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(2009ZX07527-001)“水环境质量监测技术方法研究”课题

发布时间:2016-05-19 浏览量:994

充实、提高流域水环境监测技术业务系统,突破新型污染物监测技术瓶颈,创新、构建全国水环境质量监测方法体系平台,有效支撑国家流域水环境管理科学化、规范化

 

 

编者按

国家水专项“水环境质量监测技术方法研究”课题立足我国流域尺度水环境质量监测技术方法的充实、完善和提高,经过3年多的科研攻关,取得显著成果与进展。针对因标准监测方法落后、缺失引起的监测数据可靠性、可比性不高现象,以及由此产生的环境管理决策难题,充实了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)配套监测方法,提高方法灵敏度,构建了流域水环境突发污染事故应急监测技术体系,填补我国水环境应急监测规范空白,夯实了监测业务工作基础。针对我国履行《关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约》和应对环境热点问题需求,创新建立POPs、内分泌干扰物和消毒副产物监测方法,检出限达到国际先进水平,提升了我国水环境监测技术水平,为未来监测业务拓展提供了技术储备。针对因监测资源分散、庞杂引起的利用效率低下、方法重复开发和资源浪费问题,建成了“全国水环境质量监测方法体系平台系统”,囊括国内外现有水环境监测指标、方法和设备等资源万余条,为推动监测资源共享提供重要平台。课题成果在我国环境监测系统得到有效应用,支撑了当前我国流域水环境监测日常、应急监测业务工作开展,满足我国履行国际公约和应对环境热点问题的环境监测技术需求,为真实反映流域水环境质量提供系统、丰富的技术手段,为流域水污染物防治和环境管理部门决策提供重要技术支撑。

一、研究背景

环境监测作为了解和掌握流域水环境质量主要途径和手段,其结果是水体污染控制和环境管理决策的重要依据之一。目前全国环保系统已有2289个监测站,其中地市级站391个,县级站1799个。国家、省级监测站和部分发达城市环境监测站具备了常规监测、有机物监测及应对一般突发性污染事故的能力;95%以上地市站、70%以上县级监测站具备了常规水质指标监测的能力,初步形成了我国流域环境监测网络、技术和管理体系。然而由于以往的研究主要针对一类污染物或一类方法开展,研究相对分散,方法资源缺乏有效整合。此外,随着我国经济水平发展,大量新兴污染物不断出现,监测技术手段落后、覆盖项目不全等问题日益凸显。因此,亟需一套系统、先进、开放的流域水环境质量监测技术体系,真实反映水环境质量状况,支撑水污染控制和管理决策。

针对我国流域水环境质量监测技术需求,水专项基于流域尺度,设置了“水环境质量监测技术方法研究”课题(课题编号:2009ZX07212-001),通过研究充实、完善、提高我国流域水环境监测技术,构建适合我国国情的流域水环境监测技术体系。课题充实了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)配套监测方法,提高方法灵敏度,构建了流域水环境突发污染事故应急监测技术体系,填补我国应急监测规范空白,创新建立POPs、内分泌干扰物和消毒副产物监测方法,提升了我国水环境监测技术水平,建成了“全国水环境质量监测方法体系平台系统”,囊括国内外现有水环境监测指标、方法和设备等资源万余条,为推动监测资源共享提供重要平台。课题成果在我国环境监测系统进行验证和推广,为流域水污染控制和管理提供科学的技术支撑。

二、主要成果

课题立足于我国流域水环境质量监测技术的充实、完善和提高,针对我国水环境监测技术落后、方法缺失、资源分散的现状和流域面积广、水质变化大、经济发展不平衡的特点,在流域水环境质量监测技术发展创新、现有监测资源整合利用等方面成果显著。充实了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)配套监测方法26个,覆盖污染物79种,突破了突发污染事故污染物快速定向筛查和准确定量技术,构建了分层次、有效配置、可分类实施的流域水环境突发污染事故应急监测技术体系,研发出了有机污染物现场快速测试装置并实现产业化,创新了大体积水样富集过滤技术,建立了水中POPs、内分泌干扰物和消毒副产物监测方法,检出达到国际先进水平,开发了涵盖万余条监测资源的“全国水环境质量监测方法体系平台系统”软件,构建了一套适合我国国情的流域水环境质量监测技术体系,共申请国家发明专利4项,授权1项,授权软件著作权1项。为规范我国环境监测业务、从容应对国际污染事件提供了技术支撑,为推动我国监测资源共享提供了重要平台。

