在线水质监测的关键问题

随着海绵城市建设的推进，很多试点城市在建设期也同步开展了项目、片区等相关监测。监测可为全国海绵城市建设效果评估、排水系统实际运行情况反馈、后续项目设计与运行优化、信息化管控等提供数据支撑。合理且有效地监测是保障海绵城市建设效果评估和研究规范性的前提，水质监测方法不当会导致后期的检测工作无法得到准确的数据，国内雨水相关标准和规范体系正逐渐建立。
 
 
 
 
 
在线水质监测的关键问题雨水监测
 
 
 
1、监测点位的布置
 
 
 
1.1 雨水基础设施监测点位布置
 
 
 
在线水质监测的关键问题监测点位一般布置在进水口、溢流口以及多孔排水管出口处。本文以生物滞留、湿塘及湿地为例，进行监测点位分析。
 
 
 
1.1.1 生物滞留设施监测点位布置
 
 
 
生物滞留监测点位可根据设施效果评估或研究层面不同目的选取，主要是进水口、溢流口以及多孔排水管出口等。进水方式有分散进水和集中进水两种方式。
 
 
 
1.1.2 湿塘及湿地监测点位布置
 
 
 
湿塘一般由前置塘和主塘构成，前置塘为预处理设施，一般选择监测主塘的水质情况。通过主塘的水质情况反馈来管理控制湿塘生态系统，合理控制进水排水频率，防止黑臭水体及劣质水体的形成，可人工采样或设置成小型岸边水质自动监测站的方式。湿地和湿塘结构相似，监测点位布置与湿塘类似。湿地主要监测前置塘和出水池的水质情况，一方面防止黑臭水体或劣质水体的形成，另一方面监测沼泽区的净水效果。
 
 
 
1.2 项目监测点位布置
 
 
 
对建筑小区、道路、停车场、公园等项目的监测应在项目接入市政管渠的接入井或项目接入受纳水体的排放口布设监测点。接入井或排放口较多时，可根据汇水范围内下垫面构成和径流污染源类型，选择代表性监测点进行监测。
 
 
 
1.3 片区监测点位布置
 
 
 
片区监测点位选择应结合监测目的及排水系统特点，选择具有代表性的管网关键节点。片区监测范围应为片区内的排水分区或子排水分区。外排径流总量以及外排污染负荷总量监测应选所在排水分区下游市政排水管渠交汇节点或排放口。有上游径流雨水汇入的子排水分区应同时监测上游入流点。片区合流制溢流监测宜在所有合流制溢流排放口或污水截流井、合流污水溢流泵站等长期保留的设施处布设监测点。
 
 
 
排水管道内环境恶劣、结构复杂，不利于人工采样，可结合使用自动监测设备。采样深度在水面以下50~150 mm，或者是旱天水流深度的120%~200%。由于管道内的水深一直变化，采样装置宜设置成可随水面的涨落而上下移动的形式。明渠采样点可设在堰槽前方水流均匀混合处，并尽量设在堰（槽）取水口头部的流路中央，采水口朝向与水流的方向一致，以减少采水部前端的堵塞。
 
 
 
1.4 受纳水体监测点位布置
 
 
 
一般选择水体的上游和下游断面，在支流汇入口、主要排放口以及排水分区边界等重要节点的上游和下游，可优先选择常规水文站及水质监测断面。在降雨期间，单个取样位置会受到水平和垂直变化的影响。同一监测断面可在距离汇入口、排放口不同距离处设置监测垂线，取垂线不同深度样品混合后测定，以评估污染源对水体不同断面及同一断面不同点位的污染情况。《海绵城市建设评价标准》（GB/T 51345-2018）对水体水质监测提出要求，每200~600 m间距设置监测点，每个水体的监测点不应少于3个。
 
 
 
2、水质监测指标的选择
 
 
 
