常不高, 且具有时间和空间的特殊性。

2.3 半经验方法

半经验方法是随着高光谱遥感技术在水质监测中的应用发展起来的。半经验方法根据非成像光谱仪或机载成像光谱仪测量的水质参数光谱特征选择估算水质参数的最佳波段或波段组合, 然后选用合适的数学方法建立遥感数据和水质参数间的定量经验性算法。国内外很多的学者利用这种方法对湖泊、水库的水质参数如总悬浮物、叶绿素a、黄色物质以及与之相关的可见度、混浊度进行监测和评价, 并且得到了较高的监测精度。

3 水质可遥感指标

3.1 悬浮物的遥感监测

悬浮物是最先被遥感估测的水质参数, 应用遥感方法测定水体悬浮物浓度的关键问题是建立水体反射率与悬浮物浓度之间的定量关系。目前国内外水体悬浮物遥感定量研究提出了一系列模型, 主要在于确定水体反射率与悬浮物浓度之间的函数关系, 其主要模型可采用分析方法和经验、半经验方法。

3.2 叶绿素a的遥感监测

监测藻类中的叶绿素a浓度可以衡量水体初级生产力和富营养化作用, 是水环境遥感监测的主要项目之一, 下文的叶绿素是指叶绿素a。随着叶绿素含量的不同, 在430~700nm波段会有选择地出现较明显的差异。叶绿素遥感是通过实验研究水体反射光谱特征与叶绿素浓度的关系, 建立叶绿素算法。

3.3 有色可溶性有机物 (CDOM) 浓度的遥感监测

CDOM是以溶解性有机碳 (DOC) 为主要成分。它在紫外和蓝光范围具有强烈的吸收特性, 在黄色波段吸收最小。CDOM有极其稳定的光学性质, 探测CDOM的属性将能演绎海水中碳的含量。内陆水体中通常利用CDOM在440nm处的吸收系数表示其含量的多少。

总的来看, 用遥感技术监测水质指标的研究和应用中, 比较成熟的是对水体中悬浮物质和叶绿素a浓度的提取, 其它重要水质参数进行遥感监测的理论方法仍有待于继续发展。

5 存在的问题与将来的研究方向

水体污染是目前重要的环境问题。由于常规监测手段不能满足对水质的适时、大尺度的监测评价要求, 水质波谱监测技术无疑会继续发展和应用。从前面的介绍可以看出, 目前遥感监测水质还存在很多问题:a.监测精度不高, 各种算法以经验、半经验方法为主。b.算法具有局部性、地方性和季节性, 适用性、可移植性差。c.监测的水质参数少, 主要集中在悬浮沉积物、叶绿素和透明度、浑浊度等参数。d.遥感水质监测的波段范围小, 多集中于可见和近红外范围, 微波遥感研究少。

具体说来, 可从以下几方面进一步发展和提高。a.应用更高空间分辨率和光谱分辨率的遥感手段。b.需要对水质参数、内在光学特性及表面反射率之间的理论关系进一步研究。c.对经验、半经验方法来说, 应发展除常用的回归分析方法之外更有效的数学方法, 或寻求与实测数据更有效的结合方式。d.遥感手段与其它监测手段的有效结合也能很大程度上提高遥感监测的精度。总之, 更方便、快速地对内陆水质进行遥感监测将会促进对水环境以至整个流域的有效环境管理及规划工作。

摘要：综述水体波谱监测研究的现状及发展状况。在论述地表水体的光谱特征基础上, 阐述了水质波谱遥感监测的基本原理, 分析了水质波谱反演的方法;较为详细地介绍了典型的水质可遥感指标;最后提出了该领域发展存在的主要问题, 并展望了其发展方向。

关键词：水质监测,波谱,遥感

参考文献

[1]Thomas J.S, William P.K., Jerry C.R.et al.Remote sensing in hy-drology[J].Advances in Water Resources, 2002, 25 (8) :1367-1385.

