地表水环境质量监测与评价方法比较研究

地表水环境质量监测与评价方法比较研究

魏小荣周颖  李博

湖南国标检测科技有限公司 湖南长沙 410004

  摘要：随着全球工业化进程的加速推进以及城市化水平的迅猛提升，人类对自然环境的干预和影响达到了前所未有的程度，这其中，地表水环境质量所承受的压力尤为显著。工业生产过程中产生的废水、城市生活污水的排放、农业化肥农药的过量使用等多种污染源不断累积，对河流、湖泊、水库等各类地表水体的生态平衡和功能造成了严重破坏，使得水质状况日趋恶化，水资源可持续利用面临严峻挑战。本文的核心目标正是对此进行深入探讨，通过对多种不同的地表水环境质量监测与评价方法进行系统的比较分析，研究它们的适用范围、精确程度、操作难易以及成本效益等各方面的优缺点，旨在为相关科研工作者提供有价值的参考依据和实践指导。

  关键词：地表水环境质量；监测方法；评价方法

  引言

  地表水环境质量监测是一项定期或长期进行的活动，旨在通过对水体污染状况的系统观测来评估水体的健康状况，预测水质的变化趋势，并为水资源的管理决策提供科学支持。本文将着重探讨传统监测手段、自动化监测技术和遥感技术在地表水环境质量监测与评估中的不同应用及其各自的优势。

  1.常规监测方法

  常规的监测方法主要包括实验室分析和现场监测两种主要方式。实验室分析是一种传统且严谨的监测手段，它通过采集水样，将其带回实验室后进行详尽的化学、生物或物理分析。这种方法的优势在于其精确度和可靠性较高，能够针对水体中的各种污染物进行全面、深入的检测，为水质管理提供了科学依据。然而，实验室分析也存在一些明显的不足。首先，采样过程的质量控制至关重要，如果采样不当或未能代表真实水体情况，可能会导致整个监测结果出现偏差。其次，由于样品需要经过运输和保存环节，若处理不当可能引起污染物分解或吸附等变化，进而影响最终的分析结果。此外，实验室分析的成本相对较高，包括试剂消耗、设备折旧、人力成本等，这些都限制了其在某些场合下的广泛应用。现场监测方法则侧重于实时性和快速响应。它通过安装在水体附近的在线监测设备，能够连续不断地提供实时的水质数据，有助于及时了解水质的动态变化，并为实时调控和预警提供了可能。但是，现场监测设备受限于技术条件和现场环境因素，如电源供应、信号传输稳定性、环境干扰等，其测量结果的准确性和精度可能受到一定影响。

  2.自动监测方法

  自动监测方法通过集成先进的在线监测设备，实现了对水质参数的持续、实时且高精度的监测。这种方法利用高科技传感器和其他测量工具，能够在无人干预的情况下，全天候、不间断地收集水质数据，如pH值、溶解氧、浊度、温度、电导率等关键指标。自动监测系统的显著优势在于其连续性强、实时性好，可以即时捕捉到水质的细微变化，有助于迅速响应突发性的水质事件，从而降低潜在的环境污染风险。不仅如此，现代自动监测系统还支持远程监控功能，允许监管人员通过互联网实时访问监测点的数据，并能将收集到的信息快速分享给多方利益相关者，增强了信息透明度和协作效率。然而，尽管自动监测方法带来了诸多便利，但其建设和运营成本相对较高，需要定期的维护和校准以确保设备始终处于最佳工作状态。此外，自动监测系统的性能可能会受到极端天气条件或其他环境因素的影响，因此在部署和使用过程中需要充分考虑这些潜在变量，以确保数据的准确性和系统的可靠性。

  3.遥感技术

  遥感技术作为一种前沿的科技手段，在现代地表水环境质量监测与评价中发挥着越来越重要的作用。通过利用先进的卫星传感器和航空遥感平台，遥感技术能够从太空中对地球表面进行广泛、周期性的观测，从而实现对广阔水域的实时、动态和高效的监测。这项技术的独特优势在于能够迅速获取并更新大量的地理空间信息，不仅覆盖范围广泛，还能以较高的频率提供重复观测数据，对于持续且系统地评估流域内水质状况及其变化趋势而言，具有不可替代的价值。然而，遥感技术在水质监测应用中也面临着一些挑战。其精度和可靠性会受到多种因素的影响，其中天气条件是一个重要因素。例如，在云层厚重或光照不足的情况下，卫星传感器接收到的数据可能会失真，从而影响对水质参数的准确估算。此外，卫星的分辨率也是一个关键因素，较低的分辨率可能导致无法捕捉到水体的细微变化，而过高的分辨率虽然能够提供更为详尽的地表特征，但同时也可能因为数据量过于庞大而增加处理的复杂性，进而影响监测的及时性。

