若遼河某個監(jiān)測點位水質(zhì)超標，監(jiān)測人員的手機上就會收到一條通知短信；
打開手機、電腦或ipad，在遼河流域水生態(tài)網(wǎng)絡平臺上輕點鼠標，每個自動監(jiān)測點位的實時三維畫面、各種監(jiān)測數(shù)據(jù)以及精準的GPS定位就會立刻顯示在屏幕上；
一旦遇到突發(fā)性污染事故，裝載著高精尖自動監(jiān)測設備的移動式水質(zhì)監(jiān)測車會立刻開赴“污染前線”，1小時得出監(jiān)測結果，為管理部門決策提供科學依據(jù)……
為了讓摘掉重污染帽子的遼河流域水質(zhì)長期穩(wěn)定達標，遼寧省環(huán)境監(jiān)測實驗中心依托水體污染控制與治理科技重大專項（以下簡稱“水專項”），緊密結合遼河流域重大治理行動，實現(xiàn)了專項實施與技術創(chuàng)新、應用示范的結合，推進了安全監(jiān)控和風險預警能力建設，在遼河流域水污染治理中發(fā)揮了重要科技支撐作用，提升了我省流域水環(huán)境風險管理水平。
“遼河流域水環(huán)境安全監(jiān)控與監(jiān)測體系建設”是國家“十二五”水體污染控制與治理科技重大專項遼河流域水環(huán)境管理技術綜合示范項目下的課題三，編號2012ZX07505-003。課題承擔單位為遼寧省環(huán)境監(jiān)測實驗中心，參加單位為中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司、遼寧大學、沈陽建筑大學、中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所。
從河水斷流到水清魚蝦現(xiàn)
遼河流域是我國七大河流之一，由遼河、渾河、太子河三大水系構成，全長1345千米，流域面積21.96平方千米。作為遼寧人的母親河，遼河流域在振興東北老工業(yè)基地方面有著舉足輕重的作用。
遼河，曾經(jīng)水清景秀、碧波旖旎、物產(chǎn)豐富、帆檣蔽日。但在經(jīng)濟發(fā)展日新月異的大背景下，遼河流域演變?yōu)榻?jīng)濟較為發(fā)達的工業(yè)集聚區(qū)和都市密集區(qū)，形成了以石化、冶金、裝備制造業(yè)為核心的產(chǎn)業(yè)集群。
因為長期的不合理開發(fā)、資源破壞，尤其是工農(nóng)業(yè)及生活污水大量涌入，導致遼河流域生態(tài)環(huán)境惡化，成為我國重點治理的“三江三湖”之一。甚至在2000年，曾出現(xiàn)魚蝦絕跡、水土流失甚至河水斷流的情況，多項指標達到劣五類標準。
通過關閉數(shù)百家紙廠，建造近百家污水處理廠，“十一五”規(guī)劃控制治理的中后期，遼河流域水質(zhì)逐漸改善。
2009年末，實現(xiàn)遼河干流COD 指標無劣V類；2010年，遼河干流COD指標持續(xù)好轉，43條支流消滅劣V類水質(zhì)；2012年年底，遼河干流按地表水環(huán)境質(zhì)量標準21項指標考核，達到了Ⅳ類水質(zhì)標準。遼河烏水逐漸變清，魚蝦又現(xiàn)蹤影，提前摘掉了重度污染帽子。
水生態(tài)健康成遼河管理新目標
水質(zhì)達標之后，遼河水生態(tài)健康成為遼河流域環(huán)境管理的新目標。
所謂水生態(tài)健康，是指流域結構合理、功能健全，具有正常的能量流動和物質(zhì)循環(huán)，對自然干擾的長期效應具有抵抗力和恢復力，并能夠發(fā)揮其正常的生態(tài)環(huán)境效益，提供滿足自然和人類需求的生態(tài)服務。
根據(jù)“十一五”國家共性技術成果，借鑒了國外相關研究，遼寧省環(huán)境監(jiān)測實驗中心因地制宜，通過水質(zhì)監(jiān)測點位布設、樣品采集、水生態(tài)評級、業(yè)務化運行優(yōu)化等四個部分，完成了“本土化”的遼河流域水生態(tài)監(jiān)測工作。
截至目前，環(huán)境監(jiān)測實驗中心共開展鐵嶺清河凡河2次、沈陽蒲河2次、遼河干流及渾太水系2次水生態(tài)監(jiān)測，得到了13至15年間遼河流域的水生態(tài)健康狀況，初步形成示范區(qū)水生態(tài)健康監(jiān)測與評價技術體系，并編寫了遼河流域水生態(tài)監(jiān)測技術指南。