关于水质监测中质量控制的研究 篇8

关键词：水质监测,质量控制,目的,影响因素,措施

随着我国工业和农业产值的不断攀升, 工农业生产过程中对水环境所带来的污染也越来越严重, 水污染问题不仅制约了经济的发展, 而且还严重威胁人类的身体健康。为了有效的保障水质的安全, 及时发现水污染的情况, 则需要加强水质监测中的质量控制, 提高监测数据准确性, 有效的保证居民饮用水安全。

1水质监测中质量控制的目的及影响因素

人类的生存和发展都离不开水, 水资源是人类赖以生存的根本。但在大力发展经济过程中, 对水资源的保护较为忽视, 从而导致当前水资源存在着严重污染问题, 部分偏远地区由于饮用水存在着严重的污染问题, 从而导致各种疾病频繁发生。为了能够有效的确保人们的饮用水安全, 则需要通过水质监测来对水体质量进行监控, 并对水质监测质量进行控制, 有效的保证水质监测数据的准确性和真实性, 保证人们的用水安全。

在水质监测过程中, 对水体流域各个断面进行水样采集, 利用化学、物理、生物等手段对采集水样进行实验分析, 得出水体质量数据。这个过程中任何一个环节出错, 都是影响水质监测结果的准确性, 使水质监测失去实际意义。在水质检测工作中, 其中水质取样和样品收集是整个工作的基础, 在具体取样和收集过程中需要严格按照规范标准进行, 确保样品具有代表性和针对性, 这样检测结果的准确性才能得到保证。在采样时, 需要合理选取采样的断面及采样点位, 对特别的监测项目需要对采集完的样品进行预处理, 这样可以有效的避免在保存及运送过程中样品发生变化, 从而影响检测的结果。

2水质监测质量控制措施

2.1严格控制好实验室的环境

采集到的水样需要在实验室内对其进行分析, 为了确保实验结果的准确性, 则需要对实验室的温度、湿度、亮度、噪音及清洁等问题进行有效控制, 减少实验室污染, 为实验创造一个理想的环境, 确保实验结果的准确性。

2.2依据标准方法对水样进行分析

严格按照国家及环保部下发的方法标准进行水体样品检测, 是确保监测数据准确有效的基本保证。对于不同的水体环境, 按照国家和地方的要求, 应采用不同的环境质量标准及技术方法标准。同一监测项目, 也要根据适用标准的不同, 采用不同的检测方法。在对样品进行分析时, 常用到仪器分析法和常规化学法, 根据监测项目的技术方法标准, 采用恰当的分析手段, 才能确保实验数据的准确有效。

2.3水质监测质量控制技术的要点

2.3.1在对水体进行采样时, 需要严格按照不同水体的采样规范来进行, 同时标注采集水域的种类及检测方法。当对河流或是湖泊等地表水的水质进行检测时, 需要科学选取取样的断面及点位。对于地下水采集时, 井口必须具有代表性。工业废水的检测需要严格按照具体的工艺流程进行, 需要选取具有代表性点位的样品, 同时在采集过程中, 还需要对参照的样本与选取的样本进行对照, 有效的提高样品的针对性, 使水样检测工作的重要意义能够体现出来。水温、浊度等项目可以在采样现场进行测试。

2.3.2水样在保存和运送的过程中要保证水样的性质不发生改变, 因此就要对所采集的样本进行相应的保护。根据具体的需要, 可以进行冷藏、冷冻等措施。这样不仅能够保证水质的性能不易发生变化, 还能够有效的减少水质中一些微生物对水质所带来的影响。必要时也可在水样中添加一些保护试剂, 可以有效的避免温度或是光的照射所使水样发生改变。应当注意, 所选择的保存方法不能干扰以后的样品分析, 或影响监测结果。水样的采集完毕后要做好相关的记录。要把采集的地点, 采集的水域、温度、监测项目、监测编号等进行记录。

2.3.3在对水质监测的实验中, 许多监测项目需要先对水样进预行处理后, 才能正常的进行分析和处理。在水样的预处理中, 要注意处理的方法是否得当, 如果没有按照相应方法标准规定的要求去进行处理的话, 就会对水样产生干扰, 影响后续的进展。预处理时注意不能引入更多干扰因素, 必要时应做工作曲线, 排除前处理的干扰。

