當(dāng)前，我國(guó)對(duì)水環(huán)境的保護(hù)由單純的水體化學(xué)污染指標(biāo)控制逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樗�環(huán)境、水生態(tài)、水資源、水安全的統(tǒng)籌治理。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)中起到了關(guān)鍵的基礎(chǔ)性和支撐性作用。水環(huán)境監(jiān)測(cè)不僅能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和評(píng)估水資源質(zhì)量的變化，還能為政策制定者提供必要的支持，使其能夠迅速應(yīng)對(duì)各種水污染事件并采取有效的治理措施。隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)的加深以及科技的快速發(fā)展，水環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)必須不斷創(chuàng)新，以適應(yīng)日益變化的環(huán)境需求。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等新興信息技術(shù)的快速發(fā)展，為水環(huán)境監(jiān)測(cè)的進(jìn)一步提升帶來(lái)了巨大的機(jī)遇，推動(dòng)該領(lǐng)域朝著數(shù)字化和智慧化方向邁進(jìn)。

一、水環(huán)境監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀與問(wèn)題

我國(guó)的水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)始于1973年，并于1974年開(kāi)始獨(dú)立建制。1982年，國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局會(huì)同17個(gè)有關(guān)部門組建了由54個(gè)監(jiān)測(cè)站組成的國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)。在“十四五”期間，全國(guó)布設(shè)了3641個(gè)國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、考核、排名監(jiān)測(cè)斷面。針對(duì)不同的水環(huán)境，提出了具體的監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)體系。

（一）城鎮(zhèn)污水處理廠

經(jīng)過(guò)多年的研究與實(shí)踐，城鎮(zhèn)污水處理廠的進(jìn)出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步�，F(xiàn)代水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)水中的各種污染指標(biāo)，如化學(xué)需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮、總磷等，為污水處理廠的運(yùn)營(yíng)提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，隨著數(shù)據(jù)采集與收集技術(shù)的日益成熟，借助自動(dòng)化、智能化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)污水處理廠各環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保了數(shù)據(jù)的精確性與時(shí)效性。城鎮(zhèn)污水處理廠已經(jīng)形成了一整套相對(duì)完備的管理體系。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，污水處理廠還積極引入先進(jìn)的管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理過(guò)程的精細(xì)化管理，進(jìn)一步提高管理效率和水平。

污水處理廠在應(yīng)對(duì)溢流污染及生化系統(tǒng)運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。溢流污染的處理是污水處理廠運(yùn)營(yíng)中的一大難題，往往在暴雨等極端天氣下，污水流量驟增，超出污水處理廠的處理能力，致使未經(jīng)充分處理的污水直接排放至環(huán)境中，對(duì)水體造成嚴(yán)重污染。針對(duì)此問(wèn)題，污水處理廠需加強(qiáng)預(yù)警機(jī)制建設(shè)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析，提前預(yù)判溢流風(fēng)險(xiǎn)，并采取有效措施予以應(yīng)對(duì)，如增設(shè)調(diào)蓄池、優(yōu)化排水管網(wǎng)布局等。同時(shí)，生化系統(tǒng)運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)是污水處理廠運(yùn)營(yíng)管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。生化處理作為核心工藝，其運(yùn)行效率與穩(wěn)定性直接影響出水水質(zhì)。然而，由于生化系統(tǒng)復(fù)雜多變，易受進(jìn)水水質(zhì)、溫度、pH值等多種因素的影響，監(jiān)測(cè)難度大、調(diào)控不及時(shí)。因此，污水處理廠需引入更先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)與智能化管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生化系統(tǒng)的精準(zhǔn)監(jiān)控與高效調(diào)控，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

（二）排水管網(wǎng)

在城市基礎(chǔ)設(shè)施的智能化升級(jí)中，排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的提升占據(jù)了舉足輕重的地位。近年來(lái)，隨著水位、流量、水質(zhì)等傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷完善，以及數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)日益成熟，排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)工作取得了顯著成效。

