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【摘 要】 水质自动监测技术采用现代高科技手段，可实时监测地表水的水质变化情况，及时发现突发水环境污染事件，为水环境质量评价和水环境污染控制提供决策支持。本文对水质自动监测的相关技术和具体应用进行了总结，希望对同类系统的建设和改造有所裨益。
【关键词】 自动监测；水资源；质量；管理
前言：
水质自动监测系统主要由取水单元、水样预处理单元、配水单元、监测分析单元、系统控制单元、数据采集和通信单元、辅助分析单元、运行环境支持单元等部分组成。整个系统在控制单元的控制下，在运行环境支持单元的保障下，自动完成水样采集、监测分析、数据采集和传输、自动留样、管路清洗等功能。系统以水质监测分析为核心，水样采集为辅助，数据采集和传输为最终目的。
一、水质自动监测技术
1、水质自动监测系统的构成
在水质自动监测系统网络中，中心站通过卫星和电话拨号两种通讯方式实现对子站的实时监视、远程控制及数据传输功能，托管站也可以通过电话拨号方式实现对所托管子站的实时监视、远程控制及数据传输功能，其他经授权的相关部门可通过电话拨号方式产现对相关子站的实时监视和数据传输或能。每个子站是一个独立完整的水质自动监测系统，一般由6个主要子系统构成，包括：采样系统、预处理系统、监测仪器系统、PLC控制系统、数据采集、处理与传输子系统及远程数据管理中心、监测站房。目前，水质自动监测系统中的子站的构成方式大致有三种：
（1）由一台或多台小型的多参数水质自动分析仪（如：YSI公司和HYDROLAB公司的常规五参数分析仪）组成的子站（多台组合可用于测量不同水深的水质）。其特点是仪器可直接放于水中测量.系统构成灵活方便。
（2）固定式子站：为较传统的系统组成方式。其特点是监测项目的选择范围宽。
（3）流动式子站：一种为同定式子站仪器设备全部装于一辆拖车（监测小屋）上。可根据需要迁移场所，也可认为是半固定式子站。其特点是组成成本较高。各单元通过水样输送管路系统、信号传输系统、压缩空气输送管路系统、纯水输送管路系统实现相互联系。一个可靠性很高的水质自动监测系统.必须同时具备4个要素：高质量的系统设备、完备的系统设计、严格的施工管理、负责的运行管理。
2、水质自动监测的技术关键
（1）采水单元
包括水泵、管路、供电及安装结构部分。在设计上必须对各种气候、地形、水位变化及水中泥沙等提出相应解决措施。能够自动连续地与整个系统同步工作.向系统提供可靠、有效水样。
（2）配水单元
包括水样预处理装置、自动清洗装置及辅助部分。配水单元直接向自动监测仪器供水.具有在线除泥沙和在线过滤.手动和自动管道反冲洗和除藻装置；其水质、水压和水量应满足自动监测仪器的需要。
3、分析单元
由一系列水质自动分析和测量仪器组成.包括：水温、PH、溶解氧（DO）、电导率、浊度、氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指数、总有机碳（TOC）、总氮、总磷、硝酸盐、磷酸盐、氰化物、氟化物、氯化物、酚类、油类、金属离子、水位计、流量/流量，流向计及自动采样器等组成。
4、控制单元
（1）系统控制柜和系统控制软件。
（2）数据采集、处理与存储及其应用软件。
（3）线通讯和卫星通讯设备。
5、子站站房及配套设施
（1）站房主体。
（2）配套设施。
6、自动监测系统的特点
与传统的手工监测相比：
（1）水质自动监测仪具有最佳现场使用效果，可以对水质进行自动、连续监测，数据远程自动传输，随时可以查询到所设站点的水质数据。这对于解决现行的水质监测周期长，劳动强度大，数据采集、传输速度慢等问题，具有深远的社会效益和经济效益。
（2）水质自动监测工作的开展，一改过去总在事后才能向有关部门提供水质信息的被动局面，实现了在水质发生恶化时，仪器自动报警或响应，对流域下游发出水质污染的预警预报，防患于未然，充分体现了水利部门水量水质综合管理的优越性。
