施漢昌：高密度水質監測技術擦亮生態環境保護的眼睛

時間：2018-05-25 13:08

來源：E20研究院

作者：肖瓊

之前在宜興做水專項時去一些工廠，把重污染的水集中在一個地方，然后趁著晚上下雨的時候一個小時之內就排出去。有幾個原因：一是晚上人少;二是，按常規是四小時做一次監測，因此發現狀況的概率不高。如果那時也像這樣一分鐘測一次，肯定就不會出現這樣的問題了。在德國，有一個有名的自動監測站，設在了萊茵河的這個位置。為什么呢?這是因為萊茵河的上游有個大型的化工區，在1983年造成了嚴重的環境破壞，因此要在下游區域設置一個高水平的監測站日夜監測，這就是一種思路。我們在發展當中也需要這樣，如果我們有高速監測的小型站，有無線網絡、大數據分析，這樣就可以對流域做一個詳細的觀測和監督，從而促進污染企業加強治理。

圖基于物聯網的高密度水質監測系統

成果三：船載移動式高密度監測技術

船載高密度水環境污染的監測工作我們在十幾年前就開始了。當時是在長江水利委員會的監測中心進行的試驗，用的是當時國內上最好的監測船，但船上沒有自動化的監測設備，采水樣后在實驗室做分析。后來我們就做了一個自動的監測系統，然后課題組就開始進行試驗。最終設計研制了船載移動水質監測系統，將水質自動監測儀器、GPS衛星定位系統和通訊設備集成為一個系統安裝在航船上，在移動過程中進行檢測，得到實時、連續、快速的水質監測數據，并及時傳送相關部門。船載水質自動監測系統中包括測磷、測有機物的儀器、還有留樣系統，當某個指標超過標準就會自動留樣。

此項技術已運用了十幾年，且運行的很好。曾經多次進行了長江中下游和三峽庫區的移動監測。每年春秋兩季各測一次上游網，從武漢一直測到宜賓，觀察兩次水質的變化。每年夏季會從武漢往下測，一直測到長江下游。我們做的一個值得紀念的測試是從重慶的朝天門碼頭一直測到上海的吳淞口，一共2900公里，走了大概將近兩個星期。從數據分析來看，COD的變化在長江從上游到下游是明顯增加的。另外每經過一個湖泊出口時，水質就會明顯變差。這是因為湖的交換容量差，從而使得污染物增多，之后隨著慢慢稀釋，污染物量就會降下來。從重慶朝天門到吳淞口，COD增長了五個毫克升，這樣來看可能會覺得并不高。但是如果整個長江都要增加五毫克升，這個COD量就很驚人了。

對于長江流域中的船載移動式高密度監測技術，如果把這個技術小型化，可用在黑臭水體的監測上，小型化后其大概也就是一個冰箱的大小，做成兩節，便于抬到船上進行監測。對于一般的船來說，它是沒有電的，這時我們再配一個發電機，加上衛星定位系統來做測試。

圖船載水質自動監測系統

另外一個案例是在2017年雄安建設規劃中的應用。當時我們學院做環境規劃，去到當地環保部門要水質的情況，環保部門只有市控斷面的測點數據，但是沿岸的數據沒有，這明顯暴露了我們生態環境監測領域的弱點。當你想要了解沿河的污染情況時，你就會發現環保部門提供不出來數據，為什么呢?因為這是一個非常耗費人力物力的工作，而且工作量很大，他們沒有條件每天去測。所以當時學院要求我們，把移動監測設備拿到白洋淀測。然后我們團隊就沿著雄安沿線有關的區域做了一個測試，路線為：①端村→②寨南村→③王家寨→④大張村→⑤白洋淀東南角，全程大概16.8km，包括旅游區、農村、小的工業區等。這樣，我們就得到了白洋淀的水質變化情況。分析結果顯示：途中，在駛過西淀頭村、大淀頭村、東淀頭村后水質明顯變好，各指標均降至穩定低值。水質情況：大體水質清澈，近村莊區域水面有生活垃圾，當地生活污水直接排至水中。所以這種移動式高密度監測技術對黑臭水體治理，及水域的污染排查來說，是非常有用的。

高密度監測技術是趨勢

關于水環境監測，總體來說包含多種方面技術的整合系統，包括實驗室的系統、監測系統、在線監測、污染源監測等，這些數據匯集到監控中心，通過數據分析得到一個比較全面的水環境狀態的數據。不僅能夠表明水域的生態狀況，而且可以監測污染源的情況，從而指導我們水污染控制的工作。

目前，我國環境狀況與環境保護目標存在相當大的差距，環境保護任重道遠。監測技術是環境保護的眼睛，面對如此復雜的環境監測需求，需要發展快速靈敏的新型監測技術。高密度水質監測系統具有監測頻率高，使用試劑少和造價低廉的優點，是一種適合我國國情的水環境自動監測技術。高密度水質監測技術是現有水環境監測技術的有效補充，它可彌補斷面監測布點稀疏和檢測頻率較低的不足。

船載移動式高密度水質監測技術通過集成快速水質監測儀器和GPS定位系統，可同時提供水質參數、時間和經緯度，可有效地發現污染源及其排放規律。高密度水質監測技術與物聯網技術相結合具有廣闊的發展前景，將為我國環境保護事業的發展提供有力的技術支撐。

總之，環境監測也需要把創新的步子邁大一點。多用一些具有創新性的非常規監測方法，然后用標準法作為一種校準來控制它們，這樣可以大大降低監測人員的工作量和工作強度。還可以使我們更全面地監控水污染的狀況，幫助我們更好地進行水污染的控制，從而使我們的水環境達到青山綠水的狀態。

編輯：趙凡

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