图1.  水质预警系统中不同监测手段与监测指标数量的关系图。

本文研究了英国百灵达有限公司生产的Palintest 7500在水质预警系统中的技术支撑作用，包括构建全面的水质预警监测指标、SA扫描分析技术实现水质预警技术突破、完善并优化现有水质预警系统，探讨了建立水质预警系统的技术支撑体系新思路，有利于提高国内现有水质预警系统的准确性、可靠性及预警能力。

不断完善水质预警系统的支撑技术是建设先进的环境监测预警体系的一项基础性工程。自1987年德国首次提出“预警水质监测”概念以来，随着监测技术的发展，越来越多的水质指标可以采用自动监测仪器实现实时监测，现在普遍认为水质预警系统中检测水质指标的支撑技术等同于自动监测技术。

为了探索环境资源区域补偿制度下构建更先进的水质预警系统，常州市环境监测中心站投资在水质自动站加装了英国百灵达有限公司生产的Palintest 7500，通过有针对性的专业化设计，将其开发为水质预警系统的重要支撑技术，有利于提高现有水质预警系统的准确性、可靠性及预警能力，探索了建设先进水质预警系统的新思路。

专业化的设计

Palintest 7500的硬件包括分光光度计、SA扫描分析仪、水质预警监测套件等，软件包括水质预警监测技术方案。Palintest 7500与传统的“移动水质实验室”之间既有联系，又有区别（表1）。Palintest 7500保留了“移动水质实验室”的监测技术，又独具特色地开发了SA扫描分析法、水质预警监测套件、SA软件等针对水质预警系统特点的新技术，发展成为能够为水质预警系统提供重要支撑技术的“现场水质实验室”。

表1.  传统的“移动水质实验室”与Palintest 7500的比较

构建全面的水质预警监测指标

构建全面的水质预警监测指标，是实现先进的环境监测预警体系三大基本功能的必然要求。做到全面反映环境质量状况和变化趋势，及时跟踪污染源污染物排放的变化情况，尽可能地准确预警和及时响应各类环境突发事件，满足环境管理需要。但是，现有水质预警系统局限于自动监测技术，仅可以自动、连续地测定几个参数，主要监测项目有水温、pH、溶解氧（DO）、电导率、浊度、高锰酸盐指数、氨氮和总有机碳（TOC）等，选取参数包括必测项目7种和选测项目14种，这些参数不能够全面反映水环境状况。总体来讲，由于缺乏相关部门提出水质预警体系的权威性定义，造成目前普遍认为水质预警系统中检测水质指标的支撑技术等同于自动监测技术。根据建设先进的环境监测预警体系的科学内涵，水质预警体系是按照监测介质划分直接隶属于环境监测预警体系的一个概念，理论上讲，所有适合先进的环境监测预警系统的监测技术都可能应用为水质预警系统的支撑技术，即自动监测、实验室监测、应急监测、遥感监测、生物监测等都可能成为水质预警系统的支撑技术。

Palintest 7500针对水质预警系统的专业化设计，成为构建全面的水质预警监测指标的重要支撑技术，体现在以下几个方面：

1. 监测指标：Palintest 7500能提供109种检测方法，自定义15种检测方法，监测指标包括《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中的全部水质常规指标（最多42项）及部分水质非常规指标（最多64项），它对水质预警监测指标的支撑广度是其他设备无法比拟的。目前，Palintest 7500、自动监测、生物监测三种技术相互结合，共同构建了全面的水质预警监测指标（图1）。

表2.  Palintest 7500对水中游离氯和总氯实现分级预警监测

Palintest 7500不仅全面扩充了水质预警体系监测指标，而且为某些重要参数实现分级预警专门配置了不同的预警监测套件。我们认为，完整的水质预警监测应该分为三级：一级是快速预警监测，适用于判断某污染物浓度是否超过警戒线；二级是确定性预警监测，适用于判断某污染物在警戒线左右的确定浓度；三级是精确权威预警监测，适用于精确测量环境区域补偿因子（江苏省暂定为COD、TP、氨氮）及部分重要参数的浓度，为环境区域补偿制度及突发性水质污染事故的应急监测提供权威性监测数据。考虑到游离氯和总氯是水质安全的重要指标，Palintest 7500配置了三种不同的预警监测套件实现分级预警监测（表2），体现了构建全面水质预警监测指标的深层含义。

