圖1. 水質預警系統中不同監測手段與監測指標數量的關系圖。
本文研究了英國百靈達有限公司生產的Palintest 7500在水質預警系統中的技術支撐作用，包括構建全面的水質預警監測指標、SA掃描分析技術實現水質預警技術突破、完善并優化現有水質預警系統，探討了建立水質預警系統的技術支撐體系新思路，有利于提高國內現有水質預警系統的準確性、可靠性及預警能力。
不斷完善水質預警系統的支撐技術是建設先進的環境監測預警體系的一項基礎性工程。自1987年德國首次提出“預警水質監測”概念以來，隨著監測技術的發展，越來越多的水質指標可以采用自動監測儀器實現實時監測，現在普遍認為水質預警系統中檢測水質指標的支撐技術等同于自動監測技術。
為了探索環境資源區域補償制度下構建更先進的水質預警系統，常州市環境監測中心站投資在水質自動站加裝了英國百靈達有限公司生產的Palintest 7500，通過有針對性的專業化設計，將其開發為水質預警系統的重要支撐技術，有利于提高現有水質預警系統的準確性、可靠性及預警能力，探索了建設先進水質預警系統的新思路。
專業化的設計
Palintest 7500的硬件包括分光光度計、SA掃描分析儀、水質預警監測套件等，軟件包括水質預警監測技術方案。Palintest 7500與傳統的“移動水質實驗室”之間既有聯系，又有區別（表1）。Palintest 7500保留了“移動水質實驗室”的監測技術，又獨具特色地開發了SA掃描分析法、水質預警監測套件、SA軟件等針對水質預警系統特點的新技術，發展成為能夠為水質預警系統提供重要支撐技術的“現場水質實驗室”。
表1. 傳統的“移動水質實驗室”與Palintest 7500的比較
構建全面的水質預警監測指標
構建全面的水質預警監測指標，是實現先進的環境監測預警體系三大基本功能的必然要求。做到全面反映環境質量狀況和變化趨勢，及時跟蹤污染源污染物排放的變化情況，盡可能地準確預警和及時響應各類環境突發事件，滿足環境管理需要。但是，現有水質預警系統局限于自動監測技術，僅可以自動、連續地測定幾個參數，主要監測項目有水溫、pH、溶解氧（DO）、電導率、濁度、高錳酸鹽指數、氨氮和總有機碳（TOC）等，選取參數包括必測項目7種和選測項目14種，這些參數不能夠全面反映水環境狀況。總體來講，由于缺乏相關部門提出水質預警體系的權威性定義，造成目前普遍認為水質預警系統中檢測水質指標的支撐技術等同于自動監測技術。根據建設先進的環境監測預警體系的科學內涵，水質預警體系是按照監測介質劃分直接隸屬于環境監測預警體系的一個概念，理論上講，所有適合先進的環境監測預警系統的監測技術都可能應用為水質預警系統的支撐技術，即自動監測、實驗室監測、應急監測、遙感監測、生物監測等都可能成為水質預警系統的支撐技術。
Palintest 7500針對水質預警系統的專業化設計，成為構建全面的水質預警監測指標的重要支撐技術，體現在以下幾個方面：
1. 監測指標：Palintest 7500能提供109種檢測方法，自定義15種檢測方法，監測指標包括《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）中的全部水質常規指標（最多42項）及部分水質非常規指標（最多64項），它對水質預警監測指標的支撐廣度是其他設備無法比擬的。目前，Palintest 7500、自動監測、生物監測三種技術相互結合，共同構建了全面的水質預警監測指標（圖1）。
表2. Palintest 7500對水中游離氯和總氯實現分級預警監測