2.3.4水质分析时需要严格控制实验室内的环境, 保证实验室内的安全性和清洁性, 做好实验室的通风工作, 对于试验过程中一些具有挥发性的试剂, 需要保证通风的良好性, 避免给检测人员带来不必要的危险, 也避免污染实验空白。同时还要做好分析仪器的维护和维修工作, 由于分析仪器属于精密性仪器, 在使用前需要做好校准工作, 避免在使用过程中产生偏差。为了保证实验数据的准确有效, 对数据进行质量控制, 每批实验都要进行平行样的测定或者质控样的测定。

2.3.5实验室的试剂水最好为现制蒸馏水, 对实验的试剂水要进行实时的检测, 准确的掌握水质的任何变化, 空白值过高将影响实验结果。药物试剂的保存是针对各种药物的性质进行保存处理。如易挥发的要进行封闭保存, 需要避光的要进行避光处理等。在保存中应尽量减少杂质的生成, 以免给检测带来影响。

2.3.6数据处理是在水质检测的最后一个环节, 这个环节会对检测结果带来直接的影响, 这就需要在数据处理过程中要十分认真, 做好数据筛选工作, 在选取数据时要具有科学性, 避免数据取舍的盲目性, 与实际情况有效的结合来选取具有代表性的资料, 从而提高检测结果的准确性。

结束语

用水安全是一个永恒的话题, 也是人们关注的焦点问题, 为了能够有效的应对当前水污染的问题, 则需要加强水质监测的质量控制, 以此来保证人们的用水健康。水质监测是确保水体质量的重要途径, 通过水质监测能够有效的提高饮用水的安全性。在水质监测工作中存在着较多的影响因素, 因此在具体监测过程中需要严格控制好各个环节, 从而提高水质监测的有效性, 为相关部门提供重要的水质监测信息, 从而更好的实现对水资源的保护。

参考文献

[1]吴文华, 马玉波.水质监测质量管理的实践与思考[J].北方环境, 2012 (2) .

[2]邹敏.水质监测中质量控制措施研究[J].重庆文理学院学报, 2013, 5, 10.

阿什河流域水质监测调查研究 篇9

阿什河是松花江右岸支流,是流经哈尔滨市市内最长的河流。地理位置东经126°42′~127°42′,北纬45°08′~45°48′之间,其发源于尚志市的帽儿山镇大青山东坡尖石砬子沟,河源高程440米,河口高程116米,比降为1/410。上游为山区,坡陡流急,平均坡降1/500左右,中游坡降为1/1000-1/1500,下游河道进入平原,蛇曲异常,坡降为1/1500-1/1800。流经尚志、五常、阿城、哈尔滨等市县,于哈尔滨市东郊注入松花江。流域面积3581平方千米。河道长213千米,河道弯曲系数1.6。流域地处松花江中游,南与牛河相邻,东为蚂蚁河,西是马家沟河。流域内地形东南高、西北低,上游山峦起伏,生长着大片的次生林;中下游为丘陵平源,土壤肥沃,植被茂盛。

2 监测目的

通过对阿什河全流域阶段性水质密集监测,全面了解掌握阿什河流域水质现状,摸清阿什河主要污染物种类及其主要来源。通过对阿什河及其主要支流的水质水量同步监测,掌握入河污染物排放总量,为水行政主管部门对阿什河流域进行综合治理规划提供详实、可靠的数据支持。

3 水质现状评价

3.1 单月水质现状评价。

六月份阿什河上的五个水质监测断面中马鞍山水文站、阿城、阿城与香坊交界三个断面水质类别均为Ⅲ类;信义沟入阿什河河口上断面水质为Ⅳ类,超标污染物为氨氮,超标0.1倍;信义沟入阿什河河口下断面水质为劣Ⅴ类,超标污染物为溶解氧、化学需氧量、氨氮,其中化学需氧量超标倍数为1.3,氨氮超标倍数为2.4。水质达标河段长142.1km,占监测河段总长的82%。七月份阿什河上的五个水质监测断面中马鞍山水文站为Ⅲ类;阿城断面水质为劣Ⅴ类,超标污染物为氨氮,超标1.1倍;阿城与香坊交界断面水质为Ⅳ类,超标污染物为氨氮,超标0.1倍;信义沟入阿什河河口上断面水质为Ⅳ类,超标污染物为高锰酸盐指数、氨氮,其中氨氮超标0.5倍;信义沟入阿什河河口下断面水质为Ⅴ类,超标污染物为化学需氧量,超标0.6倍。水质达标河段长76.6 km,占监测河段总长的44%。八月份阿什河上的五个水质监测断面中马鞍山水文站、阿城、阿城与香坊交界三个断面水质类别均为Ⅱ类;信义沟入阿什河河口上断面水质为Ⅲ类;信义沟入阿什河河口下断面水质为Ⅴ类,超标污染物为溶解氧、氨氮、挥发酚,其中氨氮超标0.6倍,挥发酚超标1.0倍。水质达标河段长172.3 km,占监测河段总长的99%。九月份阿什河上的五个水质监测断面中马鞍山水文站、阿城三个断面水质类别均为Ⅲ类;阿城与香坊交界断面水质类别为Ⅱ类;信义沟入阿什河河口上断面水质为Ⅲ类;信义沟入阿什河河口下断面水质类别为Ⅴ类,超标污染物为溶解氧、氨氮,其中氨氮超标0.9倍。水质达标河段长172.3 km,占监测河段总长的99%。

