翟家驥：生物在線預警系統是未來水質在線的發展方向

　　分析測試百科網訊   “魚活對水環境的變化十分敏感，當水體中有毒物質達到一定濃度時，就會引起一系列中毒反應。”翟家驥說，“生物監測水體水質檢監測、生物在線預警系統是未來水質在線的發展方向。這是因為，雖然水質考核指標含量都達到要求，但是對水質的實際安全性依然存疑。而水中殘留的難降解有機物、消毒副產物等存在較大生物毒性的物質，無法簡單用COD、BOD或TOC來表征，這些物質存在于水體中對環境和生態都有一定的威脅。對生物毒性進行綜合的評價，能夠有效的對水體的安全進行全面的評估，而且基本不需要化學試劑，無污染。”

        2015年11月16日，第八屆中國在線分析儀器應用及發展國際論壇暨展覽會（CIOAE2015）在京開幕。多位專家、學者帶來了精彩的大會報告。

　　本次會議上，北京城市排水集團有限責任公司水質檢測中心技術主任翟家驥高級工程師的報告題目是《在線技術在水環境監測中的應用及發展趨勢》，報告中介紹了水質自動監測的目的、意義及要點，水質自動監測儀器配置的基本原則，水質自動監測的現狀及發展趨勢。

　　

北京城市排水集團有限責任公司水質檢測中心 翟家驥高級工程師

水質自動監測的目的、意義及要點

　　水質自動監測的目的

　　翟家驥在報告中指出，今天水環境的復雜性與每個人都息息相關，水質自動監測的目的是掌握流域重點斷面水體的水質狀況、預警預報重大或流域性水質污染事故、建立水環境監測大數據庫、解決跨行政區域的水污染事故糾紛、監督總量控制制度落實情況、以及監督排放達標情況。

　　水質自動監測的意義

　　水十條提出，要強化城鎮生活污染治理，加快城鎮污水處理設施建設與改造；根據《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002)，水質自動監測站迅速發展增加，為水質分析儀器市場提供了大量的應用機會；另外，污水處理廠和再生水廠的出水作為新的水資源回用于地表水、工業用水等方面，對污水處理過程和再生水排放的水質監測也有著嚴格的要求。而水質自動監測的意義就是要緊緊抓住水十條的實施機會，積極推進水環境質量自動監測網絡的統一布局，開展水質變化趨勢預測和預警能力建設，以滿足水十條規定的水質評價與考核要求。

　　水質自動監測的要點

　　水質自動監測基本要求是滿足在線分析的代表性、準確性、實時性以及安全性、可維修性，經濟性等。在線分析系統的核心技術是在線分析儀器技術，關鍵技術是樣品處理系統技術及其關鍵部件技術。

水質自動監測儀器配置的基本原則

　　翟家驥指出，水質自動監測儀器配置的基本原則就是根據檢測指標配置儀器。為了獲取準確可靠的監測數據，一般分析方法的選擇按照以下原則選取：

　　要求檢測方法的靈敏度和準確度滿足現場監測需求；

　　檢測方法成熟，具備較好的重現性，準確度較好；

　　具備較好的抗干擾能力，能滿足大多數樣品的監測需求；

　　方法原理容易實現自動監測，所需的試劑具備較長的保質周期。

水質自動監測的現狀

　　儀器設備方面

　　翟家驥以以化學需氧量CODCr為例，介紹了水質自動監測的現狀。以經典通用方法——GB11914-1989進行測定。作為評價水體有機污染程度的綜合指標，對水中有機物的氧化率可達90%，測定的可靠性和重現性好。但是仍無法氧化或者無法完全氧化直鏈的脂肪族、芳香族碳氫化合物和吡啶等難降解物質。且具有試劑用量大，對水體有二次污染、易受Cl-等干擾等缺陷。

　　信息通訊方面

　　

