1.2 国内外流域水环境监测现状分析
1.2.1 国外流域水环境监测特点
近年来,为了满足我国水环境管理的要求,我国加快了水环境监测分析方法的修订工作,很多旧方法被新方法替代。前处理和检测技术新方法被应用到水环境监测方法标准中,大幅度提高了我国水环境监测能力。但与国外发达国家相比,我国的水环境监测体系还存在较大差距,因此,需借鉴国外标准体系的先进经验,对我国的水环境监测标准体系的制定进行指导。
美国的水环境质量监测由美国环境保护局(USEPA)负责业务指导,USEPA的业务范围包括基准、标准的制定,签署政策框架协议用以明确区分在环境监测中的地位和责任,具体执行监测任务的组织包括州环保部门、自然资源部门、高校及其他第三方组织等。美国已成功控制了点源的污染,主要得益于对污染源的严格管理和要求,并在逐步加强对面源、雨水、地下水的污染控制。美国通过排污许可证,将各项水环境管理政策的要求都统一起来,管理要求清晰,实现了不同政策间的协调。明尼苏达州在制定本州的环境监测制度时,会组织广泛的相关者共同参与制定,包括州政府代表、环保组织、公民组织、当地政府、商业、城市和农业等部门。加利福尼亚州,面临水资源短缺的挑战,建立了独立的州水资源管理委员会,对水质和水量进行统一管理。
欧盟成立了专门组织负责水环境标准化工作。近年来,随着欧盟水环境监测标准化的推进,CEN(欧洲标准化委员会)监测分析方法标准已逐渐成为执行欧盟水环境指令的首选。欧盟水环境指令和规范中可以直接引用标准化组织的监测标准和规范。选用监测方法标准的原则是:首先选用CEN标准,当没有CEN标准可用时,再选用ISO或其他国际化标准组织的标准;对于替换标准要向监管部门提交方法验证报告,采用的监测方法能够提供同等质量的数据。目前欧盟130多个水质参数有相对应的监测标准方法或ISO方法。法国和德国采取了在环保部门管理下的集成式水环境管理模式;荷兰采取了在水利部门管理下的集成式水环境管理模式;英国水环境管理由政府有关部门承担。
澳大利亚虽然是联邦制,但在水环境保护上实行一条龙管理,一切水环境事务都属于水环境管理机构,体制合理,职责分明,便于落实。澳大利亚政府重视水环境监测,每个州都有控制污染、保护水环境的立法。监测站网布设较多,设备先进,数据处理高效。对不同的排水用户,制定不同的化验标准,根据化验结果确立改善措施。
加拿大水环境监测工作属于环境部职责范围,根据水环境监测工作的目的,对其实行分级管理,即国家级水质站、省级水质站。各级机构职责明确,法律规范,在达成共识的基础上能够进行有效的协调与合作。
在发达国家,水环境监测管理机构设在环境保护行政管理部门内部,主要负责制定环境监测方针政策、规章制度,管理环境监测工作,制定监测标准规范,布置监测工作任务,发布环境信息等。如美国水环境监测,涉及领导机构的更迭,监测领域的拓宽,监测项目的设置及重点的转移,检测技术的不断更新,QA/QC体系的逐步完善。
美国国家环保局(EPA)主要监测项目包括:
(1)常规项目。水体中的常规项目通常指在水体中分布广、含量高、普遍存在的化学成分以及水质特性项目。
(2)有毒有害成分。在水体中,有毒有害成分指分布范围广、浓度低、急性毒性大、易被水生生物富集,且较稳定的化学成分。如重金属、有机氯化合物、农药、联苯胺、芳香族、卤代烃等。
(3)优先控制的污染物。在水体中,美国EPA公布废水中129种优先控制的污染物。
美国水环境监测方法体系特点:
(1)水环境监测分析方法的法规化。政府通过法定程序,把EPA方法系列纳入联邦法规,使其成为法典执行过程中的首选方法。
(2)监测方法开发速度快、针对性强。有专门的实验室负责环境监测分析技术的研发。
(3)水环境监测方法体系化。根据不同监测项目,EPA方法系列分为无机物监测和有毒有机物监测。针对有毒有机物在水体中含量低、干扰多和危害大的特点,分别开发了饮用水、地下水、地表水监测方法系列和城市及工业废水监测方法系列。
(4)水环境监测分析方法标准化程度高、质控措施严密。如EPA600系列在每个标准分析方法中都自始至终贯穿了QA/QC,为每个标准分析方法制定一套QA/QC标准程序,并将其作为标准方法的一个重要组成部分。
