城市内河水质参数动态监测与污染溯源分析

引言：河流是人类生存不可或缺的水资源供给者，它在生态系统中占据着举足轻重的地位。然而随着城市化进程的加速、工业化的蓬勃发展以及农业活动的日益频繁，河流遭受了严重的污染侵袭。这种污染状况直接威胁到人民群众的饮用水安全，给人们的健康带来潜在隐患。那么为了守护河流系统的自然功能，维持生物种类的多样性，强化流域水环境监测工作刻不容缓。

一、水环境在线监测技术

（一）常规水质在线分析仪

常规水质在线分析仪是对传统手工采样监测分析方法进行自动化升级改造后形成的设备，它可以实现水质监测的自动化与在线化。像滴定法、分光光度法、原子荧光法、伏安法等常见分析方法都被应用其中。当下它是国家及各地市水环境在线监测站点所使用的主要设备。一套完整的水质在线监测系统除了核心的分析仪还包含多个辅助单元。比如采水单元，负责采集水样；配水与预处理单元，对水样进行调配和前期处理；控制单元，掌控整个系统的运行；还有废液处理单元，用于处理监测过程中产生的废液。这种水质在线分析仪有不少优点。它沿用了手工监测方法使得在线监测数据和手工监测数据具有可比性，它方便与历史数据进行对比，从而分析水环境的历史变化规律。而且相关技术已形成国家标准，便于进行考评和管理。不过它也存在一些不足。单次分析时间通常在 30-60 分钟，难以快速反映水环境的瞬时变化。此外在分析过程中会产生废水，部分废水中可能含有重金属，存在二次污染的风险，这在一定程度上限制了它的应用效果，从而需要在后续发展中加以改进。

（二）传感器技术

在水环境监测领域传感器技术发挥着至关重要的作用，它堪称关键监测手段之一。它的核心原理是将水的某项化学或物理特性指标与水质指标建立起线性关联，以此实现对水质的精准监测。目前常用的传感器监测方法涵盖电化学法、光散法、荧光法等。传感器技术具备诸多显著优点。比如它的成本相对较低，这使得大规模部署和应用成为可能，从而有效降低了水环境监测的整体成本。另一方面它的响应速度极快，它能够在几分钟甚至一分钟内就完成一次监测，这样也能够及时捕捉水环境的动态变化。然而该技术也存在一些短板。在实际应用中传感器容易出现基线偏移等问题，这会导致监测数据出现偏差，因此需要频繁进行校准以确保监测结果的准确性。不仅如此传感探头作为核心部件在使用一段时间后性能会逐渐下降，需要定期更换，这不仅增加了维护成本也对监测工作的连续性提出了一定挑战。

（三）光谱技术

光谱技术涵盖高光谱与全光谱等类型，它的工作原理是依据水体对不同波长光的吸收率或反射率进行综合运算进而评估水质状况。当前光谱技术在水质监测中的应用形式多样，既有接触式的全光谱水质分析仪也有非接触式的光谱分析法。像卫星遥感、无人机搭载光谱摄像头等就属于非接触式光谱分析法，它们能够从空中对大范围水域进行快速监测。光谱技术具备不少优势。从使用和维护的角度来看它操作简便，无需复杂的流程和专业的技能，降低了使用门槛。而且单次检测就能同时分析多种水质指标，大大提高了监测效率，这样可以为全面了解水质情况提供了便利[1]。不过光谱技术也存在一些局限性。目前光谱组件的成本相对较高，这在一定程度上限制了其大规模推广应用。不仅如此其检测准确度高度依赖后台算法，算法的优劣直接影响监测结果的可靠性。同时该技术的泛化能力还有待进一步验证，这样在不同环境和水质条件下的适用性仍需深入研究。

二、污染溯源分析

（一）基于水质特征的溯源方法

各类污染源排放的污水有着各自独特的水质特点。像工业废水往往含有特定的重金属元素或化学物质；而生活污水里有机物和营养物质的含量通常较高。在排水管网中工作人员通过对污水水质特征展开分析能够初步推测出污染源的类型。工作人员借助先进的水质分析仪器能够精准地测定污水中包含的各种成分。例如，检测水中特定的有机化合物就能据此追溯到可能的化工污染源。这种基于水质特征进行污染源溯源的方法需要构建一个详尽的水质特征数据库，以便将实际检测到的水质数据与数据库中的信息进行对比分析。不过在实际应用中我们还得充分考虑污水在管网中流动时发生的混合、稀释等情况。因为这些因素会改变污水原本的水质特征给溯源工作带来一定的干扰。所以在运用该方法时工作人员要综合多方面因素，从而确保溯源结果的准确性和可靠性。

（二）多种溯源技术的集成应用

在实际开展污染溯源工作时工作人员仅仅依赖单一的溯源技术往往难以达到理想效果，它存在一定的局限性。那么为了提升溯源工作的准确性与可靠性，工作人员通常需要将多种溯源技术整合起来综合运用。比如，它可以将基于水质特征的溯源方法和基于水力模型的溯源方法相结合。先借助水质特征分析初步判断可能的污染源类型，这就像是为溯源工作圈定了一个大致的范围。接着运用水力模型进一步分析，根据水流的方向、速度等信息，逐步缩小污染源的可能区域，从而更精确地锁定污染源的位置。不仅如此工作人员还可以引入地理信息系统（GIS）技术。该技术能够将污染源的位置与周边的地理环境、企业分布等各类信息进行关联分析。通过这种关联分析我们可以更全面地了解污染源周边的情况，发现潜在的影响因素，从而为污染溯源提供更为丰富、有价值的信息支持，这样可以助力溯源人员更高效、准确地完成污染溯源任务。

（三）基于水力模型的溯源方法

城市内河的水力系统非常复杂。基于水力模型的污染溯源方式是借助管网的水力特性来开展工作。具体而言就是利用水流速度、流量、水位等参数再结合计算机模拟技术对污染源的位置进行追踪。在操作过程中工作人员首先要构建排水管网的水力模型。有了这个模型就能够模拟污水在管网内的流动轨迹以及扩散状况。一旦发现管网中某个区域出现污染情况就可以依据水力模型反向推导污水的来源方向。不过这种方法对基础数据要求较高，需要准确的管网拓扑结构数据以及水力参数作为支撑。同时工作人员还得充分考虑管网实际运行中可能出现的各种状况，比如管道堵塞、渗漏等问题，这些因素都会对水力模型的准确性产生影响。只有尽可能全面地考虑到这些实际情况才能让基于水力模型的污染溯源方法发挥出应有的作用，更精准地定位污染源，为后续的污染治理提供有力依据。

结束语：

总而言之，本文对城市内河水质参数动态监测与污染溯源分析，希望通过本文的分析阐述能够为相关人员提供一些帮助，从而助力工作人员更好的开展监测工作。

参考文献：

[1] 王杰 , 张世强 , 黄昌 , 等 . 云南高原湖泊水资源地面遥感监测技术研究 [M]. 中国水利水电出版社 :201805.194.