3.2 汛期水质综合评价。

从四个月水质监测结果的平均值来看,五个水质断面中马鞍山水文站水质类别为Ⅲ类;阿城断面水质类别为Ⅳ类,超标污染物为氨氮,超标0.1倍;阿城与香坊交界、信义沟入阿什河河口上断面水质类别均为Ⅲ类;信义沟入阿什河河口下断面水质类别为劣Ⅴ类,超标污染物为溶解氧,化学需氧量,氨氮,其中化学需氧量超标0.6倍,氨氮超标1.1倍。达标河段长152.5 km,占监测河段总长的88%。总体上,阿什河的各个水质断面的水质状况较为平稳,上游水质好于下游水质。其中八月、九月阿什河的水质状况较前两个月略有改善。

4 水功能区现状评价

阿什河流域在黑龙江省地表水功能区区划中有水功能一级区三个,即阿什河阿城源头水保护区、阿什河阿城保留区和阿什河阿城开发利用区,其中的阿城开发利用区下有水功能二级区三个,分别是阿什河阿城农业用水区、阿什河哈尔滨市排污控制区和阿什河哈尔滨市过渡区。本次调查监测的水质断面控制河段中有水功能一级区两个,二级区两个。从六月到九月的水质监测数据看,阿什河已监测河段达到《黑龙江省地表水功能区标准》(DB23/T740-2003)中规定的水质标准目标的水功能区河段有2个,水质达标河段长142.1km,占监测河段总长的82%,阿什河哈尔滨市排污控制区各月份水质均未达标。

5 水质指标变化趋势分析

5.1 水质常规指标变化趋势分析。

从6月到9月的水质监测结果看,阿什河的水质常规指标如:pH、总硬度、氯离子、硫酸盐等变化平稳,且均在合理值范围内。尽管如此,从河流的上下游监测数据看,在阿什河由上游的乡村流经下游的工业城市过程中,伴随着人口密度的增加,人类活动的加剧,城镇生活及工业废污水的排放,特别是信义沟废污水汇入阿什河后,也导致了水体中的无机盐类(氯离子、硫酸盐等)含量逐步升高。(详见图1-3)

5.2 水质有机污染综合指标变化趋势分析。

从6月到9月的水质监测数据看,阿什河的水质有机污染综合指标五日生化需氧量、高锰酸盐指数和化学需氧量从上游断面到下游断面一路持续走高,各项指标在河流的中下游超标及其严重,特别是在阿城和信义沟入阿什河河口下(下转202页)(上接75页)两个监测断面超标尤为突出,而间接反映水体有机污染的溶解氧指标变化更为显著,在河流下游呈直线下降之势,在6月4日监测的信义沟入阿什河河口下断面更是出现了溶解氧监测值为0mg/l的极端情况。阿城区经部分处理即汇入阿什河的工业生活废污水和香坊区未经任何处理即通过信义沟排入阿什河的废污水是导致阿什河水体有机污染的主要原因,而有机污染严重也成为阿什河水体污染的最显著特征。(详见图4-6)