傳感器作為排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的“哨兵”，能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地捕捉管道內(nèi)的各種關(guān)鍵參數(shù)。水位傳感器精準(zhǔn)反饋水位變化，為防洪排澇決策提供有力支持；流量傳感器通過(guò)測(cè)量水流速度，揭示排水管網(wǎng)的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)；而水質(zhì)傳感器則實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)指標(biāo)，確保排水質(zhì)量始終符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。這些傳感器的廣泛應(yīng)用，不僅顯著提升了排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，更為城市管理者提供了翔實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)支撐。在數(shù)據(jù)采集與傳輸方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展使得排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸更迅速、準(zhǔn)確。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，傳感器采集到的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳輸至監(jiān)測(cè)中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時(shí)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理也變得更加高效、便捷，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和預(yù)警提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

隨著全球氣候變暖加劇，極端天氣事件頻發(fā)，城市內(nèi)澇已成為許多城市面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，人們發(fā)現(xiàn)既有預(yù)測(cè)預(yù)警技術(shù)手段尚存不足。為了有效應(yīng)對(duì)城市內(nèi)澇，需要依靠更加先進(jìn)的預(yù)測(cè)預(yù)警技術(shù)，并結(jié)合對(duì)歷史數(shù)據(jù)的深度處理和分析。通過(guò)安裝高精度、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的水位、流量和水質(zhì)傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)城市排水管網(wǎng)和關(guān)鍵區(qū)域的水情變化，捕捉微小的水位波動(dòng)和流量變化，為內(nèi)澇防控提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時(shí)，結(jié)合遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）和氣象雷達(dá)等先進(jìn)手段，可以對(duì)城市地表水信息、降雨情況進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能算法，可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和關(guān)聯(lián)分析，揭示出內(nèi)澇與降雨量、排水管網(wǎng)、地形地貌等因素之間的復(fù)雜關(guān)系，為城市內(nèi)澇的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和及時(shí)預(yù)警提供有力支持。

（三）流域水資源監(jiān)測(cè)

流域水資源監(jiān)測(cè)在水資源管理中發(fā)揮著基礎(chǔ)性的作用。該監(jiān)測(cè)工作主要依靠流域內(nèi)的水文觀測(cè)站和遙感技術(shù)來(lái)完成，利用多種技術(shù)可實(shí)時(shí)獲得河流、湖泊和水庫(kù)的水量、水質(zhì)信息。水文監(jiān)控著重于監(jiān)測(cè)降雨、蒸發(fā)和徑流等核心指標(biāo)。當(dāng)前，氣象監(jiān)測(cè)、自動(dòng)雨量計(jì)等技術(shù)都能提供瞬時(shí)氣象數(shù)據(jù)。但在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，裝備不完善、數(shù)據(jù)傳輸困難等問(wèn)題仍是提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率的主要障礙。水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法包括自動(dòng)化監(jiān)測(cè)站、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)及實(shí)驗(yàn)室分析等，這些方法均能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水中的主要污染指標(biāo)，如溶解氧和COD等。

近年來(lái)，源廠聯(lián)網(wǎng)一體化多層次監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它將遙感技術(shù)、自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備及數(shù)據(jù)分析工具有機(jī)地結(jié)合在一起，為流域綜合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供了一種創(chuàng)新解決思路。然而，不同監(jiān)測(cè)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象以及缺乏一致性調(diào)度策略制約著管理效能。今后，智能化、集成化以及動(dòng)態(tài)化將是流域水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

二、水環(huán)境監(jiān)測(cè)面臨的挑戰(zhàn)

目前，我國(guó)的水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)已初步形成一定規(guī)模，為水資源的管理和保護(hù)提供了重要的數(shù)據(jù)支持。建設(shè)人與自然和諧共生的美麗中國(guó)的目標(biāo)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)水平、質(zhì)量和功能提出了更高的要求。目前，水環(huán)境監(jiān)測(cè)主要面臨如下挑戰(zhàn)。

