抚州市临水河流域自动水质监测微型站在水环境管理中的应用

黄 燕 ,郝国荣 ,李 帆

（1.抚州市环境保护科学研究所，江西 抚州 344000；2.抚州市乐安生态环境局，江西 抚州 344000 3.抚州市黎川生态环境局，江西 抚州 344000）

江西省抚州市秋溪镇洪坊村至河口为下游段，河段长31 km，始称临水。临水是抚河流域最大的一级支流，位于抚河中游左岸，流域面积5 151 km2，流域东北靠抚河，西北依清丰山溪，西邻乌江、沂江，南毗梅江，流域范围涉及乐安县、崇仁县、宜黄县、临川区，沿途有宜水、黎溪水及崇仁水等汇入，在抚北镇黄村汇入抚河。随着抚州市工业化的快速发展，人们对保护好临水河流域水环境越来越重视，要想全时段保护水资源，就必须实时掌握水质的变化情况，而现有手工监测手段和监测频率难以确定污染物的来源及超标情况[1]，不能快速找到临水河口断面水质污染物超标的原因，因此亟需一种能快速、准确反应监测数据且能实现长期自动监控的监测手段[2-4]来对湖泊和河流等重要地表水资源的周边环境进行监管，为解决地表水环境污染问题提供有力的数据支撑。

1 抚州市临水河流域水质监测现状

2018年11月～2019年2月，抚州市临水河口水质监测采样手段主要为手工监测，具体数据见表1。

监测结果显示：临水河口断面总磷频繁超标，断面总磷监测结果波动较大，其中超过Ⅲ类标准的数据为6个时段，2018年11月1日出现峰值时，最大值为0.45，超标倍数2.45倍。其基本表现为瞬时出现并快速过境。

表1 临水河口地表水检测值（mg/L）

2 水质自动监测微型站的应用

2.1 布点设置

为全面掌握临水河水域水质情况，在临水河口上游跨界断面、主要河流入临水的河口和重点排污口均设置监测断面，通过投资小、建设周期短、数据准确的微站建设，达到长期自动监测和污染溯源的目的。

具体方案是：在临水河沿线共布点设置8个断面水质自动监测微型站，分别为临川黄家断面（宜黄县与临川区交界处）、临川万家断面（崇仁县与临川区交界处）、金溪陈坊积断面（金溪县与东乡区交界处）、才都工业园区污水处理厂排污口下游入宜黄水河口、新席村排涝站第2闸门、新席村排涝站第2闸门小溪汇合处上游、临水河口断面、崇仁白门楼断面。

2.2 水质自动监测微型站设置的系统单元

水质自动监测微型站系统由采样单元、配水及预处理单元、分析与控制单元、辅助单元组成。

（1）采样单元。采样单元包括采样泵、采样管、供电及安装结构部分，通过控制单元进行控制，实现被测水样检测的连续性和稳定性，8个断面水质自动监测微型站断面采样方式为标准浮船式、自吸泵+2 m吊臂式浮球两种。

取水口能够随水位变化，保证取水水管的进水孔位于水表面以下0.5～1 m的位置，并与河底保持一定距离，保证采集到具有代表性的符合监测要求的水样，水质多参数（包括水温、pH值、浊度、溶解氧、电导率等）传感器安装在水质预处理前。在一些特殊情况下，也可以将水样通过预处理单元再向分析单元进行传输。

（2）配水及预处理单元。配水单元具备自动反清（吹）洗功能及除藻功能，防止菌类和藻类等微生物对样品污染或对系统工作造成不良影响，预处理单元设置对水样的过滤处理、自动清洗系统，并且在清洗的过程中也可以顺便对测量池、管道、抽样池等设备进行清洗。系统单元能实现水样自动分配、自动预处理。

（3）分析与控制单元。分析单元对多参数、化学需氧量、氨氮、总磷自动进行实时分析。控制单元对采水单元、配水及预处理单元、分析单元、辅助单元等进行控制，并实现数据采集与传输功能，保证系统连续、可靠和安全运行。

（4）辅助单元。辅助单元包含UPS、稳压电源、防雷单元、废液单元等部分。UPS至少能保证系统断电后仪器完成一个测量周期和数据上传，为避免水质自动站运行过程中产生废液造成二次污染，系统对废液进行了收集处置，配备4个及以上专用的废液收集桶（罐），满足4周以上废液量的收集。

2.3 在临水河口流域断面的应用

2019年8月～2020年2月，临水河流域8个断面水质自动监测微型站监测参数为水温、pH值、浊度、溶解氧、电导率、化学需氧量、氨氮、总磷等，监测频次为6次/d，采样时间为每隔4 h采样1次。自动监测微型站运行均正常，仪器未出现故障情况，断面水质保持相对稳定，共获取水质自动站自动监测数据12 850个，自动传输数据结果显示临水河流域8个断面水质优良（达到或优于Ⅲ类），比例分别达到100%、100%、100%、100%、100%、100%、98.2%、84.90%以上。金溪陈坊积断面2020年1月23日偶有总磷超标，经过现场检查企业和河流排污情况，发现出现总磷超标的原因主要为采样期间为农忙季节，上游农户农用地灌溉需求量大，水容量减少，导致流域水流减缓，水体自净能力变差。上游灌溉水源改由附近水库提供，可以解决偶有超标的问题。目前，临水河口断面水质得到明显改善，3月、4月国家采测分离监测结果显示临水河口水质均为Ⅱ类水（国家考核标准为Ⅳ类水），水质为优。5月国家采测分离监测数据结果显示临水河口水质为Ⅱ类水，水质为优，自动监测微型站的建设为保护地表水环境提供科学的数据支撑。

3 结论

通过对临水河流域水质自动监测微型站8个断面采集数据的有效分析，能清楚地了解到地表水的污染程度以及污染范围，并具体分析出该区域内环境污染的原因和类型，然后对症下药，制定科学的环境治理方案，进而达到控制污染、降低污染带来的危害、有效提升环境治理的针对性和有效性的目的，促进水环境管理机制的进一步完善。

4 建议

随着水环境保护工作不断提出新要求，水质自动监测微型站的应用已成为非常重要的技术基础，它不仅能提供准确、及时、可靠的水质监测数据，还可以实现水质的实时连续监测和远程监控，达到及时掌握主要流域水体的水质状况、预报重大或流域性水质污染事故的目的。实施地表水水质自动监测，在实际应用中取得了良好的效果，但也存在一些不足，如监测仪器运行成本较高、监测数据存在部分偏差、运维人员配备不足、水质预警设备还不稳定等。针对运行和监管存在的问题，建议：（1）建立健全运营管理体制。按照运维管理要求，仅仅依靠供应商提供的技术支持是不够的，还应重视对运维单位技术力量的提升，加强对环境保护专业技术人才的培养，定期参加国家和省、市生态环境系统的培训，及时掌握并更新水环境管理信息。（2）改进数据传输方式，不断提升数据综合分析的能力。随着自动化监测的实施，产生了大量监测数据，但以目前的技术水平来讲，还不能对这些数据进行充分的分析和处理，导致这些数据信息的利用率较低。改进数据传输方式可将河流的水质与河水的流速、流量以及污染源排放量等相关信息数据进行综合分析，找出不同污染物浓度变化之间的联系，从而得出水质可能出现变化的阈值点。（3）研发自动化水质预警技术，使水站可以具备水质预警的功能。自动化水质预警技术能快速、精确地识别污染源，如果实现及时预警，可有效提高环境执法效率。