新建16座水質(zhì)自動監(jiān)測站整合多頭數(shù)據(jù)到統(tǒng)一平臺
遼河流域的水質(zhì)變好了，近幾年的遼河水生態(tài)健康狀況也得到全面掌握，然而，如何確保遼河水質(zhì)長期穩(wěn)定達標？
新的問題又出現(xiàn)了：水質(zhì)監(jiān)測作為服務于遼河流域水質(zhì)監(jiān)控與管理的最基礎性工作，任務量逐年翻倍，手工監(jiān)測已無法滿足現(xiàn)階段的管理需求，而我省水質(zhì)自動監(jiān)測水平落后，又難以實現(xiàn)預警監(jiān)控的現(xiàn)狀。
在“十二五”水專項中，我省設立了《遼河流域水環(huán)境安全監(jiān)控與監(jiān)測體系建設》課題。
想要探索建立適合于北方河流特點的、科學高效的遼河流域自動監(jiān)測網(wǎng)絡，統(tǒng)一水質(zhì)自動監(jiān)測站管理平臺是第一步。
截至目前，遼寧共在省界斷面、主要河流支流入河口新建16座水質(zhì)自動監(jiān)測站，其中12座為2012年省廳投資建設，4座為水專項資金投資建設。既有水質(zhì)自動監(jiān)測站10座，其中6座為國家投資建設，4座為大伙房水庫預警監(jiān)控系統(tǒng)建設。
將這26個不同時期、不同公司、不同級別管理的水質(zhì)自動監(jiān)測站數(shù)據(jù)集成于一個平臺系統(tǒng)中，不但克服了“一頭管理，數(shù)出多處”的問題，還實現(xiàn)了統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一分析，極大地提升了遼河流域水質(zhì)預警能力。
和水質(zhì)自動監(jiān)測站一樣需要統(tǒng)一的，還有對遼河流域環(huán)境進行監(jiān)控和管理的多個行政部門，比如水利部門、環(huán)保部門和水委等。
目前存在的問題是，大部分水環(huán)境管理模式主要以“各自為政、條塊分割”方式為主，行政轄區(qū)之間缺乏有效的溝通與環(huán)保信息交流平臺，同一跨界斷面上、下游監(jiān)測數(shù)據(jù)還不一致，流域信息管理平臺和預警信息發(fā)布制度更是缺乏統(tǒng)一。
建立統(tǒng)一的水環(huán)境風險評估與預警技術平臺迫在眉睫，我省亟待通過這個平臺實現(xiàn)遼河流域內(nèi)水量、水質(zhì)、污染源等水環(huán)境信息的共享，最終有效提升遼河流域水環(huán)境安全監(jiān)管能力。
遼河流域507家風險源
實現(xiàn)全覆蓋風險監(jiān)控
遼寧省環(huán)境監(jiān)測實驗中心通過一系列研究，終于建立了一個“數(shù)字化、信息化、智能化”統(tǒng)一的遼河流域水環(huán)境安全智能監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)共有七大子系統(tǒng)，分別是環(huán)境安全日常防范動態(tài)管理系統(tǒng)、水環(huán)境風險分區(qū)系統(tǒng)、水環(huán)境重點行業(yè)風險源評估管理系統(tǒng)、水污染物排放總量監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)、水生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)、水污染物總量減排績效評估與輔助決策支持系統(tǒng)和風險實時預測與報警系統(tǒng)等核心系統(tǒng)。
登陸這個監(jiān)管系統(tǒng)，監(jiān)測人員可以根據(jù)污染源對河流斷面水質(zhì)的影響，更有針對性的進行重點行業(yè)風險源評估；可以通過水環(huán)境質(zhì)量變化來驗證流域、區(qū)域、控制單元水污染物總量減排效果，考核地方政府減排任務的完成情況；還可以通過利用歷年自動站監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，實時監(jiān)測和預測事故的發(fā)展等等。
