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水环境监测中自动监测与手工监测技术的差异性分析

目前的水环境质量监测采用的是人工采样、实验室分析的监测技术路线,评价水环境质量的优劣需要根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002),测定水中的23个项目。我国的水环境质量监测已经开展了近40年。


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水质自动监测是在手工监测的基础上依托实验室分析方法发展起来的。上世纪八十现代流动注射技术的应用将繁琐的实验步骤自动化,实现了对样品的自动连续分析,使实验室分析的精密度和分析效率大大提高。水质自动监测则是在此基础上通过进一步实现采样制样步骤的自动化达到对水质连续监测的目的。

与手工监测技术相比较,它们在以下几个方面还存在一定的差异性。

一测定原理
为了达到与人工监测结果的一致性,自动监测仪器的测定原理会尽可能与实验室分析方法保持一致。如五参数(水温、pH值、溶解氧、电导率和浊度)、氨氮和高锰酸盐指数、化学需氧量等多数常规监测项目的仪器测定原理与手工监测是一致的。为了便于实现分析测试的自动化和减少试剂的种类与用量,有些监测项目自动监测与手工分析的测定原理差异较大。例如:重金属的测定采用了电化学的方法,石油类采用了紫外荧光法,氨氮则增加了气敏电极法。

测定方法原理的不同必将带来自动与手工监测数据间的差异。

二监测指标
目前水质自动监测仪器设备的种类很多,就地表水常规监测的20多项指标而言,还有五日生化需氧量、石油类、阴离子洗涤剂、硫化物、挥发酚、氰化物的测定没有相应的自动监测分析仪器。无法开展自动监测。由于自动分析仪器种类尚不能覆盖所有水质评价项目,仅采用自动监测的数据评价水环境质量存在一定的缺陷和风险。

因此从监测指标方面,自动监测指标与手工监测指标存在着一定的差异性。

三灵敏度
在手工监测中,可以根据待测物的浓度采取稀释、萃取等技术措施将待测物的浓度调整到最佳测定区域,保证能够准确定量的测试。但是自动分析由于前处理方式简单无法自动消除共存物质的干扰,进样量小样品代表性差,导致部分项目的测定灵敏度不能够满足优质水体(Ⅰ、Ⅱ类)准确测定的要求。

根据自动监测与手工监测的比对试验,测定数据可比且仪器性能稳定的自动分析仪器并不多。综合在用的不同品牌的仪器设备,水温、pH值、溶解氧、高锰酸盐指数和氨氮等几个项目的自动分析数据与手工测定结果的可比性比较好。总磷和总氮受水质变化的影响较大。重金属自动分析仪器由于无法消除共存离子的干扰,经常会出现误报错报的现象。

四采样方式
根据《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T 91-2002),评价水环境质量的监测需要根据河宽和水深按照左中右、上中下确定采样垂线的数量和垂线上采样点的数量。少则一个采样点,多则9个采样点。为了便于维护和不妨碍通航,自动监测的采样头虽然最大限度地伸向河中央,但只有一个采样点。采样方式的不同影响了采样的代表性。在一些流量不大的水体上采样结果差异不大,而在大江大河上与手工监测相比可能会存在差异。

因此从技术层面分析,由于自动监测仪器覆盖的监测指标有限,采样方式与监测技术规范要求有差异,自动分析仪器测定灵敏度偏低等问题,在现阶段尚不能使用自动监测完全替代手工监测。

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