5.3 水体营养指标变化趋势分析。

从6月到9Á月的水质监测数据看,阿什河水体营养指标总氮、总磷的峰值都出现在阿城和信义沟入阿什河河口下,总氮、总磷最不利值都出现在6月4日信义沟入阿什河河口下监测断面,总氮为5.41mg/l,总磷为0.63 mg/l,城区(阿城、香坊)未经处理的生活污水汇入是导致水体营养指标总氮、总磷呈直线上升的最主要原因。而相应的氨氮和硝酸盐氮指标的变化趋势也同样印证了这一事实。(见图7-9)

6 信义沟入阿什河河口污染现状

从6月到9月的信义沟入阿什河河口水质水量监测结果统计并经公式计算可知,在6月到9月的四个月内经信义沟入河口排入阿什河的城镇混合废污水共计2919万吨,日平均排放量为23.9万吨。在四个月内经统计计算各类污染物入河量分别为化学需氧量(CODcr)入河量达6687吨;氨氮(NH3-N)入河量为783吨;总氮(TN)入河量为1051吨;总磷(TP)入河量为99吨。

污染物入河量计算公式:

污染物入河量=W×C/100

C-污染物质浓度(mg/L)

W-入河废污水量(万吨/a)

7 结论

海水浴场水质监测与评价研究进展 篇10

1 海水浴场水质监测评价体系

1.1 水质监测指标

1.1.1 物理化学要素

游泳者直接接触受化学物质污染的水体, 化学物质可通过呼吸道、眼睛和皮肤进入人体, 刺激皮肤和黏膜。尤其在沉积物悬浮或受到干扰的水域, 增加了人体直接接触的风险[1]。评估疾病风险应考虑接触频率、范围和暴露程度等。一般设定的监测指标包括p H值、溶解氧、无机污染物和有机污染物等。p H值只有在极低或极高值时对游泳者具有直接影响。对皮肤的干扰主要表现为刺激皮肤或导致皮炎。低溶解氧对游泳者没有直接影响, 但是会影响微生物活动和不同金属的氧化状态, 以及影响到水体的感官质量。无机污染物通过皮肤接触摄取和吸收的很少, 而皮肤吸收是从水中摄取有机污染物的主要方式。世界卫生组织推荐根据《饮用水水质标准》[2]确定化学污染物健康风险阈值, 建议评价其污染状况时, 综合考虑风、流、潮汐等对污染物浓度的影响。

1.1.2 感观质量

海水浴场感观质量是评价水体是否适宜游泳的重要指标。海水浴场水体不应出现可见油膜、浮沫、漂浮垃圾和大量聚集的藻类, 没有令人厌恶的颜色和气味, 不会出现令人不愉快的水生生物[3]。海水浴场水体的感觉质量监测指标一般包括透明度、气味和颜色、漂浮物等。清澈的水体能使游泳者估计水深, 看到水下危险并且察觉到可能被困的游泳者;石油可在水体表面形成油膜, 释放出气味和毒性物质;漂浮垃圾等则会影响海洋景观及水质卫生。

1.1.3 藻类

大型藻和赤潮的爆发可导致海水变色、透明度降低、泡沫浮渣增加, 海藻残体降解后产生的腐臭气味等会影响到海水浴场水质质量, 影响海滨旅游的美学价值。有毒海藻的大量出现则可能对人体造成负面影响, 主要是由于游泳等活动中皮肤直接接触有毒藻类, 摄入或吸入含有有毒藻类海水等而致病。如, 在蓝藻的某些种属 (如大林氏藻, Lyngbyamajuscula) 爆发的水域游泳, 通过皮肤接触海浪而吸入海水或藻类浮渣, 可能会引起游泳者的严重发热。游泳者接触海洋细菌藻类后, 会导致海洋细菌性皮炎 (游泳者“发痒”或“海藻皮炎”) 的皮肤炎症。游泳者在接触悬浮藻类后皮肤瘙痒, 在3~8 h内出现皮肤发红, 然后形成水泡和皮肤深度脱落, 日本、美国夏威夷和澳大利亚等地曾报道发生过蓝藻皮炎[4]。

1.1.4 粪便污染

水体受粪便污染的程度是海水浴场水质评价最重要的内容。浴场水体的粪便污染源于污水直接排放、污染物河流输入、降雨对地表的冲刷和游泳者污染等途径[5]。水体的污染程度受排污口类型、污水处理厂的污水处理效率、污水来源地区人口密度、丰/枯水期河流流速、沙滩人数和游泳者密度、水体稀释能力等条件的影响。

