湘江流域地表水自动监测与手工监测环境质量评价对比

邱国良， 陈泓霖

(衡阳市环境监测站， 湖南 衡阳 421001)

目前的地表水环境质量监测采用人工采样、实验室分析的监测技术路线，每月监测1次，手工监测指标为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中表1所包含的24项，水环境质量评价指标为21项。随着社会经济的发展、自动监测技术的发展、生态环境保护要求的提高，近年来，国家及地方相继建设了大量地表水水质自动监测站，监测必测9项指标及选测指标。与手工监测相比，水质自动监测站具有连续、实时、全天候运行的优势，能及时预警和防范水环境风险，进一步提升水环境管理水平，是地表水环境质量监测发展的趋势。笔者对两种监测方式下环境质量评价结果的一致性进行了对比分析，探析以自动监测为主、手工监测为辅的监测模式的可行性。

1 研究区域与自动站点位

衡阳市位于湖南省中南部、湘江中游，湘江干流衡阳境内长226 km，约占湘江里程的39.7%；流域面积在3000 km2以上一级支流舂陵水、蒸水、耒水、洣水在境内依次汇入湘江。选取湘江干流及4条一级支流入境处(市界交界监测断面)、4条一级支流入湘江口处(入湘江口监测断面)共9个国家地表水自动监测站，监测指标为常规5参数及本地区重金属选测指标。自动监测数据为9个自动站2018年的监测数据，每4 h监测1次；手工监测数据为9个自动站对应的国控地表水监测断面的2018年总站“采测分离”监测数据，每月监测1次。

2 评价方法

地表水环境质量状况评价按《地表水环境质量评价办法(试行)》(环办[2011]22号)有关要求进行。地表水水质评价指标为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)表1中除水温、总氮、粪大肠菌群以外的21项指标。河流断面水质类别评价采用单因子评价法，即根据评价时段内该断面参评的指标中类别最高的一项来确定。描述断面的水质类别时，使用“符合”或“劣于”等词语。断面水质类别与水质定性评价分级的对应关系为：Ⅰ～Ⅱ类水质对应水质状况优，Ⅲ类水质对应水质状况良好，Ⅳ类水质对应水质状况轻度污染。河流、流域(水系)水质评价如下：当河流、流域(水系)的断面总数少于5个时，计算所有断面各评价指标浓度的算术平均值，然后按照“断面水质评价”方法评价，并指出每个断面的水质类别和水质状况。

衡阳市9个国控地表水水质自动监测站必测指标包括常规5参数(水温、pH、溶解氧、电导率和浊度)、高锰酸盐指数、氨氮、总磷共8项，部分水站选测指标有砷、铅、镉、锑、锰。水温、电导率、浊度3项不参与地表水水质评价，国控水质自动站一般只要求监测必测指标。笔者以必测指标中的5项(pH、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷)评价自动站水质。两类监测数据的计算统计处理与修约方式一致，带L数据按其二分之一参与统计计算。

3 结果与分析

3.1 月度环境质量评价结果对比分析

两种监测方式下的月度环境质量评价结果见表1。以水质自动站必测指标中的5项(pH、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷)评价结果，与手工监测对应的5项指标评价结果相对比：舂陵水入湘江口、洣水入湘江口2个断面只出现1次水质类别不一致的情况，单个断面评价结果一致性最高达到91.7%(手工每月监测1次、每年12次)；水质稍差的蒸水入湘江口断面出现9次水质类别不一致的情况，单个断面评价结果一致性最低为25.0%；9个断面共108次月度评价结果中，两种监测方式评价结果水质类别一致的月份有73次，占67.6%；出现不一致的月份有35次，占32.4%。归阳镇、舂陵水入湘江口、蒸水联江村、洣水草市镇、洣水入湘江口5个水质较好的断面(每月基本符合Ⅱ类水质)，只出现1～3次水质类别不一致的情况。舂陵水罗渡镇、耒水大河滩、耒水入湘江口、蒸水入湘江口4个水质稍差断面出现5～9次水质类别不一致的情况。影响水质类别不一致的主要指标有总磷、溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数。

表1 月度环境质量评价结果对比Tab.1 Comparison of monthly water environmental quality evaluation result

续表1 (Continue)

