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【摘 要】随着社会的不断发展和进步，水质监测作为水质管理的基础已愈来愈受到重视。由于水质经常受沿岸污染源的排放、气象条件及季节变化等因素的影响，致使水质的质量是经常变化的。为了了解水质现状，及时反映水质异常变化， 需要建立和完善水质监测系统，才能更好地为总量监测提供可靠的依据。然而在检测的过程中仍会出现一些问题，只有对这些问题进行分析研究才能从根本上解决问题，更好地保护水资源。
【关键词】水质监测；检测方法；常见问题
前言
由于水质经常受沿岸污染源的排放、气象条件及季节变化等因素的影响，致使水质的质量是经常变化的。而在水质检测的过程中通常是采集野外水样放在实验器具里，然后带回实验室进行物理化学实验法处理。通过这种手段获取的实验分析，不能及时、准确地获得水质不断变化的动态数据，且有对水质污染进行跟踪和高密度监测能力较弱等缺陷。只有对这些问题进行分析研究才能从根本上解决问题，更好地保护水资源。
一、水质监测技术的发展历程
早期的水质监测方式，是采集野外水样放在实验器具里，然后带回实验室进行物理化学实验法进行处理。这种非常传统的采样手段，称为人工“定点瞬时”取样法，通过这种手段获取的实验水样，带回实验室后再进行实验分析，不能及时、准确地获得水质不断变化的动态数据，且有对水质污染进行跟踪和高密度监测能力较弱等缺陷。
随着自动化仪器仪表技术的进步，其在水质监测应用领域的优势也日趋得到认可。将水质监测仪器仪表安装在所监测水域，形成地理位置固定的水质监测站。水质自动监测仪器日常运行维护工作由地方环境监测站负责托管，这种托管模式的弊端在实际应用过程中很明显，因为其运行维护过程中还有很大部分与人为因素有关，如托管监测站的人员责任心不够强、专业科技水平参差不齐，以及管理经费存在不足等，均会影响整个监测系统性能。此外，其监测点少且位置固定，且彼此不能自动交换信息，难以应对突发性状况。
二、常用水质检测方法
1、物理光学分析法，是根据物质的光学性质建立的，利用光电转换原理，通过电子器件测定“光辐射与物质相互作用”之后的辐射强度等光学特性，进行物质的定性和定量分析。主要是分光度法。在可见光区称比色法，在紫外和红外光区分别称为紫外和红外分光光度法。此外，还有原子吸收法、发射光谱法及荧光分析法等。利用物理光学分析法的优点是：自动化程度高、分析速度快，监测精度也很高；缺点是光学仪器成本高，因此监测仪的价格昂贵，一般只作为实验室人员进行化学试剂滴定实验的辅助仪器。
2、电化学传感器测量法，是根据物质的电化学性质所建立的，以测量某一化学体系或试样的电响应为理论基础的一类分析方法。传感器的感知模块获得毫伏级信号，然后对感知信号通过滤波放大及 A/D 转换，传输到传感器的嵌入式系统控制器进行处理。此类传感器按照其输出信号的不同可以分为电位型、电流型和电导型。电化学传感器测量法的优点是此类传感器成本低，因此比较适合大规模投入使用；缺点是其检测的精度不高，传感器的感知功能模块以及其内部功能电路均易受外界噪声影响。
3、遥感图像分析法，是利用遥感技术监测水体在空间和时间上的分布及变化情况，通过图像分析发现一些常规监测方法难以揭示的污染源和污染物迁移特征，其原理是通过分析水体吸收和散射太阳辐射能形成的光谱特性与水质指标浓度之间的关系。这种检测方法具有检测范围广、速度快、成本低，以及便于长期动态监测的优势；但是水质遥感检测的科学原理限制其只能对水体的浑浊度、透明度、悬浮物浓度，以及浮游植物，有很好的检测效果，而对于水体中的溶解性有机物、化学性指标（如溶解氧 DO、化学需氧量 COD、氨氮 NH3-N 等），遥感检测技术还很不成熟，而这些指标却是引起赤潮、水华等水质灾害的诱因。
三、基于 WSN 的水质监测系统
基于WSN的水质监测系统一般不需要人工参与，而是在传感器节点、无线通信网络、远程数据服务器之间彼此协调下进行工作的。其工作系统大致由数据采集、数据传输、数据处理三部分组成。因此，研究基于 WSN 的水质监测系统应包括以下几个方面。
1、传感器节点的结构组成
在监测区域水体中安置的节点，要求成本低、功耗小、寿命长，因为传感器节点内存小、计算控制能力弱、电池能量有限；且只有成本低才能布放大量的传感器节点增强网络的健壮性。
2、无线通信方式
不同于陆地上使用无线电波的无线自组织网络，水下道存在传输延迟比较大、可用带宽较低、抗干扰能力弱等问题，这对水下 WSN的研究设计与应用行成很大的障碍。水面节点则需要通过 GPRS/3G 等通信方式，将从水下节点接收到的数据，以中继方式发送到陆上远程数据管理中心（后台）。
