水环境监测及水污染防治研究

倪 莎

（镇江市丹阳生态环境监测站，江苏 镇江 212300）

引言

水是人类生存的根本，也是社会经济发展的重要支撑。然而，随着人类经济的发展，水资源的污染问题日益突出，给人类的健康和生存环境带来了严重威胁。近年来，各国政府和社会各界纷纷加强了对水资源的保护，水环境监测及水污染防治研究变得尤为重要。本文将综述当前水环境监测及水污染防治研究的进展，以期为水资源保护提供参考和借鉴。

1 水环境监测技术

1.1 传感器技术

传感器技术是目前应用最广泛的水环境监测技术之一。传感器是一种能够将物理或化学量转换成电信号并传递给电子设备的器件。在水环境监测中，传感器技术可以实时监测水体中的各项指标，如水温、溶氧量、pH值、浊度等，从而对水体环境的变化进行及时监测和控制。目前，常用的传感器技术包括光学传感器、电化学传感器、声学传感器等。首先，光学传感器是基于光学原理的一种传感器技术。光学传感器可以通过光的散射和吸收来监测水体中的浊度、色度等指标。此外，光学传感器还可以用于监测水体中的叶绿素、藻类等生物指标。光学传感器具有高灵敏度、高准确性、快速响应等优点，能够实现对水体环境的实时监测；其次，电化学传感器是基于电化学原理的一种传感器技术。电化学传感器可以通过电化学反应来监测水体中的溶解氧、pH值、电导率等指标。电化学传感器具有高灵敏度、高准确性、抗干扰能力强等特点，能够实现对水体中微量物质的监测；再次，声学传感器是基于声学原理的一种传感器技术。声学传感器可以利用声波的传播特性来监测水体中的流速、水位等指标。声学传感器具有非接触式监测、适用于复杂环境等优点，能够实现对水体环境的高精度监测。最后，传感器技术在水环境监测中的应用不断发展，新型传感器技术也不断涌现。例如，纳米传感器、DNA传感器等技术都有望在水环境监测中得到应用。传感器技术的发展将为水资源保护提供更加可靠、高效的技术支持[1]。

1.2 遥感技术

遥感技术是一种通过对地球表面进行探测和监测的技术，可以利用遥感卫星或飞机等航空器对水体的水质、水量、水流等进行精确监测，如图1所示。目前，常用的遥感技术包括微波遥感、红外遥感、激光雷达遥感等。首先，微波遥感技术是利用微波辐射对水体的水量、水流等进行监测的技术。微波遥感技术可以穿透云层和水汽，实现对水体的全天候监测。此外，微波遥感技术还可以对水体中的叶绿素、溶解有机物等进行监测；其次，红外遥感技术是利用红外辐射对水体的温度、水质等进行监测的技术。红外遥感技术可以通过监测水体表面的温度来推算水体中的水温、水质等指标。此外，红外遥感技术还可以用于监测水体中的浮游植物、溶解有机物等；再次，激光雷达遥感技术是利用激光雷达对水体的水深、水体结构等进行监测的技术。激光雷达遥感技术可以高精度地测量水体的深度、水位等指标。此外，激光雷达遥感技术还可以用于监测水体中的底质、河床等。总之，遥感技术在水资源管理和保护中具有重要的应用价值。遥感技术可以实现对大范围水体环境的高效监测，对水污染防治、水资源开发利用等方面提供重要支持。随着遥感技术的不断发展，其应用范围将更加广泛，为水资源保护和管理提供更加全面、精确的技术支持。

图1 遥感技术水污染监测

1.3 水质分析技术

水质分析技术是通过对水体中的物理、化学、生物等指标进行分析，来评价水体水质状况的技术。常见的水质分析技术包括化学分析、生物学分析、物理学分析等。首先，化学分析是评价水体水质状况的重要手段之一。化学分析可以通过对水体中的溶解物质、微量元素、无机盐等指标进行分析，来评价水体的水质状况。常见的化学分析技术包括原子吸收光谱、电化学分析、荧光光谱等；其次，生物学分析是评价水体生态状况的重要手段之一。生物学分析可以通过对水体中的浮游植物、底栖动物、鱼类等进行监测和分析，来评价水体生态系统的状况。常见的生物学分析技术包括定量PCR技术、蛋白质电泳技术、生物标志物技术等；再次，物理学分析是评价水体物理状况的重要手段之一。物理学分析可以通过对水体中的温度、水位、流速等指标进行测量和分析，来评价水体的物理状况。常见的物理学分析技术包括水位计、流速计、水温计等。总之，水质分析技术在水资源管理和保护中具有重要的应用价值。通过对水体的监测和分析，可以及时发现和解决水污染、水资源利用等问题，保障水资源的可持续利用。随着技术的不断进步和发展，水质分析技术将为水资源保护和管理提供更加全面、精确的技术支持[2]。