水质监测指标应该根据监测对象、污染源类型进行确定。选择指标时不仅要考虑污染物直接造成的水质污染还要考虑间接影响，如pH、温度等指标会对某些污染物毒性或者设施去除效果有显著影响。
 
 
 
2.1 根据监测对象选择水质监测指标
 
 
 
2.1.1 设施
 
 
 
设施水质监测主要目的是评估设施污染物去除情况，《海绵城市建设评价标准》(GB 51345-2018)对设施的有效性评价其中包含能否保证设施悬浮物（SS）去除能力达到设计要求。美国水环境（Water Environment）等机构基于2020年雨水最佳管理设施数据库数据，选择固体、细菌、金属、营养物质四类污染物用于评估雨水最佳管理设施性能。
 
 
 
2.1.2 排水管网
 
 
 
分流制雨水管网和合流制污水管网水质监测指标选择有所差异。非法倾倒或错接混接导致分流制雨水管网旱天出流的情况，除监测简单的物理指标颜色、气味、浊度、表面浮渣，还应对主要指标pH、悬浮物、总氯、总铜、总酚和表面活性剂进行监测。住房和城乡建设部2013年颁布的《城市排水防涝设施普查数据采集与管理技术导则》（试行）中要求管网水质监测指标包含pH、5日生化需氧量、化学需氧量、悬浮物、氨氮、总氮、总磷、重金属等。综合考虑建议分流制雨水管网监测基本水质指标悬浮物，可包括总磷、化学需氧量等指标。合流制溢流污水监测基本水质指标包括pH、溶解氧、悬浮物、5日生化需氧量、总氮、总磷，还应考虑水体水质目标增设粪大肠菌群、重金属等指标。
 
 
 
2.1.3 受纳水体受纳水体
 
 
 
水质指标选择应考虑受纳水体的水环境标准。受纳水体水质监测指标一般依据《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）监测5项基本指标pH、温度、溶解氧、电导率和浊度。《河湖健康评估技术导则》指出受纳水体监测还需关注藻类的生长情况，应监测叶绿素a的含量。若是饮用水水源地，在取水口处除常规5项指标外，还应监测氨氮、总磷、总氮、化学需氧量、总有机碳、氯化物、粪大肠菌群、叶绿素a。中国环境监测总站对全国主要流域重点断面水质监测指标主要是pH、溶解氧、化学需氧量、氨氮。《城市黑臭水体整治工作指南》提出黑臭水体检测指标应包括透明度、溶解氧、氧化还原电位和氨氮等。综合考虑建议受纳水体的监测指标为常规5项指标pH、温度、溶解氧、电导率、浊度，可根据情况增设氨氮、化学需氧量、粪大肠菌。
 
 
 
2.2 根据污染源类型选择水质监测指标
 
 
 
污染源类型不同污染物种类和含量变化较大，除监测常规雨水污染物指标，还应根据污染源有针对性选择监测指标。美国国家雨水质量数据库（NSQD）对美国200多个城市10多年的降雨数据进行整理，雨水主要监测指标是总固体悬浮物、5日生化需氧量、化学需氧量、总磷、凯氏氮、硝酸盐和亚硝酸盐、总铜、总铅和总锌。工业雨水排放应严格限制，必须要监测的常规指标有pH、5日生化需氧量、化学需氧量、总固体悬浮物、总磷、凯氏氮、硝酸盐和亚硝酸盐、温度、氰化物、总酚、残留氯、油和油脂、粪便大肠菌群（包括大肠杆菌和粪链球菌）。2009年美国环境保护局（Environment Protection Agency，EPA）发布的《工业雨水监测和采样指导手册》中对不同工业类型及下垫面监测指标作出要求。屠宰场、食品加工的雨水排放需关注总有机碳和粪大肠菌群。手册还对水泥厂、危险废物填埋场、无害垃圾填埋场等场所的径流监测指标给出具体要求。不同下垫面如道路周边的雨水设施除最基本的指标监测外还应监测石油烃、多环芳烃、金属物质、总有机碳等污染物指标。