水质自动监测与常规监测结果对比分析

为了系统研究水质自动监测数据与常规监测数据间差异问题,选取15个运行多年的国家地表水水质自动监测站,对p H、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))、氨氮(NH_3-N)及总磷(TP)5项监测指标开展了站房外常规监测、站房内常规监测与自动监测的对比实验研究。通过分析监测结果之间相对误差、相对偏差、水质类别变化发现,站房内常规监测、站房外常规监测与自动监测结果之间误差较小;同时通过误差统计分析及直方图分析发现,地表水水质自动监测系统监测结果与站房外常规监测结果之间误差整体属于随机误差(偶然误差)。研究得到了水质自动监测与常规监测数据一致可比的结论,为水质自动监测数据的应用提供了实验基础。

不同水体中地表水氨氮在线监测仪准确性研究

针对低浓度、较高浓度两种实际水体,分别选择氨气敏电极法(简称电极法)、纳氏试剂分光光度法及水杨酸-次氯酸盐分光光度法(简称水杨酸法)3种不同原理水质氨氮在线监测仪,通过标准物质核查、实际水体比对、加标回收测试及长时间连续在线监测4个方面对监测数据准确性进行比较分析。结果表明:(1)电极法在低浓度水体中监测结果准确性不足,低浓度标准物质核查合格率仅为46.20%,测试结果与真值差异显著(T检验),连续在线测试的氨氮大于0.15 mg/L(《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅱ类标准(0.15mg/L<氨氮≤0.5mg/L)),远高于真值(约0.03mg/L);其余两种方法表现良好。(2)水杨酸法在较高浓度水体中受到干扰,连续在线监测结果偏低,初步分析与加装前处理过滤装置有关,其准确性还需进一步研究;其余两种方法表现良好。

地表水高锰酸盐指数自动监测仪差异性研究

针对地表水高锰酸盐指数自动监测仪质量控制合格率偏低及样品和试剂消耗量大的问题,分别选择3种国产及3种进口的不同型号监测仪,通过工艺比较、性能测试、低浓度及较高浓度实际水体环境下的质量控制测试及长时间连续在线监测4个方面进行差异性研究。结果表明：不同仪器采用不同工艺,影响标准物质核查结果及运行维护成本和便捷性;不同仪器性能测试结果基本符合要求;不同仪器质量控制合格率差异显著,标准物质核查合格率（低浓度的为32%~57%,高浓度的为44%~80%）低于实际水体比对（低浓度实际水体为66%~79%,较高浓度实际水体为71%~100%）,国产仪器质量控制合格率与进口仪器整体相当;不同仪器连续在线监测数据有效率及相对偏差±20%内的数据量占比差异显著,而国产仪器与进口仪器在这2个方面整体差异较小。

北京市城市河道水体黑臭分级评价研究

基于水体黑臭感官指标及水质监测数据,构建了北京市水体黑臭监测指标体系,采用多元线性回归,建立了黑臭分级评价方法。通过理论值计算与实际监测数值代入计算两方面验证了该方法,发现该方法比国家制定的黑臭水体评价方法略严,比地表水环境质量劣Ⅴ3类及劣Ⅴ4类标准稍松。将该方法应用于案例研究中发现,2013年北京市城市黑臭水体共有40条段。以长度计,空间上按水系划分主要分布于北运河水系(73.2%);按行政区划分,主要布于郊区(69.0%),且主要位于城市下游排水河道中。以时间计,枯水期黑臭最严重,丰水期次之,平水期最轻微。

北京市城市河道水体发臭分级评价方法

基于北京市城市河道水体发臭大量感官数据及水质监测数据,采用多元线性回归及有序Logistic回归建立北京市水体发臭回归模型.研究发现多元线性回归法与有序Logistic回归法整体准确率相似(78%—80%),但发臭评价准确率明显高于后者,更适合作为水体发臭回归方法进行评价.将该方法应用于北京市地表水发臭分级评价中,筛选确定了适合做水体发臭回归自变量的监测指标,发现溶解氧及氨氮起主要作用,对水体发臭贡献率约95%;有机类指标对解释水体发臭效果显著程度从大到小依次为:高锰酸盐指数>五日生化需氧量>化学需氧量,由于五日生化需氧量分析时间长、高锰酸盐指数多用于Ⅰ—Ⅲ类水体监测、化学需氧量是水环境污染物总量控制的关键指标,综合考虑建议采用化学需氧量为回归自变量;总磷不适合作为北京市城市河道水体发臭回归自变量.对2012年北京市部分城市河道水体发臭情况进行分析,结果发现本标准用于评价发臭程度与国家颁布的黑臭标准的评价结果吻合程度为95.6%,通过选取典型发臭水体进行分级评价,再次验证了该评价方法可行.

北京市城市河道水体发黑分级评价方法

基于多元线性回归对北京市城市河道水体发黑感官数据及水质监测数据进行分析.通过比较与筛选发现,水色稀释倍数适合作为表征北京市城市河道水体发黑因变量,而溶解氧、化学需氧量、氨氮、总磷及总铁适合作为自变量,其中溶解氧、化学需氧量及总铁为主要因素.基于5项水质指标提出了北京市城市河道水体发黑分级评价方法,从非发黑到重度发黑共分4级,通过比较发现两个回归模型模拟计算结果与水色稀释倍数观测值大致相当.该评价方法首次将有机类污染指标同水中总铁结合,量化了北京市城市河道水体发黑程度,为未来"一河一策,消除黑臭"提供思路.

基于氨氮实测结果的水质自动监测系统数据质量分析

为提高水质自动监测数据质量,在地表水水质自动监测系统实际监测运行环境中,基于统计分析方法,探讨水质自动监测日常运行维护质控手段对运行维护质量监督考核结果的影响,探索提高水质自动监测质控考核结果合格率的运行维护质控技术要求。结果表明:零点漂移检查、量程/跨度漂移检查对水质自动监测质控考核结果虽无显著影响,但却是保障水质自动监测数据质量的基础;水质自动监测仪标准物质核查结果相对误差的合格判定标准由±10%加严至±6%时,水质自动监测仪标准物质核查、实际水体样品比对测试、实际水体样品加标回收率测试及盲样考核结果的合格率均显著提升;标准物质核查合格率由74.6%~77.9%提升为98.4%~100%,实际水体样品比对测试的合格率由62.5%提升为75.9%,实际水体样品加标回收率测试的合格率由75.0%提升为87.5%~100%,盲样考核合格率由75.0%提升为100%;标准物质核查及实际水体样品比对测试相对误差均不服从正态分布,且数据分布为正偏态分布;实验所用水质自动监测仪器可能存在负偏离的系统误差,手工比对实验环节对实际水体样品比对测试结果也可能存在一定干扰。综合上述结果,在进行水质自动监测仪器设计和选型时,应消除可能的系统偏差;在开展实际水体样品比对测试过程中,应加强对比对实验相关环节的质量监督和检查;在水质自动监测系统运行维护时,应采用更严格的标准物质核查结果相对误差合格判定标准,以提高和保障自动监测数据质量。相关研究成果可为水质自动监测系统运行维护采取的质量控制措施和评价标准的制定提供技术支持。