1.4 水文测量技术

水文测量技术是通过对水文要素的测量，来评价水体的水量、水流等情况的技术。常见的水文测量技术包括水位测量、流量测量、径流量测量等。首先，水位测量是评价水体水量情况的重要手段之一。水位测量可以通过对水体的水位变化进行监测和分析，来评价水体的水量变化情况。常见的水位测量技术包括浮子式水位计、压力式水位计、超声波水位计等；其次，流量测量是评价水体水流情况的重要手段之一。流量测量可以通过对水流速度和横截面积进行测量和计算，来评价水体的流量情况。常见的流量测量技术包括流速计、浮子式流量计、压力式流量计等；最后，径流量测量是评价水体径流情况的重要手段之一。径流量测量可以通过对径流流量进行测量和计算，来评价水体径流的情况。常见的径流量测量技术包括水文测站法、降雨径流模型法、水文模型法等。总之，水文测量技术在水资源管理和保护中具有重要的应用价值。通过对水文要素的监测和分析，可以及时发现和解决水资源利用、水灾害等问题，保障水资源的可持续利用。随着技术的不断进步和发展，水文测量技术将为水资源保护和管理提供更加全面、精确的技术支持。

2 水污染防治技术

2.1 物理方法

物理方法是一种常用的水污染防治技术，主要包括沉淀、过滤、吸附等手段。这些方法通过物理过程，将水体中的污染物去除或分离出来，从而达到净化水体的目的。首先，沉淀是一种常见的物理方法，它是通过重力作用，将水体中的污染物沉淀到水体底部，从而去除水体中的污染物。沉淀技术一般适用于大颗粒污染物的去除，如泥沙、悬浮颗粒等。常见的沉淀技术包括沉淀池、沉淀池加药等；其次，过滤是一种常见的物理方法，它是通过过滤材料，将水体中的污染物过滤掉，从而净化水体。过滤技术一般适用于小颗粒污染物的去除，如微生物、悬浮颗粒等。常见的过滤技术包括沙滤器、活性炭过滤器、纤维素过滤器等；最后，吸附也是一种常见的物理方法，它是通过吸附材料，将水体中的污染物吸附到材料表面，从而去除水体中的污染物。吸附技术一般适用于有机物、重金属等污染物的去除。常见的吸附技术包括活性炭吸附、离子交换树脂吸附等。物理方法在水污染防治中具有广泛的应用价值。其不仅可以单独使用，也可以与其他技术相结合，提高水质净化的效果和质量。随着技术的不断进步和发展，物理方法在水污染防治中的应用将变得更加广泛和有效[3]。

2.2 化学方法

化学方法是一种常用的水污染防治技术，主要包括氧化、还原、中和等手段。这些方法通过化学反应，将水体中的污染物转化为无害物质，从而达到净化水体的目的。首先，氧化是一种常见的化学方法，它是通过氧化剂将污染物氧化成无害物质，从而达到去除水体中污染物的目的。氧化技术一般适用于有机物、异味物质等污染物的去除。常见的氧化技术包括高级氧化技术、臭氧氧化技术、过氧化氢氧化技术等；其次，还原是一种常见的化学方法，它是通过还原剂将污染物还原成无害物质，从而达到去除水体中污染物的目的。还原技术一般适用于重金属等污染物的去除。常见的还原技术包括硫化技术、还原铁技术等；再次，中和是一种常见的化学方法，它是通过将酸性或碱性的污染物与中和剂反应，使其中和成中性物质，从而去除水体中的污染物。中和技术一般适用于酸性或碱性污染物的去除。常见的中和技术包括石灰中和技术、氢氧化钠中和技术等。化学方法在水污染防治中具有广泛的应用价值，其不仅可以单独使用，也可以与其他技术相结合，提高水质净化的效果和质量。随着技术的不断进步和发展，化学方法在水污染防治中的应用将变得更加广泛和有效。