（3）水质自动监测系统促进水环境监测系统计算机联网，改革环境质量和污染源报告的编报，加速全国水环境监测技术向统一化、标准化发展，实现水质信息的在线查询、分析、计算、图表显示、打印等，随时实现各单位之间水质信息的互访共享，实现全流域水环境综合评价，可迅速为领导决策提供科学依据。
二、自动监测在水资源质量管理中的应用
1、在水质评价中的应用
为了解自动监测结果能否客观评价水体水质状况，以黄河干流为例，选择2003年和2006年花园口、潼关水质自动监测结果和同一时间实验室测验结果进行对比分析。2003年是黄河中下游水质变化比较频繁的一年，2006年水质则相对稳定，选择这两个时期可以反映水质污染加重和相对较轻两种不同情况下的监测评价结果。自动监测数据的评价主要选择氨氮作为评价参数，实验室监测数据的评价分别选择地表水基本项目和氨氮作为评价参数，花园口、潼关站的评价结果分别见表表2。
从评价結果可以看出，在水质污染较重（Ⅴ或劣Ⅴ）的情况下，自动监测和实验室监测的结果基本一致；在水质污染较轻的情况下，两者的评价结果存在一定差异。因此，目前自动监测的数据不能完全用于水质评价，只能作为水质评价的参考。一方面因自动监测受检测仪器的限制，检测参数少，不可能包含水质评价的所有参数，而无法全面、客观地评价水质；另一方面因自动监测采样点位单一、实验室监测采样点位多，故前者的空间代表性较后者差，二者的评价结果存在差异。
2、在水污染预警预报中的应用
水质自动监测可提供水体中各污染物的实时浓度值，监测数值具有连续性，因而可及时捕捉到突发性污染事故，对水质污染做出预警预报。2003年，黄河干流潼关自动站的监测数据显示，5月2～8日，氨氮、总有机碳（TOC）浓度呈逐日上升趋势，溶解氧（DO）浓度呈下降趋势，且7、8两日的监测结果有一明显的突变（见图1），氨氮从7日的9.61mg/L上升到8日的16.80mg/L，溶解氧从7日的4.34mg/L突降到8日的2.30mg/L。黄河流域水资源保护局迅速启动了“重大水污染事件调查处理程序”，潼关和花园口自动监测站全线进入应急状态，实时监测水质的变化，在黄河重大水污染事件紧急调查处理快速反应机制中发挥了重要作用。
3、在排污口污染物总量控制方面的应用
目前我国许多省、市环保局在各大型企业排污口安装了在线自动监测设施，实时监测废污水的流量和COD、氨氮等污染物的排放浓度，以计算日排放总量。在等时间间隔方式下，可以将仪器分析周期的监测频率设置为1h，以时间段内（日、周、月）监测的COD或氨氮的平均浓度结合流量计算出排放总量。
通过对比实验发现，对于排污口废污水的监测，监测仪的监测结果与实验室监测结果具有良好的一致性，能够客观反映排污口水质的变化情况。结合流量计监测COD、氨氮等污染物的排放总量，对于污染物的总量可以起到较好的控制作用。为实施排污总量控制监测，各排污单位必须配备污水流量计、等比例自动采样器和具有总量控制参数的在线自动监测仪器，以保证自动监测数据与实验室监测数据具有可比性，使污染物排放总量的计算更加准确。
三、结论
实施水质的自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大或流域性水质污染事故，解决跨行政区域的水污染事故纠纷，监督总量控制制度落实情况，保障饮用水源地的取水安全，为水资源保护监督管理和决策提供了有力的支持手段。
参考文献：
[1]赵宝吉.我国水质自动监测的发展与应用[J].黑龙江环境通报.2010.（3）
[2]孙南.水质自动监测系统运行过程中的质量保证和质量控制卟环境监测管理与技术.2009（1）
[3]胡冠九，袁力.构建流域水环境监测全过程质量管理体系初探[J].三峡环境与生态，2011，33（4）.