莱茵河水监测系统是由有关各国共同组成的国际合作水环境监测系统,其特点是重视水样的代表性。莱茵河干流及主要支流上共设10个观测站,除自动监测站外,人工采集样品有严格要求与规范。
英国国家河流管理局(NRA)是英格兰和威尔士地区最主要的水环境管理机构。NRA各分局也是按流域划分管理界线的,NRA监测仪器设备(包括水质自动监测系统)是河流水质及污染监控的利器,多用水质检测仪器(监测氨氮、电导率、溶解氧、pH值、水温、浊度等)。泰晤士河流域大约有250座监测点,包括一座数据处理中心、降水观测站、井水站、水位流量站、水质站等。
加拿大的水环境管理与保护,得益于完善的水法体系和决策的科学化、民主化。加拿大的水质自动监测站的布设原则要求布设在河流源头,以便实时监控水质状况。根据不同监测需要,自动监测参数可多达31项。自动监测得到的水质数据既可以在现场进行数据存储,又可以通过有线、超短波、卫星进行遥测数据传输到水质中心。目前加拿大环境部已建成数百个水质自动化监测站,在水质管理和生态保护领域发挥着不可替代的作用。
日本的水环境监测标准目标性强,根据两部水法的规定和目的制定相关水环境监测标准,有专门的标准制定和管理委员会,负责制定包括环境监测技术标准在内的所有行业标准。公众参与度高,程序透明,同时鼓励组织或个人主动提交草案,并按步骤及时公布进展情况。
由此可见,我国缺乏有机物的环境质量标准及相应的分析方法,有必要加强我国有机物的水环境质量标准、基准的研究。尽快开展有机物,特别是有毒有机物在水功能区的水质分析、在水体沉积物及鱼体中的分析监测,为控制水体污染,维持河湖健康,改善生态环境服务。
1.2.2 我国流域水环境监测特点
目前采用的水环境监测主要是基于实验室的常规监测。通过设置断面,监测站定时定点瞬时取样,然后进行现场测定或者将样品带回实验室分析。常规监测不能保证所测数据的时效性和准确性,难以实现对流域水环境要素全时段、全方位的动态监测。水环境中的污染物有10万种之多,目前的监测手段所能检测的污染物只有5%,而常规监测手段所能监控污染物不到1%。再受到监测时间、人力、物力、财力等条件限制,真正实施监测的项目更少。现行流域水环境监测的参数主要有无机物(包括重金属、营养物质)、有机物、微生物和藻类等,传统方法是利用化学分析和仪器分析及生物方法来测定其浓度,但并不能全面反映水质问题。我国地表水监测项目现有109项,还没有达到每个项目都有相应的国家标准方法,特别是80种选测指标(如联苯胺、多氯联苯、黄磷等)还没有国家标准。我国水体68种优先控制污染物,除水环境质量标准中已包含的指标外,其他项目还没有国家标准方法。
近年来,很多典型痕量持久性有机污染物还未建立国家标准方法,日本和欧盟在建立监测分析方法时,直接把ISO等标准化组织的方法转化为国内标准。目前,国内外关注度较高、对人体健康危害较大的痕量有毒有机污染物,如12种典型持久性有机污染物(POPs)和新型污染物并没有被纳入我国水质评价指标体系,直接影响了我国监测方法体系的建立,进而影响了我国对水环境质量控制目标的实施。而发达国家,如美国、欧盟和日本则分别制定了各自的水环境持久性有毒污染物(PTS)名单,并纳入常规监测或年度监测。
我国水环境监测的特点主要表现在以下几个方面:
(1)不同的指标有不同的监测方法,除部分同类监测项目可采用同一种分析方法外,多数监测项目都有特定的分析方法。但是很多有机污染物项目费时、费力、成本高,即使是常规项目也不可能每天都检测,难以起到实时监控、预警作用。
(2)微量有机污染物没有纳入地表水环境质量标准监测项目,只是水源地和有特殊要求的工程项目才开展微量有机物的监测。而微量有机物的潜在威胁在于其在生物体内的高度富集,有的富集可达1000倍,且可通过食物链由低等向高等动物传递,被人摄入后,会严重危害人体健康。因此,即使地表水体有机污染物浓度小,其监测也十分必要。
(3)江、河、湖泊有不同的污染源,有害物的种类和浓度有很大的差别,不是常规监测项目都能反映出来的,尤其是有机污染物,由于技术条件限制,往往不能及时监测。
(4)目前水环境质量评价均采用单因子评价方法,即只要有1项水质参数超标,则认为水质超标,因此,这种评价体系有待改进。同时,水体中污染物间的协同作用尚未引起足够重视,这也是广大水环境研究者面临的重要课题。