（一）污水處理廠以末端監(jiān)測(cè)為主，缺少全過(guò)程監(jiān)測(cè)

污水處理廠末端監(jiān)控是指在出水口監(jiān)測(cè)COD、氨氮、總磷和總氮等指標(biāo)。這種監(jiān)測(cè)形式能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且便于利用物聯(lián)網(wǎng)的信息化管理手段對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染指標(biāo)是否超標(biāo)，起到監(jiān)督作用，降低對(duì)水環(huán)境、水生態(tài)的影響。然而，末端監(jiān)測(cè)方式在污染防治的主動(dòng)性和系統(tǒng)性上存在不足，難以指導(dǎo)污水處理廠實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行。

全過(guò)程監(jiān)測(cè)是對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、處理過(guò)程及出水水質(zhì)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)處理過(guò)程的監(jiān)管。通過(guò)深度分析與智能化處理，及時(shí)識(shí)別異常情況，提供整改提升方案和科學(xué)決策支持，從而提高管理效率與處理效果。全過(guò)程監(jiān)測(cè)能夠更早地識(shí)別潛在的污染問(wèn)題，進(jìn)而采取預(yù)防措施，避免污染事件或減少污染對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，有助于改變以末端監(jiān)測(cè)為主的現(xiàn)狀。因此，增加全過(guò)程監(jiān)測(cè)的比例，對(duì)于提升我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)性和全面性至關(guān)重要。

（二）主要關(guān)注具體污染指標(biāo)，缺少對(duì)水生態(tài)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)

我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期以來(lái)主要關(guān)注的是具體的污染指標(biāo)，如COD、氨氮、重金屬等。這種監(jiān)測(cè)模式確實(shí)能有效地反映某些特定污染物的濃度變化，為污染控制和環(huán)境治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。然而，這種以單一指標(biāo)為導(dǎo)向的監(jiān)測(cè)方式忽視了水體作為一個(gè)復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的整體健康狀況，難以全面評(píng)估水環(huán)境的生態(tài)功能。

水環(huán)境中，生物群落和生態(tài)過(guò)程對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和健康至關(guān)重要。例如，水體中的生物多樣性、水生植物的生長(zhǎng)狀況、營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)等，都是衡量水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的重要指標(biāo)。目前的水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系對(duì)這些生態(tài)指標(biāo)關(guān)注較少，缺乏系統(tǒng)性的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。因此，未來(lái)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)當(dāng)向更加綜合和生態(tài)化的方向發(fā)展，將污染指標(biāo)與生態(tài)健康指標(biāo)結(jié)合起來(lái)，全面評(píng)估水體的生態(tài)功能和可持續(xù)性。

（三）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)服務(wù)功能單一，缺乏系統(tǒng)性思維

我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)服務(wù)功能較為單一，只側(cè)重于提供某些特定污染物的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或滿足某一類環(huán)境管理需求。然而，水環(huán)境問(wèn)題往往是多因素、多過(guò)程、多空間尺度交織的復(fù)雜問(wèn)題，單一的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或目標(biāo)難以滿足反映水體環(huán)境整體健康狀況的需求。例如，雖然污水處理廠出水重點(diǎn)監(jiān)測(cè)COD、氨氮等指標(biāo)，但是其所含的抗生素抗性基因、菌落結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)受納水體的生態(tài)安全同樣具有重要影響，而這些指標(biāo)往往未被納入監(jiān)測(cè)范圍。

系統(tǒng)性思維則強(qiáng)調(diào)從整體和全局的角度進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理。它要求在監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)中考慮到水體的多功能性和復(fù)雜性，不僅要監(jiān)測(cè)污染物，還要監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分和功能狀態(tài)。此外，系統(tǒng)性思維還要求在監(jiān)測(cè)中綜合考慮空間和時(shí)間維度，既要關(guān)注水體的當(dāng)前狀態(tài)，還要關(guān)注其長(zhǎng)期變化趨勢(shì)以及不同區(qū)域之間的相互影響。