被粪便污染的水体中所含可导致肠胃感染的致病微生物, 会通过呼吸系统、眼睛和皮肤等途径进入人体并致病。患者情况与病原微生物种类和数量、患者与水体接触情况、个体易感性以及免疫能力有关[6]。世界卫生组织研究发现, 海水中的肠球菌 (enterococcus) 浓度与游泳者胃肠病症 (GI) 和急性呼吸病症 (AFRI) 发生率之间呈现出较好的剂量-反应关系, 因此, 指示微生物阈值是根据人体患病风险来确定的。

在实际监测时, 很难检测全部病原微生物, 一般用指示微生物表示水体受粪便污染的程度, 不同的国家、地区和组织推荐使用的指示微生物种类和标准不同。最常使用的是总大肠杆菌 (total coliform) 、粪大肠菌群 (facal coliform) 和肠球菌等。上述细菌虽然非直接致病菌, 但可以指示病原体的存在状况。

目前, 国际上推荐肠球菌作为娱乐用海水的指示微生物, 主要是基于以下原因[7]:

(1) 流行病学研究显示, 海水中粪大肠菌群密度与游泳者发病率之间的相关关系不如肠球菌, 使用粪大肠菌群指示致病微生物可能低估致病风险。

(2) 粪大肠菌群的消亡速率较病原生物快。有研究显示, 海水中粪大肠杆菌随着太阳辐射的增强而迅速消亡, 而肠球菌在海水中的环境适应能力强, 受太阳辐射的影响较小, 能更好地指示一定时间段内水体受粪便污染的程度。

(3) 粪大肠菌群除了存在于人和哺乳动物的粪便以外, 可以在污水中迅速繁殖, 如, 在污水处理厂和造纸厂废水环境中。肠球菌随污水的处理可以迅速消亡, 可以用于指示水质变化的原因是否源于雨水径流。

1.2 评价体系

1.2.1 世界卫生组织

世界卫生组织于2003年公布了《娱乐用水环境评价指南》[1], 旨在为各国娱乐水体环境管理提供指导。该指南全面系统, 详细介绍了与浴场环境相关的潜在风险或危险, 包括物理性危险、紫外线损伤, 高温与低温、粪便污染、藻类、危险水生生物、海滩砂污染、化学物质和感官质量等。

水质评价包括5个不同阶段。第一阶段, 浴场开放前开展初步调查, 以确定水质要素是否存在显著的空间变化。采样时间则尽可能考虑当地污水排放和浴场使用情况 (如在下午或游泳者人数最高峰时间采样) ;第二阶段, 根据初步调查结果, 评价浴场水质的空间变化;第三阶段, 如果没有明显空间变化, 根据微生物学要素的调查结果对浴场进行初步分类, 评价等级分为4级 (详见表1) ;第四阶段, 如果水质空间变化显著, 加大采样频率;第五阶段, 如果后续监测评价结果持续为“很好”或“很差”, 降低监测频率。

1.2.2 欧盟

欧盟海水浴场水质指标于1976年进入欧洲环境立法, 即浴场水质委员会指令 (76/160/EEC, 1976.a) [8], 要求检测19种污染物和常规要素。随着流行病学研究的深入和管理方法的完善, 2002年对该指令进行修订, 新的提案 (CEC, 2002) [9]有3个主要目标, 即简化浴场水质监测指标、提供管理信息、简化水质监控程序。修订的指令提出根据微生物指标和感观质量将海滩分为“优”、“良”、“差”3个等级。在泳季结束后, 收集最近3年的数据做出评价。根据3年的数据做出的评价, 意味着评价结果不易受恶劣天气或突发事件的影响。如果3年期间内水质一直较好, 可降低采样频率而节省监测经费。2006年, 欧盟对2002年提案的海水浴场水质分类系统进一步简化 (2006/7/EC) [10]。评价指标只有埃希氏菌和肠球菌两项。虽然欧盟于2002年和2006年分别提案了新的浴场水质标准, 但76/160/EEC指令将于2014年末被新指令代替。