3、监测网络拓扑结构与路由算法
设计监测区域网络时，因为水下传感器节点只能通过水声通信方式将数据发送到水面节点，为保证通信信道质量，通信距离不能太长，而且由于监测区域范围较大，因此要求水下无线传感器网络采用多跳短距离的通信方式构建网络拓扑，相应的路由算法则需要多跳路由算法。在设计网络路由算法时，应该在能量消耗、传输延迟、系统可靠性等多方面综合考虑，设计出可靠的具有容错能力的路由算法对于水声通信是非常重要的。
4、数据分析与处理的方法
基于 WSN 的水质监测网络，从应用层次角度看，其仅关心被测区域特定参数的监测值，而不关心水下传感器网络中具体某个传感器节点的监测数据，也不关心这些数据的传输过程，因而在数据传输过程中，将监测数据提供给用户使用前，可以对数据进行必要的处理，能够减少网络中的数据传输量、提高监測状态的可信度。
四、水质检测中常见的问题
由于污染水质的污染物种类繁多，成分复杂，干扰严重，经常需要前处理操作，所以对水质监测一般要比对空气质量监测困难得多。通过研究我们认为在水质检测中有如下几个问题需要及时注意。
1、检测人员的专业素质不高，以及在采样时不能严格要求自己，忽略手套和工作服的作用，给自身的安全也造成一定的影响。因此，应加强监测人员业务培训，努力提高监测人员的专业技术素质，以适应环境监测工作的新要求
2、检测站的布设不太合理。由于水质监测站是一项一次性投资大且数据量大，运行维护费用较高的工程，所以在布置站点时应考虑多方面的因素，尽量选在流域或省界断面以及水质变化幅度较大的重要取水口，这样便于污染物总量控制的需求和供水安全调度，使检测的数据更加的准确有效。
3、随着科技的发展，水质自动监测仪器的出现，虽然大大的减轻的检测人员的工作量，但这些仪器仍有不足之处，需要检测人员现场取样回实验室进行分析，以确保检测数据的真实性。故现场取样回实验室分析仍然是一种必要的补充，而不能完全被自动监测取代。这是所有检测人员应注意的问题。
五、结论
综上所述，多年来由于人员、技术和经济水平的限制，水质监测系统在我国发展较慢。因此，建立和完善水质监测系统对我国的环境检测具有重要意义。所以广大的检测人员要不断努力，以提高自身素质，只有这样才能真正的使我国环境检测迈向新的台阶。
参考文献：
[1]赵庆.浅谈水污染源在线监测系统的标准化建设[J]干旱环境监测2013，3.
[2]郭兴盛.水质监测自动化环保系统的构建探讨[J]电子技术与软件工程2013，21.
[3]黎洪松，刘俊.水质检测传感器研究的新进展[J]传感器与微系统2012，31.
【关键词】水质监测；检测方法；常见问题
前言
由于水质经常受沿岸污染源的排放、气象条件及季节变化等因素的影响，致使水质的质量是经常变化的。而在水质检测的过程中通常是采集野外水样放在实验器具里，然后带回实验室进行物理化学实验法处理。通过这种手段获取的实验分析，不能及时、准确地获得水质不断变化的动态数据，且有对水质污染进行跟踪和高密度监测能力较弱等缺陷。只有对这些问题进行分析研究才能从根本上解决问题，更好地保护水资源。
一、水质监测技术的发展历程
早期的水质监测方式，是采集野外水样放在实验器具里，然后带回实验室进行物理化学实验法进行处理。这种非常传统的采样手段，称为人工“定点瞬时”取样法，通过这种手段获取的实验水样，带回实验室后再进行实验分析，不能及时、准确地获得水质不断变化的动态数据，且有对水质污染进行跟踪和高密度监测能力较弱等缺陷。
随着自动化仪器仪表技术的进步，其在水质监测应用领域的优势也日趋得到认可。将水质监测仪器仪表安装在所监测水域，形成地理位置固定的水质监测站。水质自动监测仪器日常运行维护工作由地方环境监测站负责托管，这种托管模式的弊端在实际应用过程中很明显，因为其运行维护过程中还有很大部分与人为因素有关，如托管监测站的人员责任心不够强、专业科技水平参差不齐，以及管理经费存在不足等，均会影响整个监测系统性能。此外，其监测点少且位置固定，且彼此不能自动交换信息，难以应对突发性状况。
二、常用水质检测方法
1、物理光学分析法，是根据物质的光学性质建立的，利用光电转换原理，通过电子器件测定“光辐射与物质相互作用”之后的辐射强度等光学特性，进行物质的定性和定量分析。主要是分光度法。在可见光区称比色法，在紫外和红外光区分别称为紫外和红外分光光度法。此外，还有原子吸收法、发射光谱法及荧光分析法等。利用物理光学分析法的优点是：自动化程度高、分析速度快，监测精度也很高；缺点是光学仪器成本高，因此监测仪的价格昂贵，一般只作为实验室人员进行化学试剂滴定实验的辅助仪器。