因手工监测5项与手工监测21项指标评价结果相比，只出现1次不一致，即舂陵水罗渡镇11月手工监测21项评价符合Ⅳ类水质(砷Ⅳ类)，手工监测5项评价符合Ⅰ类水质，其余107次手工5项与手工21项评价结果均一致；而舂陵水罗渡镇11月自动站5项评价结果符合Ⅱ水质，因此自动站5项与手工21项评价结果相比出现不一致的月份也为35次，占32.4%。

9个断面共35次水质类别不一致的月份中，自动站5项与手工5项相比：除舂陵水罗渡镇1月出现跨2个水质类别(自动站与手工监测分别符合Ⅰ水质和Ⅲ类水质)、蒸水入湘江口3月出现跨3个水质类别(分别符合Ⅲ水质和劣Ⅴ类水质)外，其余33次均是相差1个水质类别，35次不一致评价结果中相差1个水质类别的次数占比为94.3%。

9个断面共35次水质类别不一致的月份中，自动站5项与手工21项相比：除舂陵水罗渡镇1月出现跨2个水质类别(分别符合Ⅰ类水质和Ⅲ类水质)、舂陵水罗渡镇11月出现跨2个水质类别(分别符合Ⅱ水质和Ⅳ类水质)、蒸水入湘江口3月出现跨3个水质类别(分别符合Ⅲ水质和劣Ⅴ类水质)外，其余32次均相差1个水质类别，35次不一致评价结果中相差1个水质类别的次数占比为91.4%。舂陵水罗渡镇1月受手工监测总磷影响，11月受手工监测砷影响；蒸水入湘江口3月份受手工监测氨氮影响。

9个断面中，自动站5项评价出现4次超Ⅲ类标准现象，即蒸水入湘江口断面9—12月4次检测均为总磷超Ⅲ类标准，按月统计的Ⅰ～Ⅲ类水质比例为96.3%(总次数108)；手工监测5项评价出现5次超Ⅲ类标准现象，即蒸水入湘江口断面1月、3月、5月、8月、10月5次超Ⅲ类标准，按月统计的Ⅰ～Ⅲ类水质比例为95.4%(总次数108)。手工监测21项评价出现6次超Ⅲ类标准现象，除蒸水入湘江口5次外，舂陵水罗渡镇11月砷超Ⅲ类标准，按月统计的Ⅰ～ Ⅲ类水质比例为94.4%(总次数108)。

3.2 年度环境质量评价结果对比

两种监测方式年度环境质量评价结果对比见表2。蒸水入湘江口断面自动监测、手工监测年度水质类别均符合Ⅲ类水质，水质状况均为良好；其余8个断面两种监测方式评价得到的年度水质类别均符合Ⅱ类水质，水质状况均为优。9个断面两种监测方式年度评价到的Ⅰ-Ⅲ类水质比例均为100%，两种监测方式对5条河流进行年度水质状况评价，得到的结果也一致。

不论是以水质自动站必测指标中的5项评价结果与手工监测对应的5项指标相比，还是自动站5项与手工21项相比，9个断面两种监测方式的年度环境质量评价结果(水质类别、水质状况)完全一致，5条河流的年度水质状况评价结果也一致。

表2 年度环境质量评价对比Tab.2 Comparison of annual water environmental quality evaluation result

续表2 (Continue)

4 结论

① 对比两种监测方式月度环境质量评价结果得出：自动监测5项指标(pH、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷)评价结果与手工监测对应的5项指标或与手工21项相比，单个断面月度评价结果一致性在25.0%～91.7%(手工每月监测1次、每年12次)，水质较好的断面(每月基本达到Ⅱ类水质)两者评价结果一致性程度较高。

② 9个断面共108次月度评价结果中，两种监测方式评价结果水质类别一致的月份有73次，占67.6%；出现不一致的月份有35次，占32.4%。35次水质类别不一致月份中，主要以相差1个水质类别为主(占比94.3%或91.4%)。9个断面两种监测方式月度环境质量评价的Ⅰ～Ⅲ类水质比例(按月108次计)相差极小(0.9或1.9个百分点)，9个断面自动站5项评价得到的Ⅰ～Ⅲ类水质比例为96.3%，手工监测评价得到的Ⅰ～Ⅲ类水质比例为95.4%(手工5项)或94.4%(手工21项)。

③ 两种监测方式年度环境质量评价结果对比表明：不论是以水质自动站必测指标中的5项评价结果与手工监测对应的5项指标相比，还是自动站5项与手工21项相比，9个断面两种监测方式的年度环境质量评价结果(水质类别、水质状况)完全一致，5条河流年度水质状况评价结果也一致。