據(jù)介紹，目前該系統(tǒng)涵蓋了遼河流域3750家污染源和507家風險源，例行監(jiān)測斷面294個，自動監(jiān)測站26個，以及相關業(yè)務信息和大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)。還包括水污染物總量數(shù)據(jù)庫、水生態(tài)數(shù)據(jù)庫、水文數(shù)據(jù)庫、植被生態(tài)數(shù)據(jù)庫等12個專題數(shù)據(jù)庫。全省水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)現(xiàn)在就已經(jīng)達到了1T左右，預估每年將以數(shù)百G速度增長。
這套安全監(jiān)管系統(tǒng)還申請國家發(fā)明專利3項，軟件著作權3項，軟件產(chǎn)品登記3項。已經(jīng)在鐵嶺清河、凡河流域示范區(qū)，沈陽蒲河流域示范區(qū)，遼河流域示范區(qū)實現(xiàn)了業(yè)務化運行，極大地提高遼河流域水環(huán)境管理效率和水環(huán)境綜合管理能力，節(jié)省了大量的人力、物力資源，得到了省、市各級相關環(huán)境保護管理部門的認可。
24小時CT掃描遼河水質(zhì)
水生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)，也叫遼河流域水生態(tài)網(wǎng)絡平臺，該平臺基于自動監(jiān)測技術、地理信息系統(tǒng)技術、無線傳輸網(wǎng)絡技術等，對遼河流域相關水生態(tài)信息進行研究和分析后，將得出的成果數(shù)據(jù)及其模型，并在網(wǎng)絡中發(fā)布，以供相關用戶及其部門進行動態(tài)監(jiān)控與查詢。
經(jīng)遼寧省環(huán)境監(jiān)測實驗中心主管人員介紹說，各種水環(huán)境信息和要素的展示僅是該平臺最基本的功能，其更強大的應用在于分析能力。
“就像CT掃描，系統(tǒng)24小時處于不停監(jiān)測、判斷中”，該主管人員介紹，這個平臺每天可根據(jù)各地監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合判斷各地的水環(huán)境質(zhì)量狀況，采用四色預警模式對各地環(huán)境質(zhì)量進行實時監(jiān)控。
除綜合判斷和分析各地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量外，這個平臺還可以對各種單項指標進行查看，如單獨分析某地高錳酸鹽指數(shù)變化情況、氨氮排放情況，還可預警其變化和排放趨勢。
通過手機實時監(jiān)控
水質(zhì)超標發(fā)短信
與“十一五”期間不同，“十二五”期間的水環(huán)境安全預警技術體系應該更側重非點源污染和突發(fā)性污染事件，并針對水體的不同使用功能來開展預警研究。同時，預警內(nèi)容也面臨著由“水質(zhì)”向“水生態(tài)”的轉變，預警技術也需要進行一系列的深化、研發(fā)與完善。
根據(jù)“十一五”污染源在線監(jiān)測預警技術和遼河流域水環(huán)境功能分區(qū)的研究成果，結合遼河流域斷面在線監(jiān)測自動站的采樣數(shù)據(jù)，遼寧省環(huán)境監(jiān)測還建立了一種確定斷面水質(zhì)安全監(jiān)測預警閾值的方法，并以此為基礎構建遼河流域水環(huán)境安全質(zhì)量預警體系。
該體系的建立便于監(jiān)測人員及時通過在線監(jiān)測數(shù)據(jù)了解流域的水環(huán)境安全狀況，實現(xiàn)流域監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時預警，有利于決策人員對流域水環(huán)境質(zhì)量的動態(tài)管理，為水環(huán)境管理由事故發(fā)生后的處理向事故發(fā)生前的風險管理轉變提供技術支撐。
在發(fā)展硬件設施的同時，還對自動監(jiān)測站建立了科學安全的管理模式，比如實行持證上崗考核制度、周報上報等制度。
考慮到監(jiān)測人員經(jīng)常外出進行站點監(jiān)測、設備維護等工作，而且不能在同一時間去多個站點，遼寧省環(huán)境監(jiān)測實驗中心還研發(fā)了“遼寧在線水質(zhì)風險實時預測與預警系統(tǒng)app”。