（四）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理利用水平有待提高

盡管我國(guó)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取方面取得了顯著進(jìn)展，但在數(shù)據(jù)的管理、分析和利用方面依然存在水平低、滯后的問(wèn)題。大量數(shù)據(jù)被收集后，往往因數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)不完善、數(shù)據(jù)共享機(jī)制不足、分析手段落后等原因，未能充分發(fā)揮其潛在價(jià)值。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、整理和標(biāo)準(zhǔn)化不足，導(dǎo)致不同地區(qū)、不同機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)格式、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，難以進(jìn)行有效的整合和比較。收集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)往往沒(méi)有被及時(shí)地深度分析，其利用主要停留在簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)和報(bào)告階段。面對(duì)復(fù)雜的環(huán)境問(wèn)題，需要通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)分析技術(shù)，從數(shù)據(jù)中揭示規(guī)律和趨勢(shì)，指導(dǎo)環(huán)境管理和決策。當(dāng)前，這些先進(jìn)技術(shù)在我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用還處于起步階段。

（五）缺乏多介質(zhì)環(huán)境之間污染物遷移轉(zhuǎn)化監(jiān)測(cè)

水環(huán)境中的污染問(wèn)題往往涉及多介質(zhì)環(huán)境（如水體、沉積物、大氣、生物等）之間的相互作用和污染物的遷移轉(zhuǎn)化。忽視這些多介質(zhì)環(huán)境之間的相互關(guān)系，可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)污染源、污染路徑以及污染物最終歸宿的誤判，進(jìn)而影響污染防治措施的有效性。

污染物在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化是一個(gè)涉及多種物理、化學(xué)和生物過(guò)程的復(fù)雜現(xiàn)象。例如，大氣沉降是水中汞污染的重要來(lái)源，如果不把大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和水環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，就難以準(zhǔn)確描述汞污染的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，特別是底泥中的汞含量。只有通過(guò)多介質(zhì)環(huán)境的綜合監(jiān)測(cè)，才能全面了解污染物的遷移路徑、轉(zhuǎn)化機(jī)制和最終歸宿，從而制定出更為科學(xué)有效的污染治理策略。

（六）需加強(qiáng)對(duì)水環(huán)境碳排放水平的監(jiān)測(cè)

隨著全球氣候變化的加劇以及我國(guó)碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略的實(shí)施，碳排放的監(jiān)測(cè)和控制已成為我國(guó)水環(huán)境治理的重點(diǎn)。然而，當(dāng)前我國(guó)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系中，碳排放水平的監(jiān)測(cè)仍然是一個(gè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)。水環(huán)境中的生物地球化學(xué)作用通過(guò)碳的釋放和吸納影響大氣中的溫室氣體濃度。對(duì)碳排放水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠?yàn)樗�環(huán)境治理和管理提供數(shù)據(jù)和理論支撐。例如，傳統(tǒng)的污水末端處理模式在管網(wǎng)輸送和污水處理廠處理階段會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體，對(duì)這些過(guò)程加以監(jiān)測(cè)和識(shí)別，可為我國(guó)污水處理系統(tǒng)的碳減排提供有力支撐。

另外，我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)還存在如下一些問(wèn)題。首先，由于各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平各異，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展水平參差不齊，部分地區(qū)仍依賴傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段，缺乏先進(jìn)的技術(shù)支持。同時(shí)，由于對(duì)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)需求的快速增長(zhǎng)，相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)和培訓(xùn)未能及時(shí)跟上，導(dǎo)致在具體監(jiān)測(cè)及分析過(guò)程中缺乏足夠的專業(yè)知識(shí)和技能。其次，盡管建設(shè)了大量監(jiān)測(cè)站，但不同地區(qū)、不同部門的數(shù)據(jù)質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)可能存在差異，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致，難以形成統(tǒng)一的、具有可比性的監(jiān)測(cè)結(jié)果。一些偏遠(yuǎn)地區(qū)和農(nóng)村的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)較少，監(jiān)測(cè)覆蓋面明顯不足。再次，某些新污染物（如微塑料、藥物殘留等）和生物多樣性監(jiān)測(cè)仍較為薄弱。當(dāng)前的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)往往側(cè)重于單項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，缺乏對(duì)系統(tǒng)性、綜合性問(wèn)題的分析能力，難以有效支持生態(tài)環(huán)境管理決策。

