摘要:针对环境监测中的水环境监测方法以及质量控制进行了分析,首先对水环境监测的基本流程以及基本技术手段进行了讨论,列举了部分监测技术。其次基于实际案例分析了水环境监测的过程方法以及其中需要注意的细节,这些细节将是质量控制的关键点。
关键词:水环境监测;方法;质量
环境监测是生态环境管理与治理这座大厦的柱子,柱子撑不住,大厦就会倒,环境监测是环保工作的生命线,没有客观高效的环境监测,环保工作就没有方向。随着我国新环境保护法的实施,环保力度空前,但一些突发性的污染事件依然时有发生,高效的环境监测非常关键,因此本文针对水环境监测进行分析讨论。
一、水环境监测基本流程与技术
在环保工作当中环境监测是作为眼睛存在的,监测着环保产业的各个环节,以水环境监测来论,监测项目有很多,可参考下表。
表1:水环境监测测定项目示意
针对上述监测项目,现有一些比较先进的技术可供使用,以无人机载高光谱成像水环境监测系统为例,该系统实现整个监测过程自动操控,工作人员只需要在系统所带地图上规划作业线路,一键即可控制无人机飞行作业。机载高光谱遥感数据直接提取水体环境参数的各种特征光谱,并利用相关高光谱反演算法实现对水体中的叶绿素α、悬浮物、总氮、总磷、COD、氨氮等指标进行测定,系统作业原理,可参考下图。

图1:水环境监测一般流程
水环境监测通过监控水质来实现水环境治理和修复。所用到的相关技术手段,按照规范要求,运用的技术手段应当能够快速判断污染种类,浓度、污染范围,分析方法的选择性以及抗干扰性要好,试剂用量要少,稳定性要好,监测器材携带方便,操作方便。
具体可用技术有两种类型,一种是现场监测技术,另一种则是实验室监测技术。对于前者一般包含感官检测法、动植物检测法、试纸法、检测光法、电化学法、光度法、色谱法等。此处介绍离子色谱法,离子色谱技术最早就是用来分析简单的无机阴离子的,随着技术进步,离子色谱技术可以用来分析各种类型的离子型化合物。在水环境监测中对无机阴离子的监测比较关键,在天然水体当中广泛存在诸如F-,Cl-,NO2-,NO3-,SO42-等无机阴离子,这些无机阴离子若达到一定浓度水平,会对人体产生一定负面影响,并对环境造成一定危害。利用离子色谱测定无机阴离子主要是基于高效液相色谱的一种方法,该方法中包含高效离子交换色谱;离子排斥色谱和离子对色谱。其中高效离子交换色谱的原理是基于离子交换树脂上可分离的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子之间的可逆交换来进行分离,主要依靠这些离子对交换剂的不同亲和度。后者一般是针对一些大型的环境化学污染事故采取的监测技术,需要用到实验室设备仪器来进行全面分析。
实际上,目前我国已经基本形成了政府环境监测网络,水环境方面则已经形成了覆盖全国主要水体的地表水监测断面或点位以及水质自动监测站组成的监测网络,这种自动化的监测网络,已经逐步取代手工监测,成为水环境监测的主流方法。当然现阶段手工监测还并未完全被自动化手段取代,一些特殊情况还需要手工监测手段的辅助。
二、水环境监测方法与质量控制
为了进一步明确水环境监测方法以及监测质量的控制,以上述相关技术以及流程为基础做进一步分析。
(一)水质监测前期资料收集
以某大学城水环境监测为例,该大学城位于东南沿海,靠珠江三角洲,是三角洲平原与低山丘陵区的过渡区域,地形高差约250m,坡度约15°~35°。有树枝状水系。该大学城所处区域属于南亚热带,海洋性季风气候,温暖多雨、阳光充足,雨量充沛,年均降水1699.8mm,降水大部分集中在梅雨季和台风季,占比高达82.1%。
水文方面,该大学城水系处在珠江和溪流的交汇区,河段属不规则半日潮,拥有库塘、涌溪、干流河道,水域面积16011km2,半个月为一个周期出现一次潮汐,水位落差2.56m.选取进行水环境监测的河段全长400m,宽度4.5m左右,水深1.5m左右,该河段上存在两处污染源,分别是某大学生化试验楼和工程试验楼,且因为该河道为人工河道,包括河床、两岸制备、流水量以及污染等都与人类活动有关。
(二)监测断面和采样点
根据前期调查资料,在本次监测中设计了3个监测断面,因为选取监测的河道并不是完整的流水系,因此在宽约5m、水深约2m的区域范围内,通过设一条中弘线,并在该线上0.5m处设置采样点。监测时间拟定为2天,采样方法为混合采样法,早上9点,中午12点以及傍晚6点各采样一次。所采集的水样直接现场检测,若需要到实验室进行检测,则需要采取必要措施对水样进行保存,保存时间不得超过6H。
