水質檢測裝置國內外發展

① 國內外研究現狀與趨勢

（一）美國百年地下水開發利用史的啟示

美國是開展地下水可持續利用性研究比較早的國家。早在1883年美國學者Chamber⁃lin即出版了《自流井》，首次論述了自流井的成井條件和開發理論。1897年Iowa州地質調查局Norton在《Iowa自流井》報告中首次使用「含水層」理念。Todd於1900年提出，過多的自流井將導致自流水量衰減。1923年Meinzer出版了《美國地下水形成與理論探討》和《地下水文學概要》，系統地總結了水文地質學的研究工作和理論進展，同時首次對全國地下水資源進行了定性評估，闡述了美國地下水發生、補給、排泄、徑流、數量、質量、開發利用等各個方面（陳美貞，2006；陳仁升等，2003）。1935年Theis提出非穩定流理論，使許多實際問題得到較好解決。

在地下水開發方面，人們開始意識到地下水資源是有限的。20世紀30年代Tolman及同事發現了地下水開采所引發的海水入侵和地面沉降現象。20世紀60年代中期，以州為單位先後進行了各州地下水資源調查和均衡法地下水資源評價。1963年McGuinness總結了各州及地區地下水資源評價研究成果。

1977年美國發生了特大乾旱，1978年美國地質調查局（USGS）啟動了「區域水系統分析項目（RASA）」，歷時近20年，調查和研究了全國28個以流域為單元的水系統，採用三維有限差分地下水流數值模型，模擬地下水開發前後地下水動態變化，並於1990～2000年期間編制出版了各個水系統的地下水圖集（比例尺為1：250萬～1：10萬）。

目前，美國的地下水開采量占總用水量的 20.7%。其中，98.3% 的家庭用水、57.4%的牲畜用水和41.5%的灌溉用水都依賴於開采地下水源供給，而且對生態環境的改善和保護意識也越來越強烈。為此，美國正在開展新一輪「地下水資源計劃」（GWRP），研究重點已從過去的以州為單位轉向整個水系統、水文系統和生態環境系統，從過去偏重地下水的資源供給功能轉向地下水的資源功能、生態功能和地質環境功能綜合調查評價研究，強調地下水可持續利用性研究。

近百年來美國地下水開發利用史表明，經濟社會發展對地下水開發利用理念及其生態-地質環境功能研究具有重大推動作用。在19世紀以前，地下水僅是經濟社會發展中一種補充性資源，在水資源中地表水的開發利用研究佔主導地位。進入20世紀60年代，地下水成為經濟社會發展愈來愈依賴的基礎資源，特別是在持續乾旱年份，地下水的開發利用得到空前的重視，同時含水層疏干、依賴地下水維持的生態系統急劇退化、地面沉降和海鹹水入侵等環境問題日趨顯現。據USGS統計，在美國公共供水中，地下水的比重從1950年的26%增到2000年的37%。80年代，地下水保護問題受到重視，美國聯邦政府制定了提高污水排放標准和提高用水效率的多項保護法規，到2000年畝均灌水量比1950年減少了30%。在《2000～2010年美國地質調查局地質部科學戰略》和《1998～2008年水資源部發展戰略》中，突出了地下水的可用性和可持續性研究，包括城市化和市郊化對地下水影響調查、海岸帶土地利用和人口增長對地下水影響調查和地下水-地表水相互作用研究。

（二）國內地下水評價研究動態

從20世紀50年代以來，地質礦產部和有關部門在全國范圍內開展了大量的地下水及其環境地質問題調查評價工作，包括區域水文地質、供水水文地質、環境水文地質、地下水資源評價與新技術和新方法應用。經過50多年來的水文地質工作，基本查明了我國地下水資源的區域分布規律，並且把西北和華北的地下水勘察研究作為一項主要戰略任務做了大量工作，實現了各種信息的採集、處理、存儲、傳輸和交換，並開始把地下水作為水圈、岩石圈的組成部分和重要環境因子，開展地球表層四大圈層相互關系及大陸水循環與全球變化研究，把地下水融入「全球一體化」的大環境中思考，利用大剖面、同位素等研究地下水循環方式，極大地改變著地下水評價的傳統思維與方式，尤其是近幾年信息技術的發展，加快了對地下水評價的速度。

50多年的地下水評價工作，具有如下特點：①體現國家意志、服從國家目標，成為地下水評價的宗旨；②發揮水文地質工作優勢，體現地下水區域性、基礎性評價服務於國家建設；③取得的豐富資料和經驗，奠定了地下水評價方法研究的基礎。自20世紀70年代以來，由於應用數學和地下水動力學的相互滲透，以及電算技術的推廣和應用，豐富並突破了傳統水文地質學的內容，使地下水評價從定性研究發展到定量研究的新階段。地下水資源評價的基本理論，從穩定流發展到非穩定流，從二維流發展到三維流，從一般均衡法和比擬法，發展到解析法和有限單元或有限差分數值法及相關分析法。地下水質量評價從單項評價發展到綜合評價，從一般數理統計方法發展到聚類、神經網路和灰色系統評價方法。