2. 监测频率：Palintest 7500监测频率设定为1~2次/月，每种监测指标全年可获得12~24个数据。水质预警系统按日报适时反映自动监测信息，月报、季报、年报或专题报道则增加反映由Palintest 7500提供的监测数据，这些指标能全面反映水环境状况。此外，通过Palintest 7500对某些持续污染指标实施长期监测，几年后每种监测指标将积累大量的数据，这些数据不仅能够反映出污染物变化规律，预判每种污染物的浓度置信水平及异常值，而且可以为自动监测设备选型提供科学依据，避免盲目地在水质预警系统中添置自动监测设备。

图2.  氟化物全年浓度变化趋势图。

我们以Palintest 7500在某水源地水质预警系统中监测氟化物为例，监测频率为1次/15天，全年获得24个数据，绘制氟化物全年浓度变化趋势图（图2），对Palintest 7500在水质预警系统中测量氟化物含量进行统计分析（表3）。

以上分析表明，该水源地水中氟化物浓度置信水平可假定为0.32~1.08mg/L；全年24个监测数据中有2个轻微超过《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）规定的限值1.0 mg/L，占全部监测数据的8.3%。氟化物（F-）是人体必须的微量元素之一，缺氟易患龋齿病。饮水中含氟的适宜浓度为0.5~1.0 mg/L，当长期饮用含氟量高于1.0~1.5 mg/L的水时，易患斑齿病，如水中含氟量高于4.0 mg/L时，可导致氟骨病。总体讲，该水源地水中氟化物含量基本处于饮水的适宜浓度，考虑到有2个监测数据已经轻微超标，超标率分别为3%和8%，进一步加强氟化物监测是必要的。但是，是否需要在该水源地安装氟化物在线分析仪，应该取决于氟化物的来源调查结果。若调查表明该水源地氟化物主要来源于自然环境，其浓度是长期持续、缓慢变化的，则采用Palintest 7500可满足监测要求；若调查表明该水源地上游存在有色冶金、钢铁和铝加工、焦炭、玻璃、陶瓷、电子、电镀、化肥、农药厂的废水及含氟矿物的废水，这些废水中常常含有氟化物，该水源地处于氟化物污染的高风险区域，则必须在水质预警体系中安装氟化物在线分析仪，同时要求相关企业也必须安装氟化物在线分析仪并实现联机，真正发挥水质预警体系的作用。

表3.  Palintest 7500在水质预警系统中测量氟化物含量统计分析结果

3. 投资性价比：构建全面的水质预警系统必须考虑投资性价比。鉴于每种自动监测仪器的价格一般在10万元以上，有些设备甚至高达数百万元，这意味着水质预警系统采用自动监测技术每增加一个监测指标就需要投入10万元以上，若需要构建全面的自动监测指标则需要数千万元的投资，如此昂贵地建设水质预警监测指标是不符合国情的。此外，并非水质预警系统中每一项监测指标都适合采用自动监测技术。针对一些污染程度较轻的水质指标，如对于Hg2+、Pb2+、Cu2+、石油类、挥发酚等浓度始终保持在所需水质标准允许范围内的水体，污染物扩散模式显示即便在瞬时性污染造成的水污染事故中这些指标通常情况下仍然处在无法检出的浓度水平，没有必要周期性反复测定，可适当拉大监测时距，由Palintest 7500提供相关的监测数据。Palintest 7500根据配置不同价格为10~25万元，一般至少能监测数十项水质指标，相对价格昂贵的自动监测设备，Palintest 7500具有非常优越的投资性价比，它使构建全面的水质预警监测指标具有现实意义。