施汉昌：高密度水质监测技术擦亮生态环境保护的眼睛

时间：2018-05-25 13:08

来源：E20研究院

作者：肖琼

之前在宜兴做水专项时去一些工厂，把重污染的水集中在一个地方，然后趁着晚上下雨的时候一个小时之内就排出去。有几个原因：一是晚上人少;二是，按常规是四小时做一次监测，因此发现状况的概率不高。如果那时也像这样一分钟测一次，肯定就不会出现这样的问题了。在德国，有一个有名的自动监测站，设在了莱茵河的这个位置。为什么呢?这是因为莱茵河的上游有个大型的化工区，在1983年造成了严重的环境破坏，因此要在下游区域设置一个高水平的监测站日夜监测，这就是一种思路。我们在发展当中也需要这样，如果我们有高速监测的小型站，有无线网络、大数据分析，这样就可以对流域做一个详细的观测和监督，从而促进污染企业加强治理。

图基于物联网的高密度水质监测系统

成果三：船载移动式高密度监测技术

船载高密度水环境污染的监测工作我们在十几年前就开始了。当时是在长江水利委员会的监测中心进行的试验，用的是当时国内上最好的监测船，但船上没有自动化的监测设备，采水样后在实验室做分析。后来我们就做了一个自动的监测系统，然后课题组就开始进行试验。最终设计研制了船载移动水质监测系统，将水质自动监测仪器、GPS卫星定位系统和通讯设备集成为一个系统安装在航船上，在移动过程中进行检测，得到实时、连续、快速的水质监测数据，并及时传送相关部门。船载水质自动监测系统中包括测磷、测有机物的仪器、还有留样系统，当某个指标超过标准就会自动留样。

此项技术已运用了十几年，且运行的很好。曾经多次进行了长江中下游和三峡库区的移动监测。每年春秋两季各测一次上游网，从武汉一直测到宜宾，观察两次水质的变化。每年夏季会从武汉往下测，一直测到长江下游。我们做的一个值得纪念的测试是从重庆的朝天门码头一直测到上海的吴淞口，一共2900公里，走了大概将近两个星期。从数据分析来看，COD的变化在长江从上游到下游是明显增加的。另外每经过一个湖泊出口时，水质就会明显变差。这是因为湖的交换容量差，从而使得污染物增多，之后随着慢慢稀释，污染物量就会降下来。从重庆朝天门到吴淞口，COD增长了五个毫克升，这样来看可能会觉得并不高。但是如果整个长江都要增加五毫克升，这个COD量就很惊人了。

对于长江流域中的船载移动式高密度监测技术，如果把这个技术小型化，可用在黑臭水体的监测上，小型化后其大概也就是一个冰箱的大小，做成两节，便于抬到船上进行监测。对于一般的船来说，它是没有电的，这时我们再配一个发电机，加上卫星定位系统来做测试。

图船载水质自动监测系统

另外一个案例是在2017年雄安建设规划中的应用。当时我们学院做环境规划，去到当地环保部门要水质的情况，环保部门只有市控断面的测点数据，但是沿岸的数据没有，这明显暴露了我们生态环境监测领域的弱点。当你想要了解沿河的污染情况时，你就会发现环保部门提供不出来数据，为什么呢?因为这是一个非常耗费人力物力的工作，而且工作量很大，他们没有条件每天去测。所以当时学院要求我们，把移动监测设备拿到白洋淀测。然后我们团队就沿着雄安沿线有关的区域做了一个测试，路线为：①端村→②寨南村→③王家寨→④大张村→⑤白洋淀东南角，全程大概16.8km，包括旅游区、农村、小的工业区等。这样，我们就得到了白洋淀的水质变化情况。分析结果显示：途中，在驶过西淀头村、大淀头村、东淀头村后水质明显变好，各指标均降至稳定低值。水质情况：大体水质清澈，近村庄区域水面有生活垃圾，当地生活污水直接排至水中。所以这种移动式高密度监测技术对黑臭水体治理，及水域的污染排查来说，是非常有用的。

高密度监测技术是趋势

关于水环境监测，总体来说包含多种方面技术的整合系统，包括实验室的系统、监测系统、在线监测、污染源监测等，这些数据汇集到监控中心，通过数据分析得到一个比较全面的水环境状态的数据。不仅能够表明水域的生态状况，而且可以监测污染源的情况，从而指导我们水污染控制的工作。

目前，我国环境状况与环境保护目标存在相当大的差距，环境保护任重道远。监测技术是环境保护的眼睛，面对如此复杂的环境监测需求，需要发展快速灵敏的新型监测技术。高密度水质监测系统具有监测频率高，使用试剂少和造价低廉的优点，是一种适合我国国情的水环境自动监测技术。高密度水质监测技术是现有水环境监测技术的有效补充，它可弥补断面监测布点稀疏和检测频率较低的不足。

船载移动式高密度水质监测技术通过集成快速水质监测仪器和GPS定位系统，可同时提供水质参数、时间和经纬度，可有效地发现污染源及其排放规律。高密度水质监测技术与物联网技术相结合具有广阔的发展前景，将为我国环境保护事业的发展提供有力的技术支撑。

总之，环境监测也需要把创新的步子迈大一点。多用一些具有创新性的非常规监测方法，然后用标准法作为一种校准来控制它们，这样可以大大降低监测人员的工作量和工作强度。还可以使我们更全面地监控水污染的状况，帮助我们更好地进行水污染的控制，从而使我们的水环境达到青山绿水的状态。

编辑：赵凡