饮用水水质监测预警技术研究进展

CITYANDTOWNWATERSUPPLY·水质分析与监测·46城镇供水NO.32014饮用水水质监测预警技术研究进展徐孟进1,2贾瑞宝2(1．山东建筑大学，山东济南250101；2.山东省供排水水质监测中心，山东济南250021）摘要：当前，饮用水水质污染事件频发，水质监测预警技术成为保障饮用水安全领域的研究热点。本文分析了常规在线监测技术原理及优劣势，重点介绍了鱼类、水蚤、发光菌、藻类等生物综合毒性监测技术和多维矢量水质综合预警技术，并对饮用水水质监测预警技术发展方向做出了展望。关键词：饮用水；水质；监测预警；技术进展；引言近年来，我国水污染事件频繁发生（见表1），水质污染不仅给国家造成了不可估量的经济损失，更重要的是对城市供水水质安全带来重大威胁，严重影响了当地居民正常的饮用水供应。因此，对城市供用水系统水质进行有效监测预警，对确保饮用水安全意义重大。表1近年来国内影响较大的水污染事件发生时间事件名称主要污染物2012年12月山西长治苯胺泄露事故苯胺2012年1月广东龙江镉污染事故重金属镉2011年6月新安江水污染事件苯酚2011年8月江西瑞昌自来水中毒事件铜、氯超标2010年7月吉林化工原料桶流入松花江事件三甲基乙氯硅烷2009年4月湘江重金属水污染铅、砷、锌、铍等重金属2009年2月江苏盐城水污染事件酚类化合物2008年6月贵州都柳江砷污染事件砷2007年5月太湖蓝藻污染事件异臭物质2005年11月松花江硝基苯污染事件苯、苯胺、硝基苯等有机物所谓水质监测预警，是指对一定时间和空间范围内的水环境水质状况进行监测、分析、评价，估算水体负荷量，通过生态环境状况和人为行为的分析，对水体未来发展状况进行预测，预报不正常状况的时空范围并量化危险程度等级，按需要给出变化或恶化的各种警戒信息及相应的综合性对策，即对已出现问题提出解决方案，对未出现或即将出现的问题给出预防措施[2]。化学、生物学、信息技术等相关学科的发展为水质监测预警技术的发展提供了必要的技术支持，丰富了监测预警的方法和手段。本文就水质监测预警技术的特点、现状及在饮用水行业应用情况进行综述。1.基于理化分析理论的常规监测技术1.1技术特点基于理化分析理论的常规水质监测技术是指采用各种仪器，通过定量或定性的方法，直接测定水环境中有毒有害物质的浓度，这一类监测方法针对性强，精确度高，反应敏感，可监测污染物的种类及含量，实现在线的量化监测[3]。许多污染物的标准化学检测方法可以直接应用于水质监测预警系统中，有些污染物可用替代参数来监测，替代参数的监测技术成熟、仪器仪表经济可行，与特定污染物具有一定表征关系，同时表征污染程度的能力可通过数据分析、处理来进一步提高。1.2监测指标光学、电化学、自动化技术的发展推动了水质自动监测仪器的不断更新进步，水温、pH值、浊度、电导率、溶解氧（DO）等常规水质检测项目已经非常成熟，国内外专业化的仪器设备制造厂商众多。溶解性有机物（BOD、COD、TOC、VOC、UV）、营养盐类（氮、磷等）、生物毒理学指标（重金属类等）等[4]也随着新技术的不断创新而逐步得到完善，相关产品也有了市场供应。1.2.1浊度浊度表征水样浑浊程度的指标，由于水中含有泥沙、浮游生物、悬浮物和难溶性物质（有机物和无机物）而导致光线透过时阻碍程度增加，是一项物理性状感官项目。水的浑浊度越高，反射光和散射光越强，CITYANDTOWNWATERSUPPLY·水质分析与监测·城镇供水NO.3201447而透射光越弱；反之，反射光和散射光越弱，而透射光越强，水的浊度越低。因此，测定散射光与透射光强度间的变化，可以测得水的浑浊程度。1.2.2电导率电导率是以数字形式表示水溶液传输电流能力的大小。纯水的电导率很小，当水中含有无机酸、碱或盐时，电导率增加，因此常用于间接推测水中离子成分的总浓度。水中电导率取决于离子的性质和浓度以及水的温度和粘度等，电导率随温度变化而变化，温度每升高1℃，电导率约增加2﹪。1.2.3总氮总氮指的是水样中的可溶性及悬浮颗粒中的含氮量。生活污水或含氮工业废水排入水体，使水中有机氮和各种无机氮化物含量增加，生物和微生物类的大量繁殖，消耗水中溶解氧，使水体恶化。总氮是衡量水质的重要指标之一。1）过硫酸盐消解-光度法水样经NaOH调节pH后，加入过硫酸钾于120℃加热消解30min。冷却后，用HCl调节pH，于220nm和275nm处测定吸光信号，经换算得到总氮浓度值。2）密闭燃烧氧化-化学发光分析将水样导入反应混合槽内，通过载气将水样与放有催化剂的反应管（干式热分解炉，850℃）中进行氧化反应，将含氮化物转化为NO后，使其与臭氧反应，通过测定由反应过程中产生的准稳态NO2转变为稳态NO2产生的化学发光，经换算得到总氮的含量[5]。常规水质监测方法在有毒物质污