Palintest 7500不僅全面擴充了水質預警體系監測指標，而且為某些重要參數實現分級預警專門配置了不同的預警監測套件。我們認為，完整的水質預警監測應該分為三級：一級是快速預警監測，適用于判斷某污染物濃度是否超過警戒線；二級是確定性預警監測，適用于判斷某污染物在警戒線左右的確定濃度；三級是精確權威預警監測，適用于精確測量環境區域補償因子（江蘇省暫定為COD、TP、氨氮）及部分重要參數的濃度，為環境區域補償制度及突發性水質污染事故的應急監測提供權威性監測數據。考慮到游離氯和總氯是水質安全的重要指標，Palintest 7500配置了三種不同的預警監測套件實現分級預警監測（表2），體現了構建全面水質預警監測指標的深層含義。
2. 監測頻率：Palintest 7500監測頻率設定為1~2次/月，每種監測指標全年可獲得12~24個數據。水質預警系統按日報適時反映自動監測信息，月報、季報、年報或專題報道則增加反映由Palintest 7500提供的監測數據，這些指標能全面反映水環境狀況。此外，通過Palintest 7500對某些持續污染指標實施長期監測，幾年后每種監測指標將積累大量的數據，這些數據不僅能夠反映出污染物變化規律，預判每種污染物的濃度置信水平及異常值，而且可以為自動監測設備選型提供科學依據，避免盲目地在水質預警系統中添置自動監測設備。
圖2. 氟化物全年濃度變化趨勢圖。
我們以Palintest 7500在某水源地水質預警系統中監測氟化物為例，監測頻率為1次/15天，全年獲得24個數據，繪制氟化物全年濃度變化趨勢圖（圖2），對Palintest 7500在水質預警系統中測量氟化物含量進行統計分析（表3）。
以上分析表明，該水源地水中氟化物濃度置信水平可假定為0.32~1.08mg/L；全年24個監測數據中有2個輕微超過《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）規定的限值1.0 mg/L，占全部監測數據的8.3%。氟化物（F-）是人體必須的微量元素之一，缺氟易患齲齒病。飲水中含氟的適宜濃度為0.5~1.0 mg/L，當長期飲用含氟量高于1.0~1.5 mg/L的水時，易患斑齒病，如水中含氟量高于4.0 mg/L時，可導致氟骨病。總體講，該水源地水中氟化物含量基本處于飲水的適宜濃度，考慮到有2個監測數據已經輕微超標，超標率分別為3%和8%，進一步加強氟化物監測是必要的。但是，是否需要在該水源地安裝氟化物在線分析儀，應該取決于氟化物的來源調查結果。若調查表明該水源地氟化物主要來源于自然環境，其濃度是長期持續、緩慢變化的，則采用Palintest 7500可滿足監測要求；若調查表明該水源地上游存在有色冶金、鋼鐵和鋁加工、焦炭、玻璃、陶瓷、電子、電鍍、化肥、農藥廠的廢水及含氟礦物的廢水，這些廢水中常常含有氟化物，該水源地處于氟化物污染的高風險區域，則必須在水質預警體系中安裝氟化物在線分析儀，同時要求相關企業也必須安裝氟化物在線分析儀并實現聯機，真正發揮水質預警體系的作用。
表3. Palintest 7500在水質預警系統中測量氟化物含量統計分析結果
3. 投資性價比：構建全面的水質預警系統必須考慮投資性價比。鑒于每種自動監測儀器的價格一般在10萬元以上，有些設備甚至高達數百萬元，這意味著水質預警系統采用自動監測技術每增加一個監測指標就需要投入10萬元以上，若需要構建全面的自動監測指標則需要數千萬元的投資，如此昂貴地建設水質預警監測指標是不符合國情的。此外，并非水質預警系統中每一項監測指標都適合采用自動監測技術。針對一些污染程度較輕的水質指標，如對于Hg2+、Pb2+、Cu2+、石油類、揮發酚等濃度始終保持在所需水質標準允許范圍內的水體，污染物擴散模式顯示即便在瞬時性污染造成的水污染事故中這些指標通常情況下仍然處在無法檢出的濃度水平，沒有必要周期性反復測定，可適當拉大監測時距，由Palintest 7500提供相關的監測數據。Palintest 7500根據配置不同價格為10~25萬元，一般至少能監測數十項水質指標，相對價格昂貴的自動監測設備，Palintest 7500具有非常優越的投資性價比，它使構建全面的水質預警監測指標具有現實意義。