1.2.3“蓝旗”评价体系

“蓝旗”评价体系于1985年始于法国, 由非政府、非盈利性组织-欧洲环境教育基金 (FEE) 运营, 目的是鼓励当地政府为公众和游客提供清洁和安全的海滩。该评价体系是自愿参与的, 满足评价标准的海滩会被授予蓝旗, 可作为当地的旅游标志之一。1998年开始在欧洲以外区域实施该评价体系。2013年, 48个国家的3580个海滩和游艇码头被授予了蓝旗。如今蓝旗评价体制已经为公众、环境标识决策者和经营者广泛认可。蓝旗标准每5年修订更新一次, 最新的标准于2013年修订。蓝旗标准包括29个指标[11], 涵盖水质、环境教育与信息、环境管理、安全与服务等4个方面。尽管不受法律的约束, 一些国家通过环境事务和旅游部门发起蓝旗竞选活动, 以更好地管理海洋环境和海洋资源。

1.2.4 美国

20世纪70年代末至80年代初, 美国环境保护署对海水浴场中的总大肠杆菌、粪大肠菌群、埃希氏菌和肠球菌进行了研究, 于1986年公布了《微生物环境水质标准-1986》[12]。建议使用肠球菌指示海水浴场水质状况, 肠球菌阈值的确定是基于每1 000个游泳者的19人的肠胃疾病发病率的流行病学调查结果。

注:月几何均值, 即30天内不少于5次采样的几何平均值;单个样品最大允许值不应该超出规定的置信极限 (CL) :指定海滩, 75%CL;一般使用的浴场, 82%CL;较少使用的浴场, 90%CL;很少使用的浴场:95%CL.

美国环境保护署建议建立沙滩分类与评价名录并定期更新。高优先级的海滩在泳季至少每周监测一次, 中优先级和低优先级的海滩可适当减少监测频率。确定优先监测海滩时考虑浴场所在地区降雨量、潜在污染源、游客密度、污水处理系统、公众建议等因素。

在沿海州政府的管理实践中, 降雨可作为浴场关闭与否的一项依据[13]。如在美国加利福尼亚州, 24小时降水量达到3 mm以上时, 通常会加大采样频率, 并发出关闭浴场3天的警告。在新泽西州, 如果24小时降水量达到3 mm以上, 通常会关闭海滩, 如果48小时降水量达70mm以上, 将开展持续采样, 并延长浴场关闭时间[14]。

1.2.5 加拿大

加拿大于1992年发布了《加拿大娱乐用水水质指南》[3]。并于2012年进行了修订。监测指标包括指示微生物、水生病原体、蓝藻、化学物质、温度、透明度、p H值、浑浊度、石油和脂、水生植物、感观质量和令人厌恶的生物等。

对水质管理和评价采用综合分析的方法: (1) 环境健康评价:泳季开始前进行年度评价, 以识别潜在污染源和物理危险; (2) 流行病学调查:建立浴场潜在危险或疾病调查机制, 进行全面的流行病学研究; (3) 指示微生物监测:即常规监测, 根据水体使用情况确定监测指标和采样频率; (4) 病源生物实验:如果出现疾病报告, 进行病源微生物调查, 出现不能确定的可疑疾病, 用指示微生物表征连续的健康风险。

1.2.6 澳大利亚

2006年, 澳大利亚国家健康与医疗委员会发布了《娱乐用水风险管理指南》[15]。该指南提出了三个水平的监测与管理模式, 根据模式水平处理各种主要风险: (1) 监测模式 (绿色水平) :定期监测水体状况, 包括微生物、透明度和颜色、p H值、水温、有毒化学物质、表层油膜、令人厌恶的生物等; (2) 警报模式 (黄色水平) :要求调查导致污染物水平上升的原因, 增加的采样频率, 进而更加准确评估对娱乐水体使用者造成的风险; (3) 行动模式 (红色水平) :要求当地政府和卫生部门警告公众水体不合适娱乐活动。

2 我国现有监测体系存在的不足

2.1 基础研究亟待加强

国际上, 海水浴场指示微生物指标选择及其标准阈值是在开展大量流行病学研究的基础上确定的。根据游泳者肠胃疾病发生情况, 结合接触频率、范围和暴露程度等, 量化水体中微生物含量与浴场使用者的健康风险之间的关系[16]。从致病微生物所导致疾病的可接受的概率, 推定水质微生物指标所允许存在的最大浓度作为指导浓度, 并确定为水质标准。但我国海水浴场水质标准的阈值主要参考欧盟、世界卫生组织、美国的相关标准, 缺少针对我国游泳者与水质健康风险之间关系的研究。