2、电化学传感器测量法，是根据物质的电化学性质所建立的，以测量某一化学体系或试样的电响应为理论基础的一类分析方法。传感器的感知模块获得毫伏级信号，然后对感知信号通过滤波放大及 A/D 转换，传输到传感器的嵌入式系统控制器进行处理。此类传感器按照其输出信号的不同可以分为电位型、电流型和电导型。电化学传感器测量法的优点是此类传感器成本低，因此比较适合大规模投入使用；缺点是其检测的精度不高，传感器的感知功能模块以及其内部功能电路均易受外界噪声影响。
3、遥感图像分析法，是利用遥感技术监测水体在空间和时间上的分布及变化情况，通过图像分析发现一些常规监测方法难以揭示的污染源和污染物迁移特征，其原理是通过分析水体吸收和散射太阳辐射能形成的光谱特性与水质指标浓度之间的关系。这种检测方法具有检测范围广、速度快、成本低，以及便于长期动态监测的优势；但是水质遥感检测的科学原理限制其只能对水体的浑浊度、透明度、悬浮物浓度，以及浮游植物，有很好的检测效果，而对于水体中的溶解性有机物、化学性指标（如溶解氧 DO、化学需氧量 COD、氨氮 NH3-N 等），遥感检测技术还很不成熟，而这些指标却是引起赤潮、水华等水质灾害的诱因。
三、基于 WSN 的水质监测系统
基于WSN的水质监测系统一般不需要人工参与，而是在传感器节点、无线通信网络、远程数据服务器之间彼此协调下进行工作的。其工作系统大致由数据采集、数据传输、数据处理三部分组成。因此，研究基于 WSN 的水质监测系统应包括以下几个方面。
1、传感器节点的结构组成
在监测区域水体中安置的节点，要求成本低、功耗小、寿命长，因为传感器节点内存小、计算控制能力弱、电池能量有限；且只有成本低才能布放大量的传感器节点增强网络的健壮性。
2、无线通信方式
不同于陆地上使用无线电波的无线自组织网络，水下道存在传输延迟比较大、可用带宽较低、抗干扰能力弱等问题，这对水下 WSN的研究设计与应用行成很大的障碍。水面节点则需要通过 GPRS/3G 等通信方式，将从水下节点接收到的数据，以中继方式发送到陆上远程数据管理中心（后台）。
3、监测网络拓扑结构与路由算法
设计监测区域网络时，因为水下传感器节点只能通过水声通信方式将数据发送到水面节点，为保证通信信道质量，通信距离不能太长，而且由于监测区域范围较大，因此要求水下无线传感器网络采用多跳短距离的通信方式构建网络拓扑，相应的路由算法则需要多跳路由算法。在设计网络路由算法时，应该在能量消耗、传输延迟、系统可靠性等多方面综合考虑，设计出可靠的具有容错能力的路由算法对于水声通信是非常重要的。
4、数据分析与处理的方法
基于 WSN 的水质监测网络，从应用层次角度看，其仅关心被测区域特定参数的监测值，而不关心水下传感器网络中具体某个传感器节点的监测数据，也不关心这些数据的传输过程，因而在数据传输过程中，将监测数据提供给用户使用前，可以对数据进行必要的处理，能够减少网络中的数据传输量、提高监測状态的可信度。
四、水质检测中常见的问题
由于污染水质的污染物种类繁多，成分复杂，干扰严重，经常需要前处理操作，所以对水质监测一般要比对空气质量监测困难得多。通过研究我们认为在水质检测中有如下几个问题需要及时注意。
1、检测人员的专业素质不高，以及在采样时不能严格要求自己，忽略手套和工作服的作用，给自身的安全也造成一定的影响。因此，应加强监测人员业务培训，努力提高监测人员的专业技术素质，以适应环境监测工作的新要求
2、检测站的布设不太合理。由于水质监测站是一项一次性投资大且数据量大，运行维护费用较高的工程，所以在布置站点时应考虑多方面的因素，尽量选在流域或省界断面以及水质变化幅度较大的重要取水口，这样便于污染物总量控制的需求和供水安全调度，使检测的数据更加的准确有效。
3、随着科技的发展，水质自动监测仪器的出现，虽然大大的减轻的检测人员的工作量，但这些仪器仍有不足之处，需要检测人员现场取样回实验室进行分析，以确保检测数据的真实性。故现场取样回实验室分析仍然是一种必要的补充，而不能完全被自动监测取代。这是所有检测人员应注意的问题。
五、结论
综上所述，多年来由于人员、技术和经济水平的限制，水质监测系统在我国发展较慢。因此，建立和完善水质监测系统对我国的环境检测具有重要意义。所以广大的检测人员要不断努力，以提高自身素质，只有这样才能真正的使我国环境检测迈向新的台阶。
参考文献：
[1]赵庆.浅谈水污染源在线监测系统的标准化建设[J]干旱环境监测2013，3.
[2]郭兴盛.水质监测自动化环保系统的构建探讨[J]电子技术与软件工程2013，21.
[3]黎洪松，刘俊.水质检测传感器研究的新进展[J]传感器与微系统2012，31.