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智慧城市
水質(zhì)監(jiān)測
- 摘要：通過對國家地表水水質(zhì)的監(jiān)測，不僅能實現(xiàn)水質(zhì)的實時連續(xù)監(jiān)測和遠程監(jiān)控，及時掌握主要流域重點斷面水體的水質(zhì)狀況，更能預報預警重大或流域性水質(zhì)污染事故，及時評估與抑制相關污染事故。
通過對國家地表水水質(zhì)的監(jiān)測，不僅能實現(xiàn)水質(zhì)的實時連續(xù)監(jiān)測和遠程監(jiān)控，及時掌握主要流域重點斷面水體的水質(zhì)狀況，更能預報預警重大或流域性水質(zhì)污染事故，及時評估與抑制相關污染事故。
專訪 | 北京晟德瑞環(huán)境技術(shù)有限公司劉豐
撰文 | 龍芳
北京晟德瑞環(huán)境技術(shù)有限公司成立于 2000年，公司隸屬于北控集團下屬京儀集團環(huán)保板塊的核心企業(yè)，業(yè)務涉及環(huán)境監(jiān)測、數(shù)字環(huán)保、綜合節(jié)能和醫(yī)療廢棄物處理、廢水處理等領域。
地表水是人類生活、作業(yè)用水的最重要的來源。隨著我國現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和社會的飛躍進步，地表水的污染形勢日益嚴峻，同時，國家對地表水質(zhì)的監(jiān)測要求也愈發(fā)強烈。
截止目前，我國的地表水監(jiān)測站建設取得較大進展。環(huán)境保護部已在我國重要河流的干支流、重要支流匯入口及河流入?？?、重要湖庫湖體及環(huán)湖河流、國界河流及出入境河流、重大水利工程項目等斷面上建設了數(shù)百個水質(zhì)自動監(jiān)測站。全國各相關省、市、縣均在所屬重要河流 /湖泊也建置了地表水自動監(jiān)測站。十三五期間，環(huán)保部在“十二五”國家地表水監(jiān)測網(wǎng)基礎上，對我國的地表水監(jiān)測網(wǎng)絡進行了重新優(yōu)化布局，監(jiān)測點位從原先的 149個增加到現(xiàn)在的300個，增幅達100%。
科學架構(gòu)
“我國的地表水監(jiān)測網(wǎng)絡分為四個級別——國控點、省控點、市控點、縣控點，”北京晟德瑞環(huán)境技術(shù)有限公司劉豐說，“國控監(jiān)測點就是把控國界、省界、重點流域、重點湖庫方面水質(zhì)的狀況監(jiān)測，省控監(jiān)測點即把省內(nèi)重要的斷面監(jiān)測起來，市控監(jiān)測點即管市級重要斷面，縣控監(jiān)測點即管監(jiān)測縣、區(qū)級斷面。其目標就是實現(xiàn)各自的范圍重要斷面的水質(zhì)狀況監(jiān)測?！弊鳛槌薪宋覈蠖鄶?shù)地表水國控監(jiān)測點及部分市控監(jiān)測點的北京晟德瑞環(huán)境技術(shù)有限公司，已經(jīng)在行業(yè)里深耕了十六年，對于地表水的監(jiān)測有一套獨到的解決方案。
據(jù)劉豐介紹，地表水水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)涵蓋采水與控制系統(tǒng)、配水系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。采水系統(tǒng)負責把水樣從監(jiān)測點位采集上來，控制單元按照儀器特定的需求對水樣做前處理，再分配到各個儀器，儀器對水質(zhì)的各種參數(shù)及某些指定物質(zhì)進行分析，由數(shù)據(jù)采集和傳輸單元把監(jiān)測的結(jié)果采集上來、存儲到本地，并把需要的數(shù)據(jù)上傳到上一級監(jiān)測單位。除了嚴謹?shù)募軜?gòu)外，儀器的選型也需要非常準確與可靠，系統(tǒng)的任何一個環(huán)節(jié)出問題，都能直接導致整個系統(tǒng)的不可靠。因此一些輔助系統(tǒng)，如供電系統(tǒng)，防雷、安防類的防護系統(tǒng)，供水系統(tǒng)，勘察人員日常必備的物品，及一些質(zhì)控方面的設備等都力求精益求精。在站點的建設上，北京晟德瑞還特別注意了極寒地區(qū)的保溫與防護措施，系統(tǒng)維護的便捷與成本，最大限度的保證站點的正常運行與數(shù)據(jù)采集。
地表水水質(zhì)監(jiān)測站往往處于偏僻的地方，維護一次通常需要花費很多的人力物力，早在 2000年，北京晟德瑞就在地表水監(jiān)測行業(yè)率先使用了雙嵌入式系統(tǒng)，既解決了系統(tǒng)可靠性與功能性的平衡問題，又大幅度降低了運營成本。通過多年的改進，有的系統(tǒng)甚至用了十多年還能正常運行！
全面監(jiān)測
我國按水質(zhì)類別將水質(zhì)狀況分為優(yōu)（I、II類水質(zhì)）、良（III類水質(zhì)）、輕度污染（IV類水質(zhì)）、中度污染（V類水質(zhì)）及重度污染（劣 V類水質(zhì)）。通過水質(zhì)監(jiān)測站點對相關參數(shù)，我們便能判斷某斷面水質(zhì)狀況的類別。