水質自動監測在信息通訊方面的現狀

　　水質自動監測在信息通訊方面，從分析儀器/傳感器，到集成控制系統，利用通信服務，到達應用平臺。

水質自動監測的發展趨勢

　　翟家驥報告中還指出，目前的在線監測儀器存在的問題是：監測參數可擴展性、數據可靠性和可溯源性、藥劑的使用對環境的二次污染、數據的針對性與應用性。針對這些問題，水質自動監測的發展趨勢是模塊化、過程化、減量（低害）化以及特異化。

　　模塊化

　　水質自動監測將趨于模塊化，根據監測項目的不同選擇不同的配置，如監測高錳酸鉀指數，可以使用單參數檢測模塊；監測總氮、COD（UV法）、硝酸鹽氮可以，使用連續光譜檢測模塊；監測氟化物、氯化物，可以使用電化學檢測模塊。

　　過程化

　　在工業生產和污水處理廠中，過程性在線監測技術發展迅速。主要表現在石油化工、自來水、制藥、市政污水處理及水產養殖、工業廢水處理、鍋爐等行業。

　　

水質自動監測過程化

　　翟家驥還介紹了污水處理廠各監測點如污水處理廠總進水、一級/二級處理出水、生物處理池、再生水等的檢測項目。

　　減量（低害）化

　　在減量（低害）化方面，主要有TOC在線監測技術和UV254在線監測技術等。這些監測技術在測量過程無化學藥品消耗、無二次污染，可以準確反映水體中的COD含量。

　　TOC在線監測技術：有研究表明，在水質相對穩定的情況下，水環境中的TOC與COD顯著的線性相關。TOC測定儀在高溫條件下把有機污染物燃燒氧化成水蒸氣與二氧化碳，使用非分散紅外檢測器檢測二氧化碳濃度得出有機污染物，具有流程簡單、重現性好、靈敏度高、穩定可靠、測量過程無化學藥品消耗、無二次污染、測試成本低廉、抗干擾能力強、測量對象全面等等優點。對水中有機物的氧化率可達98%。國外許多國家將TOC在線自動監測儀置于工廠總排污口，隨時監測污水的排污情況。有些國家已制定了TOC的排放標準。

　　UV254在線監測技術：傳統的COD在線監測技術無法氧化或者無法完全氧化直鏈的脂肪族、芳香族碳氫化合物和吡啶等難降解物質。有研究表明，天然水體和污水廠二級處理出水中含有芳香烴和雙鍵或羥基的共軛體系的有機化合物，如多環芳烴、腐殖質和木質素等，在254nm 處都有強烈吸收。經臭氧處理后的污水處理廠再生水，COD（GB11914-89）與UV254呈現良好的變化趨勢和線性關系。同時，UV254具有對有機物測定的專屬性，因此對準確判定水體中COD的真實含量有一定的借鑒意義。

　　特異化

　　在特異化方面，生物毒性的指示性應用研究成果將逐步應用至飲用水、地表水和再生水的質量監測和異常預警中。

　　幾項有較大發展潛力的生物預警技術

　　未來有較大發展的在線監測方法有發光菌監測系統、雙殼軟體動物監測系統（測量雙殼軟體動物 體內重金屬含量）、魚類監測系統以及水溞監測系統，這些生物對水環境變化十分敏感。翟家驥詳細介紹了這幾項有較大發展潛力的生物預警技術。

　　1.基于發光菌的生物毒性在線監測技術。發光細菌法是利用靈敏的光電測量系統測定毒物對發光細菌發光強度的影響，判斷毒物毒性的大小。

　　2.斑馬魚毒性試驗。利用斑馬魚毒性試驗可以進行試驗研究有：一定時間內的L50；利用胚胎毒性、幼魚毒性進行短期慢性毒性評估；利用其生殖發育可獲得長期慢性毒性結果。

　　3.基于魚類毒性的在線測定技術。魚活對水環境的變化十分敏感，當水體中有毒物質達到一定濃度時，就會引起一系列中毒反應。

　　4.水溞監測系統。溞科，浮游生物對于水體中的有害物質比較敏感，低濃度的重金屬、農藥和一些有毒物質顯著影響他們的生長和繁殖、行為反應、形態特征和生理生化等過程。