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饮用水水质监测预警技术进展

已有 1529 次阅读 2023-8-7 20:51 |系统分类:论文交流

饮用水水质是关系到人民群众健康和安全的重要问题,随着经济社会的发展和人民生活水平的提高,人们对饮用水水质的要求也越来越高。然而,由于自然因素和人为活动的影响,饮用水源地面临着各种污染风险,如化学污染、微生物污染、放射性污染等,这些污染物可能对饮用水造成不同程度的危害,甚至引发重大公共卫生事件。因此,建立有效的饮用水水质监测预警技术体系,及时发现和处理水质异常和突发事件,保障饮用水源地的安全,是当前我国面临的重要任务。本文将介绍我国近年来在饮用水水质监测预警技术方面的进展和创新。


一、饮用水水质监测预警技术的概念和意义


饮用水水质监测预警技术是指利用各种仪器设备和方法,对饮用水源地的水质进行实时或定期的检测和分析,根据监测数据和标准进行评价和判断,当发现水质异常或超标时,及时发出预警信号,并采取相应的应急措施,以防止或减轻对人体健康和环境的危害。

饮用水水质监测预警技术具有以下意义:

  • 及时掌握饮用水源地的水质状况,了解污染物的种类、来源、分布、变化规律等信息,为制定合理的水源保护措施和供水工艺提供科学依据。

  • 及时发现饮用水源地的水质异常和突发事件,提高应急响应能力,防止或减少污染物对下游供水系统和用户的影响。

  • 及时向公众和相关部门发布饮用水源地的水质信息和预警信息,增强公众对饮用水安全的信心和参与度,促进社会各方的共治共享。


二、饮用水水质监测预警技术的分类和特点


根据监测对象、方法、指标、目的等不同,饮用水水质监测预警技术可以分为以下几类:

  • 常规理化在线监测预警技术:利用各种在线分析仪器,对饮用水源地中常见的理化指标进行连续或间歇性的自动检测,并根据设定的阈值进行预警。这类技术具有操作简便、响应快速、覆盖广泛等特点,是目前最常用的一种监测预警技术。常见的理化指标包括 pH 值、电导率、溶解氧、余氯、浊度、色度、氨氮、总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)等。

  • 微生物在线监测预警技术:利用各种生物传感器或基于流式细胞术的仪器,对饮用水源地中的微生物指标进行实时或近实时的检测,并根据设定的阈值进行预警。这类技术具有灵敏度高、特异性强、可区分活性和非活性微生物等特点,是目前发展较快的一种监测预警技术。常见的微生物指标包括总细菌数、大肠杆菌群、耐热大肠杆菌、蓝藻毒素等。

  • 毒性在线监测预警技术:利用各种生物或类生物材料,对饮用水源地中的毒性效应进行综合评价,并根据设定的阈值进行预警。这类技术具有能反映水质综合毒性、能检测未知污染物、能模拟人体或生态系统受毒影响等特点,是目前发展较新的一种监测预警技术。常见的毒性评价方法包括鱼类呼吸率法、藻类光合作用法、发光细菌法、微生物电极法等 。

  • 污染物在线识别预警技术:利用各种高分辨率的分析仪器,对饮用水源地中的特定污染物进行快速识别和定量,并根据设定的阈值进行预警。这类技术具有能确定污染物的种类和来源、能检测低浓度和难降解污染物等特点,是目前发展较前沿的一种监测预警技术。常见的分析仪器包括气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)等 。


三、饮用水水质监测预警技术的研发与应用


我国在饮用水水质监测预警技术方面正在或者已经取得了一些成果和经验,如:

  • 国家重点研发计划“饮用水水质监测与预警技术”项目,研究成果进一步发展了饮用水水质检测、监测技术,完善了相应的技术标准和规范,形成了“从源头到龙头”的饮用水水质监测数据网络化采集、水质安全评价预警及可视化系统建设的技术方案,建立了城市供水水质督察技术体系,促进了饮用水水质检测关键设备材料的国产化,集成建设并示范应用了国家、省、市三级城市供水水质监测预警系统技术平台。

  • 国家自然科学基金重点项目“基于流式细胞术的饮用水源地微生物在线监测与风险评估”项目,研究成果开发了基于流式细胞术的微生物在线检测仪器和方法,建立了基于多指标的微生物水质评价模型,实现了饮用水源地微生物的实时或近实时监测和风险评估。

  • 国家重点研发计划“饮用水水质自动监测预警设备及致毒物甄别新技术”项目,研究成果开发了基于蛋白纳米活性材料的饮用水毒性物质鉴定方法及生殖和代谢相关人源类器官毒性评估方法,研发了适用于饮用水中慢性毒性表征的高通量蛋白组学快速检测试剂盒及配套检测设备,构建了针对大量常规污染物的自动化实验室水质检测设备以及基于多营养级关键物种多维联动响应的实时在线水质综合毒性生物预警系统,并编写了相关技术标准。


四、饮用水水质监测预警技术的发展趋势和展望


随着科学技术的进步和社会需求的变化,饮用水水质监测预警技术也将不断发展和创新,未来可能出现以下几个方面的趋势和展望:

  • 饮用水水质监测预警技术将更加智能化、网络化、信息化,利用物联网、云计算、大数据、人工智能等技术,实现饮用水源地水质的全面、实时、动态、可视化的监测和预警,提高数据的采集、传输、分析、管理、应用等效率和效果。

  • 饮用水水质监测预警技术将更加综合化、多维化、个性化,利用多种仪器设备和方法,对饮用水源地水质进行多层次、多角度、多尺度的检测和评价,满足不同地区、不同用户、不同目的的需求,提高监测预警的精确度和针对性。

  • 饮用水水质监测预警技术将更加绿色化、低碳化、节能化,利用新型材料、新型能源、新型工艺等技术,降低监测预警过程中对环境和资源的消耗和影响,提高监测预警的可持续性和环保性。


五、总结


本文对饮用水水质监测预警技术的发展趋势和展望进行了简要的介绍和分析,希望能够对科研工作者有所帮助和启发。饮用水水质监测预警技术是保障饮用水安全和人体健康的重要手段,也是符合国际趋势和国内需求的必然选择。应该积极关注和支持这一领域的研究和创新。




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