三、水環(huán)境監(jiān)測(cè)未來(lái)發(fā)展展望與策略

大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)的涌現(xiàn)為水環(huán)境監(jiān)測(cè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大機(jī)遇。這些新興技術(shù)的深度融合，必將推動(dòng)水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破。未來(lái)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)應(yīng)聚焦于以下幾個(gè)方面。

（一）統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定

隨著傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)正致力于制定統(tǒng)一的傳感器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以確保在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中使用的設(shè)備具備一致的性能與可靠性。這一措施旨在提升數(shù)據(jù)的可比性和可重復(fù)性，確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的科學(xué)性。同時(shí)，針對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，將建立一套完善的質(zhì)量管理體系，該體系將包括技術(shù)審核、數(shù)據(jù)驗(yàn)證、結(jié)果評(píng)估等內(nèi)容，確保數(shù)據(jù)采集、分析和報(bào)告的精確性與可信度。這些舉措共同為提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可信性奠定了基礎(chǔ)。

（二）利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，結(jié)合歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建立一個(gè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，以便于進(jìn)行長(zhǎng)期的趨勢(shì)分析與評(píng)估

這種方式不僅能夠揭示水環(huán)境系統(tǒng)的變化規(guī)律，而且可為決策制定過(guò)程提供支持。通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬水環(huán)境系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，這一重要步驟將為決策者制定更加科學(xué)的水資源管理策略提供幫助，從而實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。此外，設(shè)立常態(tài)化監(jiān)測(cè)機(jī)制，全面覆蓋主要河流、水庫(kù)、湖泊等水體，形成長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)機(jī)制。這一機(jī)制能夠防止監(jiān)測(cè)工作受短期突發(fā)環(huán)境事件的影響而中斷，通過(guò)持續(xù)的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)及時(shí)的響應(yīng)與干預(yù)，為長(zhǎng)效化的水質(zhì)管理策略提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（三）通過(guò)人工智能技術(shù)構(gòu)建的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理和分析

例如，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法識(shí)別水中污染物或監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化模式，并自動(dòng)生成預(yù)警信息。同時(shí)，積極研發(fā)適用于水環(huán)境的數(shù)學(xué)模型，這些模型通過(guò)分析多變量之間的關(guān)系，為復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)提供更準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)特征呈現(xiàn)，進(jìn)而支持科學(xué)決策。依托大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)，建立一個(gè)綜合水環(huán)境決策支持平臺(tái)，該平臺(tái)集成多種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、模擬結(jié)果和專家建議，輔助政策制定和執(zhí)行，推動(dòng)智慧化水質(zhì)管理向前發(fā)展。

（四）加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)管

利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程分析、預(yù)測(cè)預(yù)警及量化監(jiān)管。對(duì)污染治理設(shè)施各單元之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行深入分析，并對(duì)污水處理的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行全面計(jì)算，以評(píng)估治理設(shè)施是否按照設(shè)計(jì)參數(shù)正常運(yùn)行。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)，動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，并結(jié)合治理設(shè)施的全過(guò)程數(shù)據(jù)，對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行前瞻性預(yù)測(cè)，督促實(shí)現(xiàn)污水處理設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)營(yíng)，促進(jìn)跨區(qū)域量化監(jiān)督管理。

（五）未來(lái)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)需要轉(zhuǎn)向更加綜合和生態(tài)化的視角