水質(zhì)自動監(jiān)測站的監(jiān)測基本項目包括水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度、高錳酸鹽指數(shù)、總有機碳、氨氮，如果是湖泊則還需增加總磷總氮、葉綠素 a等，總氮和總磷是監(jiān)測水的富營養(yǎng)化，部分特定區(qū)域還需要監(jiān)測銅、鉛、六價鉻、鎘之類的重金屬指標、揮發(fā)性有機物、生物毒性等等。監(jiān)測的項目少則有標準 7項，多的則達 30余項。
站點的監(jiān)測頻次一般采用每 4小時采樣分析一次。每天各監(jiān)測項目可以得到 6個監(jiān)測結(jié)果，可根據(jù)管理需要提高/減少監(jiān)測頻次，最短為 1小時，最長的間隔為 24小時，在水質(zhì)發(fā)生污染時系統(tǒng)會自動加密，調(diào)高監(jiān)測頻次。監(jiān)測數(shù)據(jù)通過公外網(wǎng) VPN方式傳送到各水質(zhì)自動站的托管站、省級監(jiān)測中心站及中國環(huán)境監(jiān)測總站。
2007年，為充分發(fā)揮已建成的100多個國家地表水質(zhì)自動監(jiān)測站的實時監(jiān)視和預警功能，國家水站的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)正式對外公開發(fā)布，在國家環(huán)境監(jiān)測總站的“國家地表水水質(zhì)自動監(jiān)測實施數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)”里，每個水站的監(jiān)測頻次為每 4小時一次，按0:00、4:00、8:00、12:00、16:00、20:00、24:00啟動監(jiān)測，發(fā)布數(shù)據(jù)為最近一次監(jiān)測值。在發(fā)布平臺上，我們還能實時看到各站點簡介、實時狀態(tài)（如正?；蛘吖收希┑?。
預警于民
太湖每年發(fā)生藍藻事故。自從該系統(tǒng)上線后，每年通過對湖水水質(zhì) pH、溶解氧等藻類生長的水質(zhì)特異性指標以及富營養(yǎng)化參數(shù)的監(jiān)測（總磷總氮），預測判斷水體的藻類生長狀況，預知相關參數(shù)到達何種程度必然會爆發(fā)藍藻，這樣能在藍藻發(fā)生之前及時采取相關措施，確保公眾安全用水。
根據(jù)相關報道，2002年在浙江 ?江蘇的跨省污染糾紛處理過程中，自動站的連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)在監(jiān)督企業(yè)污染治理和防止超標排放方面發(fā)揮了重要作用；2008年四川汶川特大地震發(fā)生后，中國環(huán)境監(jiān)測總站立即通過水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)遠程查看災區(qū)水質(zhì)狀況，將災區(qū) 7個水質(zhì)自動監(jiān)測站的監(jiān)測頻次由原來的4小時一次調(diào)整為 2小時一次，第一時間分析了災區(qū)地震前后水質(zhì)狀況，并將災區(qū)水質(zhì)無明顯變化的情況及時向國務院抗震救災總指揮部上報，并編制《汶川大地震后相關國家水質(zhì)自動監(jiān)測站水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果》，每天在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布自動監(jiān)測結(jié)果，為保障災區(qū)飲用水安全，穩(wěn)定災區(qū)群眾發(fā)揮了重要作用。
由此可見，我國國家地表水水質(zhì)的自動監(jiān)測，不僅能實現(xiàn)水質(zhì)的實時連續(xù)監(jiān)測和遠程監(jiān)控，及時掌握主要流域重點斷面水體的水質(zhì)狀況，更能預報重大或流域性水質(zhì)污染事故，及時評估與抑制相關污染事故，達到預警功能，在保障公眾用水安全方面發(fā)揮了重大作用。
智能未來
當前，地表水監(jiān)測站往往是由大量的人工維護，部分試劑需要每周更換，一些關鍵的易耗品更是每年更換，如果故障隨時發(fā)生，那么則需要人工隨時去解決。劉豐認為，“地表水監(jiān)測行業(yè)將向智能化發(fā)展，往互聯(lián)網(wǎng) +方向發(fā)展，很多事情可以靠遠程自動化、智能化來解決，不需要大量人工干預。我們做這些系統(tǒng)就是將來要智能化，能夠預測到故障何時何地發(fā)生。”如此一來，以往有一個定期建設任務定期去做，將來智能化程度一旦提升，將會大大減少這些定期的工作量。
“未來，涉及地表水的整個數(shù)據(jù)都要匯總起來，”劉豐認為，地表水的監(jiān)測不能僅僅停留在國家重要河流、湖區(qū)的斷面上，還要把源頭和能夠大量采樣水質(zhì)的整個數(shù)據(jù)匯總起來，把各個污染源源頭和各個水質(zhì)結(jié)合起來，包括地下水、自來水、污水廠、企業(yè)污染源的排放等都需要納入系統(tǒng)中，與地表水關聯(lián)起來，這樣能真正做到地表水大數(shù)據(jù)的管理。
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