【关键词】 自动监测；水资源；质量；管理
前言：
水质自动监测系统主要由取水单元、水样预处理单元、配水单元、监测分析单元、系统控制单元、数据采集和通信单元、辅助分析单元、运行环境支持单元等部分组成。整个系统在控制单元的控制下，在运行环境支持单元的保障下，自动完成水样采集、监测分析、数据采集和传输、自动留样、管路清洗等功能。系统以水质监测分析为核心，水样采集为辅助，数据采集和传输为最终目的。
一、水质自动监测技术
1、水质自动监测系统的构成
在水质自动监测系统网络中，中心站通过卫星和电话拨号两种通讯方式实现对子站的实时监视、远程控制及数据传输功能，托管站也可以通过电话拨号方式实现对所托管子站的实时监视、远程控制及数据传输功能，其他经授权的相关部门可通过电话拨号方式产现对相关子站的实时监视和数据传输或能。每个子站是一个独立完整的水质自动监测系统，一般由6个主要子系统构成，包括：采样系统、预处理系统、监测仪器系统、PLC控制系统、数据采集、处理与传输子系统及远程数据管理中心、监测站房。目前，水质自动监测系统中的子站的构成方式大致有三种：
（1）由一台或多台小型的多参数水质自动分析仪（如：YSI公司和HYDROLAB公司的常规五参数分析仪）组成的子站（多台组合可用于测量不同水深的水质）。其特点是仪器可直接放于水中测量.系统构成灵活方便。
（2）固定式子站：为较传统的系统组成方式。其特点是监测项目的选择范围宽。
（3）流动式子站：一种为同定式子站仪器设备全部装于一辆拖车（监测小屋）上。可根据需要迁移场所，也可认为是半固定式子站。其特点是组成成本较高。各单元通过水样输送管路系统、信号传输系统、压缩空气输送管路系统、纯水输送管路系统实现相互联系。一个可靠性很高的水质自动监测系统.必须同时具备4个要素：高质量的系统设备、完备的系统设计、严格的施工管理、负责的运行管理。
2、水质自动监测的技术关键
（1）采水单元
包括水泵、管路、供电及安装结构部分。在设计上必须对各种气候、地形、水位变化及水中泥沙等提出相应解决措施。能够自动连续地与整个系统同步工作.向系统提供可靠、有效水样。
（2）配水单元
包括水样预处理装置、自动清洗装置及辅助部分。配水单元直接向自动监测仪器供水.具有在线除泥沙和在线过滤.手动和自动管道反冲洗和除藻装置；其水质、水压和水量应满足自动监测仪器的需要。
3、分析单元
由一系列水质自动分析和测量仪器组成.包括：水温、PH、溶解氧（DO）、电导率、浊度、氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指数、总有机碳（TOC）、总氮、总磷、硝酸盐、磷酸盐、氰化物、氟化物、氯化物、酚类、油类、金属离子、水位计、流量/流量，流向计及自动采样器等组成。
4、控制单元
（1）系统控制柜和系统控制软件。
（2）数据采集、处理与存储及其应用软件。
（3）线通讯和卫星通讯设备。
5、子站站房及配套设施
（1）站房主体。
（2）配套设施。
6、自动监测系统的特点
与传统的手工监测相比：
（1）水质自动监测仪具有最佳现场使用效果，可以对水质进行自动、连续监测，数据远程自动传输，随时可以查询到所设站点的水质数据。这对于解决现行的水质监测周期长，劳动强度大，数据采集、传输速度慢等问题，具有深远的社会效益和经济效益。
（2）水质自动监测工作的开展，一改过去总在事后才能向有关部门提供水质信息的被动局面，实现了在水质发生恶化时，仪器自动报警或响应，对流域下游发出水质污染的预警预报，防患于未然，充分体现了水利部门水量水质综合管理的优越性。