  4.不同监测方法的比较与评价

  4.1常规监测方法

  这种方法通常依赖于实验室分析或现场的手动操作，其核心优势在于能够提供详尽且高度准确的数据，从而确保监测结果的精确性和可靠性。在环境监测、医疗诊断等多个领域，常规监测方法因其高标准的数据质量而被广泛采纳，并被视为行业内的“黄金标准”。通过专业的实验室设备和技术人员的操作，这种方法能够对样本进行深入分析，识别出复杂的污染物成分或疾病的生物标志物，从而为后续的研究或治疗提供坚实的基础。然而，常规监测方法也有其明显的局限性。首先，由于涉及精密的实验室设备和专业的技术人员，其成本通常较高。其次，从样本采集、运输到实验室分析，整个过程往往耗时较长，难以满足需要即时数据的应用场景。此外，由于各个环节都需要人工参与，因此存在一定的操作误差风险，即便是经验丰富的技术人员也无法完全排除人为因素对结果准确性的影响。因此，在选择监测方法时，需要根据具体的监测需求和资源条件综合考量各种方法的优劣，以确定最适宜的监测方案。

  4.2自动监测方法

  相较于传统的常规监测方法，自动监测系统展现出了显著的连续性和实时性优势。借助于高度集成的自动化设备和先进的智能算法，自动监测系统能够实现7天24小时不间断的数据采集与分析，这使得它可以实时监控环境变化，并迅速捕捉到任何异常情况。这样的特性不仅提高了监测工作的效率，还增强了对突发事件的响应速度，为及时采取应对措施提供了有力的支持。

  通过自动化技术的应用，监测系统可以持续不断地提供实时数据流，帮助研究人员和决策者获得第一手的信息，这对于需要即时数据的应用场景尤为重要。此外，自动化的数据处理流程减少了人工操作的需求，降低了由于人为因素导致的数据偏差可能性，从而提升了数据的整体质量和一致性。

  然而，自动监测系统并非没有缺点。首先，它的建设和维护成本相对较高，这包括了设备的初始购置成本、定期的更新换代费用、日常的校准维护开支以及因设备故障而产生的修理或更换成本。其次，自动监测结果的准确性和可靠性很大程度上取决于设备本身的性能和外部环境条件。例如，传感器的灵敏度和稳定性、外界信号的干扰、极端气候条件等因素都可能对监测数据产生影响。因此，在部署自动监测系统时，需要对其潜在的技术限制有充分的认识，并采取适当的措施来保证数据的质量。

  4.3遥感技术

  遥感监测技术利用先进的卫星和航空平台上的传感器进行远距离探测和数据采集，具备广阔的覆盖范围和高效的数据获取能力。这种技术特别适合于需要对大面积区域进行同步观测的应用场景，如全球气候变化的研究、农作物产量的估计、自然灾害的预警与评估等。通过高空或轨道上的遥感设备，可以在短时间内收集到跨越数千甚至数万平方公里的大规模地理信息，极大地提高了监测工作的效率和灵活性。

  遥感技术的独特优势在于它能够同时从多个角度和波段获取信息，提供丰富的光谱数据，这对于识别地表特征、监测环境变化具有重要意义。尤其是在需要跨越国界或难以到达地区进行监测的情况下，遥感技术更是发挥了不可替代的作用。此外，随着技术的进步，遥感图像的分辨率不断提高，使得对地表细节的观察更加精细，进一步增强了其在科学研究和实际应用中的价值。

  然而，遥感数据的精度和可靠性也会受到多种因素的影响。大气条件（如雾霾、雨雪）、地表覆盖类型（如森林、沙漠）以及云层遮挡等都会对遥感图像的质量产生不同程度的影响。例如，云层的存在可能会阻碍传感器直接观测地面，导致某些区域的数据缺失或不准确。地表反射率的变化和大气散射作用也可能引入额外的噪声，影响遥感数据的解读。这些因素增加了遥感数据分析的复杂性，使得最终的解译结果存在一定的不确定性。因此，在使用遥感数据时，需要结合其他辅助信息进行综合分析，以提高数据解释的准确性和可靠性。

  结论

  综合比较各种地表水环境质量监测与评价方法，可以发现每种方法都有其优缺点。在实际应用中，应根据具体需求和条件选择合适的方法。未来，随着科技的进步，地表水环境质量监测与评价方法将越来越多元化和智能化，为实现水体健康管理和可持续发展提供有力支持。

  参考文献 

[1] 杨旭莹. 地表水水质综合评价方法研究及应用[D]. 河北科技师范学院,2023.

[2] 马太玲,朝伦巴根,高瑞忠,等. 水环境质量综合评价方法的比较研究[J]. 干旱区资源与环境,2006,20(4):138-142.

[3] 仇茂龙,刘玲花,邹晓雯,等. 国内外水源地水质评价标准与评价方法的比较[J]. 中国水利水电科学研究院学报,2013,11(3):176-182.