成果一:充实了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)配套监测方法,突破了突发污染事故污染物快速定向筛查和准确定量技术,有效提升监测业务工作规范性

针对因标准监测方法落后、缺失引起的监测数据可靠性、可比性不高的现象,以及由此产生的环境管理决策难题,立足日常和应急监测工作需求,充实了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)配套监测方法,构建了流域水环境突发污染事故应急监测技术体系,夯实了监测业务工作基础,为规范全国环境监测工作,提高监测数据可比性、准确性提供技术支撑。

1、充实《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)配套监测方法

《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)是我国水环境日常监测工作开展的基本依据。课题针对标准中普遍存在问题的特定项目(80项)监测方法开展研究,突破样品保存、预处理和分析两大重点环节的关键技术,解决了不同规范样品保存要求不一致、样品预处理方法繁琐、分析方法陈旧、分析效率低下等问题,建立了全覆盖、分层次、经济高效的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)配套监测方法体系。

样品保存方面,比较甄别不同规范要求,优化确定了水环境质量监测数据现场采样技术规范,对照《水质采样样品的保存和管理技术规定》(HJ493-2009)和《水质采样技术指导》(HJ494-2009),提出修订意见,编制完成修订建议稿。样品预处理和分析方面,改进/优化现行标准方法5个,增强方法稳定性和准确性,创新建立监测方法20个,有效提高污染物检出水平,突破多个项目同时测定技术难点,有效提升监测效率,基本实现一种污染物对应多种监测方法,以满足不同条件监测站需求。

监测方法在全国环境监测系统开展适用性验证。验证结果表明,方法适用于各大流域不同水质,能够满足地表水109项日常监测工作需求。

2、搭建流域水环境应急监测技术体系框架

针对突发性水环境污染事故需要快速、准确获得监测结果的需求,突破了污染事故现场和实验室快速定量关键技术,构建分层次、有效配置、可分类实施的环境污染事故快速监测技术体系框架(图1),填补我国应急监测技术规范的空白,为应对环境突发污染事故提供奠定坚实技术基础。

 

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图1流域水环境应急监测技术体系

针对无机污染物,建立了污染事故现场半定量快速筛查方法,用于缩小监测目标范围,为进一步准确定量方法和仪器的选择提供依据;建立了31种污染事故常见无机化合物和11重金属的现场快速定量方法,实现了事故现场快速、准确定量。针对有机污染物,分别建立了成分单一、复杂的挥发性有机污染物快速定性、定量方法,涵盖几十种挥发性有机污染物,适用于污染物未知的污染事故跟踪监测。建立了故事现场水质综合毒性判断方法,实现了水质的毒性和污染范围的初步判断。建立了实验室快速监测方法10个,分析时间较现有标准方法缩短至少一半以上,为污染事故处置争取了大量时间。制定了15种常用现场便携式仪器设备的校准和维护方法,完善了环境污染事故应急监测技术的质控体系。

成果二:创新建立了POPs、内分泌干扰物和消毒副产物监测方法,提升了我国水环境监测技术水平,为未来监测业务拓展提供了技术储备

针对我国履行《关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约》和应对环境热点问题的技术需求,研发出了大体积水样富集、过滤装置,创新建立POPs、内分泌干扰物和消毒副产物监测方法,检出限达到国际先进水平,提升了我国水环境监测技术水平,为未来监测业务拓展提供了技术储备。

1、建立水环境热点污染监测方法

针对内分泌干扰物(如壬基酚类和双酚A等)、消毒副产物(三卤甲烷、卤乙酸、亚氯酸盐、氯酸盐等)和抗生素类三类公众关注度比较高、对人类危害比较大的水环境热点污染物,突破了痕量目标物分析、不同性质组分同时测定两大技术难点,建立适用于地表水、自来水和污水处理厂出等各类实际水样的监测方法,检出限和加标回收率等方法控制指标均与国际先进水平持平。采用此方法首次在我国典型流域开展调查监测,取得三类污染物污染状况的一手数据,为在全国推广三类热点污染物的监测工作提供示范。

