撫州市臨水河流域自動水質(zhì)監(jiān)測微型站在水環(huán)境管理中的應(yīng)用

黃 燕 ,郝國榮 ,李 帆

（1.撫州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所，江西 撫州 344000；2.撫州市樂安生態(tài)環(huán)境局，江西 撫州 344000 3.撫州市黎川生態(tài)環(huán)境局，江西 撫州 344000）

江西省撫州市秋溪鎮(zhèn)洪坊村至河口為下游段，河段長31 km，始稱臨水。臨水是撫河流域最大的一級支流，位于撫河中游左岸，流域面積5 151 km2，流域東北靠撫河，西北依清豐山溪，西鄰烏江、沂江，南毗梅江，流域范圍涉及樂安縣、崇仁縣、宜黃縣、臨川區(qū)，沿途有宜水、黎溪水及崇仁水等匯入，在撫北鎮(zhèn)黃村匯入撫河。隨著撫州市工業(yè)化的快速發(fā)展，人們對保護(hù)好臨水河流域水環(huán)境越來越重視，要想全時段保護(hù)水資源，就必須實(shí)時掌握水質(zhì)的變化情況，而現(xiàn)有手工監(jiān)測手段和監(jiān)測頻率難以確定污染物的來源及超標(biāo)情況[1]，不能快速找到臨水河口斷面水質(zhì)污染物超標(biāo)的原因，因此亟需一種能快速、準(zhǔn)確反應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)且能實(shí)現(xiàn)長期自動監(jiān)控的監(jiān)測手段[2-4]來對湖泊和河流等重要地表水資源的周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)管，為解決地表水環(huán)境污染問題提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

1 撫州市臨水河流域水質(zhì)監(jiān)測現(xiàn)狀

2018年11月～2019年2月，撫州市臨水河口水質(zhì)監(jiān)測采樣手段主要為手工監(jiān)測，具體數(shù)據(jù)見表1。

監(jiān)測結(jié)果顯示：臨水河口斷面總磷頻繁超標(biāo)，斷面總磷監(jiān)測結(jié)果波動較大，其中超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)為6個時段，2018年11月1日出現(xiàn)峰值時，最大值為0.45，超標(biāo)倍數(shù)2.45倍。其基本表現(xiàn)為瞬時出現(xiàn)并快速過境。

表1 臨水河口地表水檢測值（mg/L）

2 水質(zhì)自動監(jiān)測微型站的應(yīng)用

2.1 布點(diǎn)設(shè)置

為全面掌握臨水河水域水質(zhì)情況，在臨水河口上游跨界斷面、主要河流入臨水的河口和重點(diǎn)排污口均設(shè)置監(jiān)測斷面，通過投資小、建設(shè)周期短、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的微站建設(shè)，達(dá)到長期自動監(jiān)測和污染溯源的目的。

具體方案是：在臨水河沿線共布點(diǎn)設(shè)置8個斷面水質(zhì)自動監(jiān)測微型站，分別為臨川黃家斷面（宜黃縣與臨川區(qū)交界處）、臨川萬家斷面（崇仁縣與臨川區(qū)交界處）、金溪陳坊積斷面（金溪縣與東鄉(xiāng)區(qū)交界處）、才都工業(yè)園區(qū)污水處理廠排污口下游入宜黃水河口、新席村排澇站第2閘門、新席村排澇站第2閘門小溪匯合處上游、臨水河口斷面、崇仁白門樓斷面。

2.2 水質(zhì)自動監(jiān)測微型站設(shè)置的系統(tǒng)單元

水質(zhì)自動監(jiān)測微型站系統(tǒng)由采樣單元、配水及預(yù)處理單元、分析與控制單元、輔助單元組成。

（1）采樣單元。采樣單元包括采樣泵、采樣管、供電及安裝結(jié)構(gòu)部分，通過控制單元進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)被測水樣檢測的連續(xù)性和穩(wěn)定性，8個斷面水質(zhì)自動監(jiān)測微型站斷面采樣方式為標(biāo)準(zhǔn)浮船式、自吸泵+2 m吊臂式浮球兩種。

取水口能夠隨水位變化，保證取水水管的進(jìn)水孔位于水表面以下0.5～1 m的位置，并與河底保持一定距離，保證采集到具有代表性的符合監(jiān)測要求的水樣，水質(zhì)多參數(shù)（包括水溫、pH值、濁度、溶解氧、電導(dǎo)率等）傳感器安裝在水質(zhì)預(yù)處理前。在一些特殊情況下，也可以將水樣通過預(yù)處理單元再向分析單元進(jìn)行傳輸。

（2）配水及預(yù)處理單元。配水單元具備自動反清（吹）洗功能及除藻功能，防止菌類和藻類等微生物對樣品污染或?qū)ο到y(tǒng)工作造成不良影響，預(yù)處理單元設(shè)置對水樣的過濾處理、自動清洗系統(tǒng)，并且在清洗的過程中也可以順便對測量池、管道、抽樣池等設(shè)備進(jìn)行清洗。系統(tǒng)單元能實(shí)現(xiàn)水樣自動分配、自動預(yù)處理。

