淺談地表水監測技術研究與質量控制框架

姜偉

摘要：地表水環境質量對我國環境監控保護具有十分重要的作用，同時也影響著國家的經濟發展和人民正常的生活。因此加強地表水監測工作顯得非常重要。本文對地表水的研究進行概述，對常用的地表水水質模型進行具體的研究，對地表水監測信息化技術發展進行總結。

關鍵詞：地表水；水質監測；質量控制框架

中圖分類號：O213文獻標識碼： A

一、地表水研究概述

我國學者對于地表水的研究主要涉及以下幾個方面：

1.1河流方面：我國學者湯奇成等編撰了《中國河流文學》，同時還對黃河下游河道平面形態進行了模擬研究。

1.2湖泊方面：積極開展了湖泊與氣候變化的研究，在湖泊富營養化、湖泊

水化學等方面也取得了一定的成就。

1.3沼澤方面：對沼澤濕地的污水處理功能進行了探討，為沼澤的生態環境維護和合理利用沼澤資源提供了科學依據。

1.4冰川方面：由我國學者編制的中國冰川編目對于冰雪災害防治和西部水資源開發利用都具有相當重要的意義。

二、地表水自動監測系統

地表水自動監測技術在近三十年來發展較為迅速。該項技術可綜合性評估水體的質量，能夠連續并及時記錄有效數據，從而動態反映水質變化情況，使得監測數據具有一定的精密度、可比性和科學指導意義。

三、地表水水質模型

地表水水質模型是綜合描述污染物在地表水中隨時間、空間變化而不斷遷移轉化規律的數學模型，它涵蓋了大多數水質中的污染物質，并綜合物理、化學、生物反應對水質進行評價分析。地表水水質模型研究最初是基于生物化學需氧(BOD)和溶解氧(DO)的BOD-DO模型，屬于一維穩態模型；后出現含有了氮、磷等營養物質的二維模型，隨之又添加了大氣污染物對水質的影響,從而建立綜合水質模型。

四、常用的水質模型

4.1S—P模型（即BOD—DO模型）：應用最普遍的一維地表水水質模型，主要研究氧平衡，對于復雜的水環境應用性較差。

4.2QUAL系列模型：是具有多種用途的一維綜合河流水質模型,它可以根據用戶要求任意組合模擬水質組分，是目前常用的一種地表水水質模型。

4.3EFDC模型（即環境流體動力學模型）：具有靈活的變邊界處理和通用的文件輸入格式，可用于模擬點源和非點源的污染、有機物遷移、歸趨等問題的研究。

4.4WASP模型：用于提供一般性水質預測，其子模塊可獨立與其他模型相結合使用。目前較為廣泛使用的是與環境流體動態模型 EFDC 相耦合進行水質模擬。

4.5QUASAR模型：可建立污染物排放量與河流水質之間的關系，用于大型河流的DO模擬計算，該模型方程相對簡單，計算簡便，實用性強，應用前景較為廣泛。

五、地表水監測信息化技術發展

地表水監測信息化技術未來研究重點在于水質變化趨勢的預測及評估能力，即能夠在水質可能發生變化或者水污染事故發生前采取必要的措施，以避免或減少對水體質量的影響。主要的研究方法有：

5.1時間序列法：考慮水質變化可能涉及到的因素，從原有數據出發，基于連續的動態規律，將水質指標變化的歷史時間序列數據作為隨機變量序列，運用統計分析中加權平均等方法推測水質未來的變化趨勢，做出定量預測。

5.2回歸分析法：分析因變量和自變量之間的關系，并根據其關系的表現形式用適當的數學方式表達建立回歸模型，并實際情況進行模型檢驗，最后進行實際應用。

5.3灰色模型：通過建立該模型體系就能實現灰色方法的系統分析、評估、預測和控制等功能。

5.4人工神經網絡法：模型通過簡單的非線性函數的多次復合，可以克服線性和非線性擬合中的基函數選擇與系數求解的困難，并可進行高維的非線性的精確映射。

時間序列方法只考慮影響水質指標本身的因素，但其種類較多且變化復雜，因此預測結果精密度不高；回歸分析法需要大量的數據且為靜態分析，故存在一定的局限性；而灰色預測方法的精密度隨著時間的延長而逐漸降低。人工神經網絡模型法則根據水質本身的特點進行學習，網絡自動地調用權值與閡值，使得該

評價方法的輸出結果具有較高的科學性。如何更好的運用現有的監測數據，結合新的技術方法，使地表水監測工作具有較高的精密度和客觀可比性，是未來研究工作的重點，也是保障人民正常工作和生活的重要任務。

六、環境水質監測質量控制框架

6.1人員的配備

實驗室需配備與監測工作相適宜的監測人員，并取得相應項目的個人上崗證后，方能從事環境監測工作 監測技術人員需具備一定的監測知識，能分析并處理監測過程中出現的異?，F象 質量管理人員需熟悉監測流程監測方法，具備質量保證質量控制及環境監測理論知識，能正確評價監測數據。綜合技術人員需熟悉環境監測技術，具備對環境監測數據分析判斷處理及出具監測報告的能力。

6.2設備管理

對監測數據有影響的儀器設備，要制定檢定及校準計劃，并按計劃實施。在檢定周期內的設備要進行核查，以保證設備的正常運行。特殊設備應授權有能力的人員操作.

6.3現場質量控制

采樣點的設置應以最少的點位獲取足夠的有代表性的信息；力求以最低的采樣頻

次，取得最有時間代表性的樣品；地表水監測項目選擇國家和地方的地表水環境質量標準中要求控制的監測項目。

6.4實驗室質量控制措施

實驗室分析質量控制分內部質量控制和外部質量控制。內部質量控制包括：空白實驗、精密度測試、準確度測試、質控圖、密碼樣分析等，外部質量控制包括：能力驗證、實驗室比對等。

6.4.1空白實驗值控制

空白實驗值能全面反映分析工作中所用試劑( 包括純水) 與儀器的質量狀況，并反映實驗室的環境條件以及分析人員的素質和技術水平等各方面的問題。根據空白試驗值計算的檢出限，應低于方法的檢出限。

6.4.2精密度控制

平行樣分析反映的是分析結果的精密度，可以檢查同批測試結果的穩定性。在日

常工作中，可依據樣品的復雜程度所用方法和儀器的精度以及分析人員的技術水平等因素安排平行樣的數量。

6.4.3準確度控制

準確度控制可以從加標回收率和標準物質分析兩方面進行。

6.4.3.1加標回收控制

在測定樣品的同時，于同一樣品的子樣中加入一定量的標準物質進行測定，將其測定結果扣除樣品的測定值，計算回收率。加標回收控制可以消除基體干擾。

6.4.3.2標準物質控制

使用有證標準物質是實施實驗室質量控制的基礎，它既可以達到量值溯源的目的，又可以作為鑒定儀器性能評價分析人員的技術水平及衡量實驗室條件是否符合的標準。

參考文獻

【1】嚴惠華等.地表水水質自動監測概述，廣東化學[J]，2012（4）：167.

【2】環境監測質量管理規定［Z］.