2、搭建水环境履约POPs监测技术体系

面向我国履行持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约的技术需求,首次建立了公约首批控制和增列的17类POPs的监测技术体系,分别制定了样品采集、预处理、分析及质量保证与质量控制技术规范,并编制标准规范草案。首次建立了开阔河流、水库和湖泊、地表水、降水、地下水及污水等不同水质的通用采样方法,适用于有机氯农药类POPs、二恶英类POPs和溴代阻燃剂类POPs等多种POPs样品采集,有效提高采样效率。研制了“固液分离过滤-吸附富集联动装置“,解决了样品过滤和吸附富集过程中滤膜易堵塞且耗时费力的问题,提高过滤效率约1.5倍。目前该装置已申请发明专利。建立同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱分析方法,具有较高的灵敏度和较低的检出限,检出水平达到fg级,处于国际领先水平,满足我国履约技术需求。

成果三:搭建我国水环境质量监测方法体系平台,提高监测资源利用效率

课题成果在我国环境监测系统得到有效应用,支撑了当前我国流域水环境监测日常、应急监测业务工作开展,满足我国履行国际公约和应对环境热点问题需求,为真

针对因监测资源分散、庞杂引起的利用效率低下、方法重复开发和资源浪费问题,梳理现有监测信息资源,充实我国日常环境监测业务涉及的监测技术,完善我国环境突发污染事故应急监测技术,提高履行国际公约和应对环境热点问题的技术水平,初步构建了系统、开放、先进的流域水环境质量监测技术体系(见图2),为环境管理部门开展流域水环境的污染控制与治理提供了更为系统、丰富的技术手段。

建成了“全国水环境质量监测方法体系平台系统”,包括3类17个资源库,囊括国内外现有水环境监测指标、方法和设备等资源万余条,从方法选择、试剂选用、仪器选配等方面为地表水环境质量提供技术支持,为推动监测资源共享提供重要平台。

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图2流域水环境监测技术方法体系框架图

三、成果应用

成果一、《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)配套监测方法、水环境应急监测技术体系已应用于全国环境监测业务工作,有效推动了监测业务工作规范化开展

《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)配套监测方法在全国集中式生活饮用水源地监督性监测工作和江苏省环境监测中心、青岛市环境监测中心等监测站的日常监测工作中得到应用,有效规范了全国开展流域水环境质量监测、集中式生活饮用水源地水质监测工作,为进一步提升环境监测数据质量奠定基础,为国家水环境污染物监测、预警、预报提供科技支撑。水环境应急监测技术体系已应用于水体污染事故处理,实现事故现场污染物的快速排查和准确定量,为应急事故的解决提供了重要依据,成功确保了当地市民饮用水安全。

成果二、“全国水环境质量监测方法体系平台系统”已在全国环境监测系统推广应用,有效推动了监测资源共享,提高了监测工作效率

“全国水环境质量监测方法体系平台系统”软件已在吉林省环境监测中心站、重庆市环境监测中心、哈尔滨市环境监测中心站、重庆市江北区环境监测站、重庆市渝中区环境监测站以及重庆市沙坪坝区环境监测站等全国各省级、地市级监测站得到应用,利用多种条目检索、信息关联查询等功能实现了监测信息的快速、准确获取,有效推动了监测资源共享,提高监测工作效率。

应用三、研发了便携式傅立叶红外分析仪测定水中挥发性有机物的前处理装置,实现设备产业化

突破挥发性有机物染污快速定量技术难点,研究发明了GASMET FTIR Dx4020便携式傅立叶红外分析仪测定水中挥发性有机物的前处理装置(附图2),节约前处理时间一半,拓展了该仪器在水和废水中有机污染物检测能力,提高了仪器的使用效率。该装置已经获得国家发明专利授权(授权公告号:CN 102081038 B),目前已与相关开发公司签订产业化合同,进入产业化阶段。


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