（3）水质自动监测系统促进水环境监测系统计算机联网，改革环境质量和污染源报告的编报，加速全国水环境监测技术向统一化、标准化发展，实现水质信息的在线查询、分析、计算、图表显示、打印等，随时实现各单位之间水质信息的互访共享，实现全流域水环境综合评价，可迅速为领导决策提供科学依据。
二、自动监测在水资源质量管理中的应用
1、在水质评价中的应用
为了解自动监测结果能否客观评价水体水质状况，以黄河干流为例，选择2003年和2006年花园口、潼关水质自动监测结果和同一时间实验室测验结果进行对比分析。2003年是黄河中下游水质变化比较频繁的一年，2006年水质则相对稳定，选择这两个时期可以反映水质污染加重和相对较轻两种不同情况下的监测评价结果。自动监测数据的评价主要选择氨氮作为评价参数，实验室监测数据的评价分别选择地表水基本项目和氨氮作为评价参数，花园口、潼关站的评价结果分别见表表2。
从评价結果可以看出，在水质污染较重（Ⅴ或劣Ⅴ）的情况下，自动监测和实验室监测的结果基本一致；在水质污染较轻的情况下，两者的评价结果存在一定差异。因此，目前自动监测的数据不能完全用于水质评价，只能作为水质评价的参考。一方面因自动监测受检测仪器的限制，检测参数少，不可能包含水质评价的所有参数，而无法全面、客观地评价水质；另一方面因自动监测采样点位单一、实验室监测采样点位多，故前者的空间代表性较后者差，二者的评价结果存在差异。
2、在水污染预警预报中的应用
水质自动监测可提供水体中各污染物的实时浓度值，监测数值具有连续性，因而可及时捕捉到突发性污染事故，对水质污染做出预警预报。2003年，黄河干流潼关自动站的监测数据显示，5月2～8日，氨氮、总有机碳（TOC）浓度呈逐日上升趋势，溶解氧（DO）浓度呈下降趋势，且7、8两日的监测结果有一明显的突变（见图1），氨氮从7日的9.61mg/L上升到8日的16.80mg/L，溶解氧从7日的4.34mg/L突降到8日的2.30mg/L。黄河流域水资源保护局迅速启动了“重大水污染事件调查处理程序”，潼关和花园口自动监测站全线进入应急状态，实时监测水质的变化，在黄河重大水污染事件紧急调查处理快速反应机制中发挥了重要作用。
3、在排污口污染物总量控制方面的应用
目前我国许多省、市环保局在各大型企业排污口安装了在线自动监测设施，实时监测废污水的流量和COD、氨氮等污染物的排放浓度，以计算日排放总量。在等时间间隔方式下，可以将仪器分析周期的监测频率设置为1h，以时间段内（日、周、月）监测的COD或氨氮的平均浓度结合流量计算出排放总量。
通过对比实验发现，对于排污口废污水的监测，监测仪的监测结果与实验室监测结果具有良好的一致性，能够客观反映排污口水质的变化情况。结合流量计监测COD、氨氮等污染物的排放总量，对于污染物的总量可以起到较好的控制作用。为实施排污总量控制监测，各排污单位必须配备污水流量计、等比例自动采样器和具有总量控制参数的在线自动监测仪器，以保证自动监测数据与实验室监测数据具有可比性，使污染物排放总量的计算更加准确。
三、结论
实施水质的自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大或流域性水质污染事故，解决跨行政区域的水污染事故纠纷，监督总量控制制度落实情况，保障饮用水源地的取水安全，为水资源保护监督管理和决策提供了有力的支持手段。
参考文献：
[1]赵宝吉.我国水质自动监测的发展与应用[J].黑龙江环境通报.2010.（3）
[2]孙南.水质自动监测系统运行过程中的质量保证和质量控制卟环境监测管理与技术.2009（1）
[3]胡冠九，袁力.构建流域水环境监测全过程质量管理体系初探[J].三峡环境与生态，2011，33（4）.