2.2 缺少水质成因调查与研究

污染物陆源输入是导致水质变差的主要原因。一些国家和地区通常在水质出现恶化时通过加大采样频率跟踪水质变化过程, 确定导致水质变化原因。但目前国内海水浴场的评价工作仍停留在就监测数据进行评价, 未能开展水质变化原因的深入分析。缺少对微生物学指标的时空变化趋势和变化规律的研究, 陆源污染对海水浴场水质的影响程度、影响范围、作用时间等仍不清楚, 制约了客观评价水质状况。

2.3 水质预测缺乏科学依据

水质监测并不能完全保护游泳者健康。一方面, 目前采用指示微生物 (如粪大肠菌群和肠球菌) 表征水体受粪便污染程度, 而微生物的实验室培养需24~72 h。在实验室培养阶段, 浴场水质已经发生变化, 检测结果的获得具有滞后性;另一方面, 目前我国海水浴场的采样频率为每周两次, 如果出现强降雨等导致水质变差的情况, 无法获得非采样日期水质信息。受上述两方面因素的制约, 水质信息的发布存在不确定性和滞后性。时间上的滞后通常使管理者无法及时告知公众采取预防措施。因此, 部分国家根据降雨情况作为是否关闭浴场的依据。由于不同浴场地形、潮流状况、污染源状况不同, 降雨水质影响程度不同[17], 降雨与水质关系需要在科学研究基础上确定。目前国内对海水浴场预报主要根据降雨情况采用主观经验判断法进行水质预报, 水质预测缺乏科学依据。

2.4 部分代表性浴场未纳入监测与评价体系

纳入国家监测方案的海水浴场仍为开展监测业务之初确定。随着社会经济快速发展, 海洋功能区划也处在不断调整与变化中, 部分利用率较高的海水浴场和度假区未纳入监测与评价体系。受地方旅游经济发展、城市旅游品牌需求的影响, 部分水质一般或较差的海水浴场和度假区也未能纳入到国家监测方案中。目前开展监测的浴场不能完全代表全国海水浴场综合环境状况。

2.5 监测评价工作与监督管理脱节

尽管我国已经开展多年的海水浴场环境监测工作, 但多数海水浴场和度假区管理部门仅在浴场标识牌上公布水温、浪高和潮汐等信息, 而实质上尚未建立海水浴场的水质咨询/关闭制度。其原因之一是监测评价工作与监督管理脱节;此外, 水质预报的不确定性和滞后性也制约了管理部门做出及时关闭浴场的决策。

3 建议与对策

3.1 加强基础研究

开展流行病学调查以及加强海水浴场水质标准的基础研究, 是客观准确评估水质状况的基础。相关研究主要应包括: (1) 开展针对我国游泳者全面的流行病学研究, 以确定适用于我国实际环境状况的海水浴场水质指标及其标准阈值; (2) 开展病原微生物指标的研究, 研究水质评价指标在环境中的变化规律, 以及不同污染来源的污染物对水质的影响程度及其变化规律, 以不断完善目前的监测方案; (3) 普查海水浴场周边排污口分布状况, 对水质较差的海水浴场和度假区深入开展水质成因调查分析, 进而为政府管理部门的管理决策提供依据。

3.2 推进海水浴场水质预报工作

水质预测模型可以整合多种环境因素, 预测未来数日水质的变化, 可以为管理部门做出是否关闭海水浴场和度假区的决定提供决策信息。在未来的研究中应进一步开展水质预测模型的研究, 逐步建立起针对主要海水浴场的水质预测模型, 推进业务化应用。

3.3 建立分级监视监测方案

建立全国范围内海水浴场排序名单, 根据水质现状、历史监测数据、周边污染源状况、污水处理设施情况、海水浴场和度假区使用率、当地滨海旅游业状况、人口分布、公众意见等, 结合海洋功能区划和政府管理部门意见, 识别需要优先监测和进行污染管理的海水浴场。建立海水浴场分级监视监测方案, 以切实保护公众健康与安全。

3.4 深入与管理部门的合作, 建立信息共享服务平台