這個軟件不受辦公時間和地點的限制，工作人員可以隨時隨地通過手機，查看水質(zhì)自動監(jiān)測站的動態(tài)水質(zhì)類別、主要污染指標、濃度等監(jiān)測數(shù)據(jù)，第一時間掌握水質(zhì)狀況。
手機預警系統(tǒng)能對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預警模型分析，預測情況發(fā)展，明確危險事態(tài)發(fā)展的污染根源。當系統(tǒng)自動識別出水質(zhì)超標或者監(jiān)測數(shù)據(jù)異常的時候，系統(tǒng)還會自動發(fā)送短信報警來通知辦公人員該自動監(jiān)測站監(jiān)測情況，從而及時有效的提前防范和采取治理措施來降低不可預計的經(jīng)濟損失。
在近兩年的運行期間，預警系統(tǒng)每周向省廳領導、遼河辦發(fā)送信息，每月提供跨界水質(zhì)生態(tài)補償數(shù)據(jù)。
在2014年“8·16洪水”期間，監(jiān)控預警系統(tǒng)第一時間發(fā)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)異常，通過分析洪水前后參數(shù)的變化，為管理部門及時準確地應急反應提供了技術支持。
移動式水質(zhì)監(jiān)測車
1小時出數(shù)據(jù)
可應對突發(fā)污染
固定的水質(zhì)自動監(jiān)測站加上手工實驗室監(jiān)測分析的“標配”雖然可以做到實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)全面、及時上傳，但難免時效性和靈活性較差。一旦遇到突發(fā)性污染事故，能夠“移動”起來的監(jiān)測系統(tǒng)將更有優(yōu)勢。目前，我省就擁有這樣一臺移動式水質(zhì)監(jiān)測車。
這臺移動式水質(zhì)監(jiān)測車將所有高精尖自動監(jiān)測設備全部集成在一臺車上，包括便攜式監(jiān)測設備、輔助單元、數(shù)據(jù)傳輸端、中心控制端、GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)等等，可以自動完成水質(zhì)在線監(jiān)測分析過程中采樣、留樣、分析、數(shù)據(jù)上傳等功能。
整個自動監(jiān)測可實現(xiàn)無人值守，所有監(jiān)測項目能夠一小時得出監(jiān)測數(shù)據(jù)，并經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸上傳至監(jiān)測與評價網(wǎng)絡平臺，在平臺內(nèi)可查詢實時監(jiān)測數(shù)據(jù)與水質(zhì)評價結果。
對理化指標進行監(jiān)測的同時，車載式自動監(jiān)測車內(nèi)設置的車載實驗室，也能夠分析、確定藻類樣品和大型底棲動物樣品的種類及數(shù)目，并對得出的數(shù)據(jù)進行處理，通過計算得出評級指標。
移動式水質(zhì)監(jiān)測車作為水質(zhì)監(jiān)測體系中不可缺少的一環(huán)，主要用于發(fā)生突發(fā)性污染后的應急移動監(jiān)測和平時的周期性水質(zhì)安全巡檢，即可以統(tǒng)籌分析該水域的總體狀況，及時制定相應的處理方案，也能通過移動式監(jiān)測掌握某一水域全面的水質(zhì)狀況。
目前，我省已經(jīng)將移動式水質(zhì)監(jiān)測車納入遼河流域水生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡，并通過移動式水質(zhì)監(jiān)測車將遼河流域各個監(jiān)測點位串聯(lián)在一起，真正形成一套完整的水生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡體系，實現(xiàn)對流域的全面監(jiān)測。
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