3.3.2 水体环境质量感知

水体环境质量感知比较成熟的应用主要包括地表水水质自动监测站和水污染预警溯源在线监测两类。

1.地表水水质自动监测站

1）建设内容

国家地表水环境监测网共设置国控断面（点位）2767个，其中，评价、考核、排名断面（点位）共1940个，入海控制断面共195个，趋势科研断面共717个，覆盖全国主要河流干流及重要的一级、二级支流，重点区域的三级和四级支流，以及重点湖泊、水库等。截至2017年，国家地表水环境监测网实现其中2050个水环境质量监测断面事权上收，全面实施“采测”分离，实现监测数据全国互联共享，所有的水质监测数据统一联网，并实现“一点多传、实时共享”，数据经技术审核后，同时发往国家、省、市和县，各级党委政府和相关部门可以第一时间获悉数据信息，为工作决策提供强有力的支撑。水质监测数据及时发布，在生态环境部网站、中国环境监测总站网站实时发布全国主要水系131个重点断面水质自动监测数据，主要包括pH值、溶解氧、高锰酸盐指数和氨氮4项指标。

随着《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》（国发〔2015〕17号）的深入实施，2016年环境保护部发布的《关于印发〈“十三五”国家地表水环境质量监测网设置方案〉的通知》（环监测〔2016〕30号）指出，完善全国水环境监测网络，推动水资源承载能力监测预警，实现水环境监测从末端到全流域监测的全面覆盖。

2）主要监测标准规范与仪器设备

为规范地表水水质自动监测工作，2017年环境保护部印发的《地表水自动监测技术规范（试行）》（HJ 915—2017）指出，地表水水质自动监测站（水站）由采水配水单元、水样预处理单元、制样单元、检测分析单元、留样单元、系统辅助单元、数据采集与传输控制单元、废液处理单元8个单元组成，其外观如图3-11所示。同时，地表水水质自动监测站还配备专用数据采集传输设备，采集各台仪器的监测数据，通过有线或无线方式将数据传输到监控中心。

图3-11 地表水水质自动监测站外观

地表水水质自动监测站有一个完整的工作流程，主要包括对地表水环境质量进行连续自动的样品采集、处理、分析及数据远程传输等环节（见图3-12）。

图3-12 地表水水质自动监测站的工作流程

目前，对于水质监测的主要指标为化学需氧量和氨氮。其中，化学需氧量是水体污染程度重要的综合评价指标之一，在一定程度上反映水体受还原性物质（有机污染物）的污染情况；氨氮是各类氮中危害影响最大的一种形态，是水体受到污染的标志。化学需氧量、氨氮水质自动分析仪正朝着自动、智能、灵敏度高、测试成本低等方向发展。《化学需氧量（CODCr）水质在线自动监测仪器技术要求及检测方法》（HJ 377—2019）、《氨氮水质在线自动监测仪技术要求及检测方法》（HJ 101—2019）两项标准已修订发布。地表水水质自动监测站的监测指标、监测仪器与检测方法如表3-3所示。

表3-3 地表水水质自动监测站的监测指标、监测仪器与检测方法

2.水污染预警溯源在线监测

1）建设内容

基于水质指纹比对的新型预警和污染来源识别技术，由于污染物种类和浓度不同，而三维荧光光谱与污染源特征一一对应，因此被称为“水质指纹”，可以用来识别污染排放源。基于污染预警溯源技术研制出的水质污染监测仪器，借鉴类似刑侦过程中通过“指纹比对”查找嫌疑犯的思路，将其引入水污染排放识别中，可实现污染快速预警、溯源及留证功能。其中，预警功能可以实现在线监测，当水质超出设定阈值时报警；溯源功能可以识别生活污水、造纸、印染、焦化、炼油、制药等10余种污废水所导致的污染，根据实际需求建立主要污染源数据库并进行识别；留证功能类似于监控摄像头拍照功能，把被污染水体水质指纹保留下来，以便识别和判断污染肇事者。污染预警溯源技术可广泛应用于水源地保护、流域水体、工业园区和污水厂等领域[5]。

2）主要监测标准规范与仪器设备

水污染预警溯源仪分为台式、在线式和车载式3种类型，其中台式和车载式如图3-13所示，其主要功能是污染预警、溯源和留证，具有灵敏度高、响应迅速、操作简单、环保经济等优势，完成一次溯源任务需要20～30分钟，重现性好。目前，清华大学环境学院研究团队已建立了分类齐全、实用度高的水纹数据库，包含13大类202种污染源指纹库，以及涉及29个国家/地区的255个水体指纹库。

图3-13 水污染预警溯源仪外观（台式和车载式）