(三)监测项目及操作方法
监测项目主要包含浊度、水温、色度、pH值、电导率、氨氮、COD(Mn)、无机阴离子浓度等因该河段水属于非人体直接接触的水,监测中选定地表水环境质量标准(GB3838)中的相关限值作为评价标准,标准等级Ⅲ级。
由于字数方面的限制,选取部分监测项目来对监测方法进行分析。首先是浊度,浊度监测选取浊度计法,先对浊度计进行校准,按照标准浊度计操作流程进行水样测试,具体流程为先开机,选定量程,设定自动量程,确定信号平均,然后取水样至少30ml.注意为了确保测定质量,要求盛放水样的容器表面不得出现水滴、指纹、油污、脏污等,要求用硅油均匀浸润容器表面,用软布轻轻擦拭,使硅油均匀分布且无液体状痕迹。样品放置好后,点击确定进行测定,等待仪器读数稳定后记录数据,注意若读数处在仪器量程范围,直接记录数据,若超出范围,应当对样品进行稀释,用污浊水定容至100ml,测定后记录数据,并按相关公式计算原始水样浊度。
其次,pH值测定,选用电位计,最小刻度0.1pH单位。仪器使用前需要进行校正,调整仪器标准,直接开始测定,读取读数即可。
再次,氨氮测定,选用500ml全玻璃整流器,50ml具塞比色管,分光光度计。试剂选择无氨水,一般用纯水+强酸性阳离子交换树脂或硫酸和高锰酸钾混合后重蒸馏得到;氢氧化钠溶液,要求氢氧化钠浓度1mol/L。吸收液用硼酸溶液,硼酸溶液制取按20g硼酸+水混合,定容至1L。硫酸溶液,溶度1mol/L。纳氏试剂,酒石酸钾钠溶液。水样测定时注意,若水样为无色澄清水样可以直接测定,若色度、浊度较高,或含有干扰物质的水样,需要进行蒸馏或混凝沉淀处理。然后取不同量的标准使用液,绘制标准曲线——以氨氮含量对校正吸光度的标准曲线。取不同量的水样加入比色管,稀释至刻度线,加1ml酒石酸钾钠溶液(若经过蒸馏处理的水样不加该试剂),加纳氏试剂1.5ml,摇匀静置10分钟。以无氨水代替水样做全程序空白试验,以相关计算公式对氨氮含量进行计算。
最后,化学需氧量测定,即COD的测定。采用硫酸-重铬酸钾消解体系,水样经过微波加热消解,过量重铬酸钾以试亚铁灵位指示剂,用硫酸亚铁铵进行滴定,计算COD值。试剂用水均为电导率小于2的纯水。重铬酸钾标准溶液,C(1/6K2Cr207)=0.2000mol/L,将重铬酸钾预先烘烤2小时,烘烤温度120℃,冷却至室温后置于干燥器内备用,称取9.806g溶于500ml水,搅拌过程中缓慢加入250ml浓硫酸,静置冷却至室温,定容为1000ml。试亚铁灵指示剂,称取邻菲罗啉1.485g+30ml水,温热至完全溶解,硫酸亚铁0.695g+水溶解,与邻菲罗啉溶液混合,稀释至100ml.硫酸亚铁铵取硫酸亚铁铵16.6g溶于水,加20ml浓硫酸,静置冷却,稀释至1000ml。对于COD小于50mg/L的水样,宜使用0.100mol/L重铬酸钾标准溶液氧化,然后用0.021mol/L硫酸亚铁铵标准溶液回滴处理。若水样为严重污染水样,需稀释,方法为取提及1/10样品和1/10试剂,放入10mm3,150mm硬质玻璃管内,摇匀,加热至沸腾后数分钟,溶液变蓝绿色,在适当少取样品,重复上述步骤,直至溶液不变蓝绿色时确定稀释倍数。消解罐内加入5.00ml水样,分别加入5.00ml重铬酸钾标准液和酸-硫酸银试剂,摇匀。立即封盖压紧,注意小心操作,避免破坏消解罐内壁,按标准操作进行微波消解操作,仪器时间显示仪表刻度至零时即消解完成,等待2分钟,取出消解罐,精致冷却,倾斜消解罐,开盖将反应液转移至150ml容器内,用水冲洗消解罐保证反应液完全转移,滴入两滴试亚铁灵,回滴硫酸亚铁铵,溶液从黄色转蓝绿色再转红褐色,反应完成,记录硫酸亚铁铵用量。全程序做空白试验,以相关公式计算COD值。
结束语
综上所述,经本文分析,笔者得出如下结论,水环境监测一般流程为对具体监测对象的实际情况在前期就需要了解清楚,然后合理地布置监测断面和采样点,样品采集好后或现场检测,或实验室检测,注意样品保存方法,不管现场检测还是实验室检测样品质量是保证测定质量的前提条件。测定过程应严格按照标准操作流程进行,排除干扰项,确定好检测方法并执行,注意细节的把控,确保测定数据准确。
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