（3）分析與控制單元。分析單元對多參數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷自動進(jìn)行實(shí)時分析?？刂茊卧獙Σ伤畣卧?、配水及預(yù)處理單元、分析單元、輔助單元等進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸功能，保證系統(tǒng)連續(xù)、可靠和安全運(yùn)行。

（4）輔助單元。輔助單元包含UPS、穩(wěn)壓電源、防雷單元、廢液單元等部分。UPS至少能保證系統(tǒng)斷電后儀器完成一個測量周期和數(shù)據(jù)上傳，為避免水質(zhì)自動站運(yùn)行過程中產(chǎn)生廢液造成二次污染，系統(tǒng)對廢液進(jìn)行了收集處置，配備4個及以上專用的廢液收集桶（罐），滿足4周以上廢液量的收集。

2.3 在臨水河口流域斷面的應(yīng)用

2019年8月～2020年2月，臨水河流域8個斷面水質(zhì)自動監(jiān)測微型站監(jiān)測參數(shù)為水溫、pH值、濁度、溶解氧、電導(dǎo)率、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷等，監(jiān)測頻次為6次/d，采樣時間為每隔4 h采樣1次。自動監(jiān)測微型站運(yùn)行均正常，儀器未出現(xiàn)故障情況，斷面水質(zhì)保持相對穩(wěn)定，共獲取水質(zhì)自動站自動監(jiān)測數(shù)據(jù)12 850個，自動傳輸數(shù)據(jù)結(jié)果顯示臨水河流域8個斷面水質(zhì)優(yōu)良（達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類），比例分別達(dá)到100%、100%、100%、100%、100%、100%、98.2%、84.90%以上。金溪陳坊積斷面2020年1月23日偶有總磷超標(biāo)，經(jīng)過現(xiàn)場檢查企業(yè)和河流排污情況，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)總磷超標(biāo)的原因主要為采樣期間為農(nóng)忙季節(jié)，上游農(nóng)戶農(nóng)用地灌溉需求量大，水容量減少，導(dǎo)致流域水流減緩，水體自凈能力變差。上游灌溉水源改由附近水庫提供，可以解決偶有超標(biāo)的問題。目前，臨水河口斷面水質(zhì)得到明顯改善，3月、4月國家采測分離監(jiān)測結(jié)果顯示臨水河口水質(zhì)均為Ⅱ類水（國家考核標(biāo)準(zhǔn)為Ⅳ類水），水質(zhì)為優(yōu)。5月國家采測分離監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果顯示臨水河口水質(zhì)為Ⅱ類水，水質(zhì)為優(yōu)，自動監(jiān)測微型站的建設(shè)為保護(hù)地表水環(huán)境提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

3 結(jié)論

通過對臨水河流域水質(zhì)自動監(jiān)測微型站8個斷面采集數(shù)據(jù)的有效分析，能清楚地了解到地表水的污染程度以及污染范圍，并具體分析出該區(qū)域內(nèi)環(huán)境污染的原因和類型，然后對癥下藥，制定科學(xué)的環(huán)境治理方案，進(jìn)而達(dá)到控制污染、降低污染帶來的危害、有效提升環(huán)境治理的針對性和有效性的目的，促進(jìn)水環(huán)境管理機(jī)制的進(jìn)一步完善。

4 建議

隨著水環(huán)境保護(hù)工作不斷提出新要求，水質(zhì)自動監(jiān)測微型站的應(yīng)用已成為非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)，它不僅能提供準(zhǔn)確、及時、可靠的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，還可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的實(shí)時連續(xù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到及時掌握主要流域水體的水質(zhì)狀況、預(yù)報(bào)重大或流域性水質(zhì)污染事故的目的。實(shí)施地表水水質(zhì)自動監(jiān)測，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果，但也存在一些不足，如監(jiān)測儀器運(yùn)行成本較高、監(jiān)測數(shù)據(jù)存在部分偏差、運(yùn)維人員配備不足、水質(zhì)預(yù)警設(shè)備還不穩(wěn)定等。針對運(yùn)行和監(jiān)管存在的問題，建議：（1）建立健全運(yùn)營管理體制。按照運(yùn)維管理要求，僅僅依靠供應(yīng)商提供的技術(shù)支持是不夠的，還應(yīng)重視對運(yùn)維單位技術(shù)力量的提升，加強(qiáng)對環(huán)境保護(hù)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，定期參加國家和省、市生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的培訓(xùn)，及時掌握并更新水環(huán)境管理信息。（2）改進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸方式，不斷提升數(shù)據(jù)綜合分析的能力。隨著自動化監(jiān)測的實(shí)施，產(chǎn)生了大量監(jiān)測數(shù)據(jù)，但以目前的技術(shù)水平來講，還不能對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的分析和處理，導(dǎo)致這些數(shù)據(jù)信息的利用率較低。改進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸方式可將河流的水質(zhì)與河水的流速、流量以及污染源排放量等相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，找出不同污染物濃度變化之間的聯(lián)系，從而得出水質(zhì)可能出現(xiàn)變化的閾值點(diǎn)。（3）研發(fā)自動化水質(zhì)預(yù)警技術(shù)，使水站可以具備水質(zhì)預(yù)警的功能。自動化水質(zhì)預(yù)警技術(shù)能快速、精確地識別污染源，如果實(shí)現(xiàn)及時預(yù)警，可有效提高環(huán)境執(zhí)法效率。