2.3 生物方法

生物方法是一种常用的水污染防治技术，主要包括微生物处理、植物处理、生态修复等手段。这些方法利用生物的吸收、转化和降解能力，将水体中的污染物去除或转化为无害物质，从而达到净化水体的目的。首先，微生物处理是一种常见的生物方法，它是利用微生物对污染物的生物降解能力，将污染物降解成无害物质，从而去除水体中的污染物。微生物处理技术一般适用于有机物等污染物的去除。常见的微生物处理技术包括好氧处理、厌氧处理、生物膜反应器等；其次，植物处理是一种常见的生物方法，它是利用植物对污染物的吸收和转化能力，将污染物吸收并转化成无害物质，从而去除水体中的污染物。植物处理技术一般适用于重金属等污染物的去除。常见的植物处理技术包括水生植物处理、陆生植物处理等；最后，生态修复是一种常见的生物方法，它是通过人工干预，恢复水体生态系统的结构和功能，从而改善水体环境。生态修复技术一般适用于河流、湖泊等水生态系统的修复。常见的生态修复技术包括湿地生态修复、人工湿地建设、水生态补偿等。总之，生物方法在水污染防治中具有广泛的应用价值。它们不仅可以单独使用，也可以与其他技术相结合，提高水质净化的效果和质量。随着技术的不断进步和发展，生物方法在水污染防治中的应用将变得更加广泛和有效。

3 水资源管理策略

3.1 水资源的节约与保护

水资源节约与保护是保护水资源的基础，它可以减少水资源的浪费和污染，提高水资源利用效率。当前，常用的水资源节约与保护措施包括加强水资源管理、推广节水技术、实行水价分级等。首先，加强水资源管理是水资源节约与保护的关键。水资源管理包括水资源规划、水资源监测、水资源调度、水资源保护等方面。通过加强水资源管理，可以明确水资源的利用方式和水资源保护目标，提高水资源利用效率和水环境质量；其次，推广节水技术是保护水资源的重要手段。节水技术包括改善用水设备、推广节水灌溉技术、加强水资源回用等方面。通过推广节水技术，可以减少用水量，提高用水效率，降低水资源的浪费；实行水价分级是水资源节约与保护的有效方式。水价分级是指根据用水性质和用水量的不同，设定不同的水价标准。通过实行水价分级，可以激励用户节约用水，降低用水量，提高用水效率。水资源节约与保护是一个长期而复杂的过程，需要政府、企业和社会各界的共同参与和努力。只有通过全社会的努力，才能实现水资源的可持续利用和保护。

3.2 水资源的开发与利用

水资源开发利用是保护水资源的重要手段，它可以满足人类生产和生活的需求，推动经济社会的发展，如图2所示。当前，常用的水资源开发与利用措施包括水资源调配、水资源利用规划、水资源开发工程等。首先，水资源调配是一种重要的水资源开发与利用措施。水资源调配是指通过水资源跨流域调配、水资源多源供应等方式，将水资源有效地分配到各地区、各行业和各用户，满足不同用水需求。通过水资源调配，可以解决地区之间、行业之间水资源短缺和水资源分配不均的问题；其次，水资源利用规划是水资源开发与利用的基础。水资源利用规划是指对水资源进行全面的调查、评估和规划，确定水资源利用的目标、方向、模式和布局。通过水资源利用规划，可以合理规划水资源的开发利用，确保水资源的可持续利用；再次，水资源开发工程是水资源开发与利用的主要手段。水资源开发工程包括水库、引水渠、水电站、灌溉工程等。通过水资源开发工程，可以把水资源有效地利用起来，满足人类生产和生活的需求。水资源开发利用需要遵循科学规划、合理开发、可持续利用的原则，充分考虑水资源的生态和环境保护，保证水资源的可持续利用，只有这样，才能实现水资源的合理开发利用和可持续发展[4]。

图2 水资源利用领域

3.3 水资源的管理法规

水资源管理法规是保护水资源的重要保障，它可以规范水资源的开发和利用行为，保护水资源的安全和可持续利用。当前，常用的水资源管理法规包括水资源管理条例、水污染防治法等。首先，水资源管理条例是目前中国最重要的水资源管理法规之一。该条例于1988年颁布，经过多次修订和完善，已成为中国水资源管理的基本法律。水资源管理条例规定了水资源的保护、开发、利用、节约和管理等方面的具体内容，为水资源管理提供了法律保障。其次，水污染防治法是保护水资源的重要法律之一。该法律于1996年颁布，经过多次修订和完善，已成为中国水污染防治的基本法律。水污染防治法规定了水污染防治的基本原则、管理制度、责任和处罚等方面的具体内容，为保护水资源、防治水污染提供了法律保障。另外，其他相关法规也在水资源管理和保护方面发挥了重要作用。例如，环境保护法、国土资源法、水土保持法等。这些法规为水资源管理提供了法律框架和依据，保障了水资源的安全和可持续利用。总之，制定和实施水资源管理法规需要政府、企业和社会各界的共同参与和努力。只有通过全社会的努力，才能实现水资源的合理开发利用和保护，保障人类生产和生活的需要。

4 结语

综上所述，当前各种水环境监测技术、水污染防治技术和水资源管理策略不断涌现，为水资源保护提供了强有力的支持。但是，仍然需要不断深入研究，探索更加有效的水资源保护措施，为人类健康和环境保护做出更大的贡献。