將污染指標(biāo)與生態(tài)健康指標(biāo)結(jié)合起來(lái)，全面評(píng)估水體的生態(tài)功能和可持續(xù)性。這要求在監(jiān)測(cè)內(nèi)容上增加對(duì)生物群落結(jié)構(gòu)、水體營(yíng)養(yǎng)鹽動(dòng)態(tài)、生態(tài)過(guò)程等方面的監(jiān)測(cè)。同時(shí)，也需要發(fā)展生態(tài)模型和評(píng)估工具，以便將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康的綜合評(píng)估，指導(dǎo)水環(huán)境的保護(hù)與修復(fù)工作。

（六）推行系統(tǒng)性思維的監(jiān)測(cè)方式

綜合運(yùn)用地面監(jiān)測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)等多種技術(shù)手段，從不同空間尺度獲取數(shù)據(jù)；利用大數(shù)據(jù)分析和模型模擬技術(shù)，進(jìn)行多因素綜合分析；建立跨部門、跨區(qū)域的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作機(jī)制，確保不同領(lǐng)域、不同區(qū)域的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠相互融合，形成完整的環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

（七）在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中逐步引入碳排放監(jiān)測(cè)指標(biāo)，建立完善的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

這需要從技術(shù)和管理兩個(gè)層面著手，首先是開(kāi)發(fā)適用于不同水體類型的碳監(jiān)測(cè)技術(shù)、設(shè)備和方法，其次是制定統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比性。此外，還應(yīng)加強(qiáng)與氣候變化研究的結(jié)合，通過(guò)綜合分析水體碳排放數(shù)據(jù)，揭示其在全球碳循環(huán)中的作用。

（八）未來(lái)的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器將朝著多參數(shù)方向發(fā)展，即單個(gè)傳感器可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)參數(shù)

這不僅可提高數(shù)據(jù)采集的效率，還能降低部署多個(gè)傳感器的成本以及減少空間占用。此外，多功能傳感器還能綜合分析各參數(shù)間的關(guān)系，提供更全面的環(huán)境信息。同時(shí)，未來(lái)傳感器需要具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程控制與自動(dòng)校準(zhǔn)、多傳感器協(xié)同工作與網(wǎng)絡(luò)化等功能。

總之，我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在采用更先進(jìn)的技術(shù)、建設(shè)集成化監(jiān)控平臺(tái)以及加強(qiáng)政策支持等方面。隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)的融合應(yīng)用，人們實(shí)現(xiàn)了對(duì)水質(zhì)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和分析預(yù)警，有效地提升了水資源管理的科學(xué)性和精確性。同時(shí)，政府對(duì)水環(huán)境保護(hù)法規(guī)的不斷完善以及公眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，也為水環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了堅(jiān)實(shí)的政策和社會(huì)支持，推動(dòng)了水環(huán)境治理和保護(hù)工作的深入開(kāi)展。未來(lái)中國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的發(fā)展將是一個(gè)綜合性、多元化的過(guò)程，涉及技術(shù)、政策法規(guī)、社會(huì)參與等多個(gè)方面。不斷創(chuàng)新和改進(jìn)我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，將有效提升水環(huán)境治理水平，支撐深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，助力美麗中國(guó)建設(shè)。

作者：

劉鵬程1,2程海軍1劉晴靚1呂東偉1程喜全2,3張瑛潔2,3王明星1馬軍1*

本文作者馬軍系中國(guó)工程院院士，哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授，城市水資源開(kāi)發(fā)利用（北方）國(guó)家工程研究中心主任，國(guó)際水協(xié)會(huì)水廠設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理委員會(huì)主席，第三屆黑龍江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)技術(shù)人員大比武活動(dòng)專家委員會(huì)主任

1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.中歐膜技術(shù)研究院

3.哈爾濱工業(yè)大學(xué)威海校區(qū)

本文來(lái)源于《世界環(huán)境》2024.05期觀點(diǎn)欄目

來(lái)源 | 世界環(huán)境