20世紀80年代後期，地下水資源評價工作開始把主要目標轉向管理模型的研究，涉及與地下水開發活動有關的自然環境、社會環境和技術經濟環境等各方面問題。

但是，面對21世紀可持續發展的要求，地下水評價工作存在不同程度的不適應新問題。始於20世紀80年代的第一輪全國地下水資源評價，是基於以消耗資源、犧牲環境作為代價的發展過程，在評價指導思想、評價理念和評價方法諸方面，都存在歷史的局限性，急需按新的要求進行完善和發展。例如由於受當時認識能力和技術水平的局限，對地下水系統的資源、環境和生態屬性功能的基本認識和評價方式中，有關可持續發展思想和水循環理念體現不足，靜態思維比較突出。

1.地下水資源分類與概念演變

20世紀50～60年代，我國在地下水資源評價方面普遍採用前蘇聯的「四大儲存量」的概念，即動儲存量、靜儲存量、調節儲存量和開采儲存量。在歐美一些國家也都使用過這些概念（曲煥林等，1991）。經過水文地質工作者的多年實踐，普遍感到應用「四大儲存量」的概念評價地下水資源存在許多缺陷（陳雨蓀，1982；劉光亞，1982；王強忠等，1982），現在已基本停止使用。

在20世紀70年代提出了「三種水量」的概念，即補給量、儲存量、允許開采量，並於1989年納入國家標准（GBJ27-88）。但是隨著實踐和理論的發展，其局限性和理論缺陷逐漸暴露出來（徐恆力等，2001）。方案中沿襲以含水層（或水源地）為評價單元的思維模式，沒有體現地下水資源整體性和系統性；補給量和儲存量的時空概念含糊，容易造成水量重復計算；允許開采量僅僅是一種籠統的提法，在實踐中難以操作等。

20世紀80年代「資源」的概念逐漸為人們所接受，歐美、日本等國家和地區先後採用了地下水資源的概念，陸續出現了「潛在可更新資源」（Potential Renewable Resource）、「實際可更新資源」（Actual Renewable Resource）、「可用更新資源」（Available Renewable Resource）、「安全開采量」（Safe Yield）、「可持續開采量」（Sustainable Yield）和「實際可持續開采量」（Practical Sustained Yield）等。

我國學者王大純教授（1995）等人，從地下水資源自然屬性出發，將地下水資源劃分為「補給資源」和「儲存資源」兩類。「補給資源」被定義為「含水系統可以恢復再生的水量」。將含水系統的多年平均補給量作為補給資源量，單位為m³/a。「儲存資源」被定義為「含水系統在地質歷史時期積累保存下來的水量」。將含水系統多年平均低水位以下的重力水體積作為儲存資源量，單位為m³。

陳夢熊院士等1983年提出的、後經過不斷調整和補充（2002）的地下水資源分類，也具有廣泛代表性。在該分類中，將地下水資源分為「天然資源」和「可采資源」。「天然資源」被定義為「在一個完整的水文地質單元（地下水系統）內，地下水在天然條件下通過各種途徑，直接或間接地接受大氣降水或地表水入滲補給而形成的具有一定水化學特徵、可資利用並按水文周期呈現規律變化的多年平均補給量」，一般可用區域內各項補給量的總和或排泄量的總和來表徵。「可采資源」被定義為「在經濟技術條件合理、開采過程中不發生水質惡化或其他不良地質現象（如地面沉降、地面塌陷等），並對生態平衡不致造成不利影響的情況下，有保證的可供開採的地下水資源」。

2.地下水資源評價方法研究現狀

達西（Darcy）定律和水量均衡是地下水資源數量評價的理論基礎，由此產生了兩種評價方法，即「地下水系統水量均衡法」和「地下水系統水動力學法」。

「地下水系統水量均衡法」是直接利用質量均衡原理，通過建立地下水系統的補給量、排泄量和儲變數之間水量關系，確定地下水資源數量。「地下水系統水量均衡法」既可用於區域地下水資源的水量計算，又可用於局域地下水資源的水量計算；既可估算地下水系統的補給和排泄的總量，又可計算地下水系統的各單項量，是地下水資源評價中最常用的一種基本方法，也是一種比較可靠的方法。

「地下水系統水動力學法」是根據達西定律和水量均衡原理，建立描述地下水運動規律的微分方程，通過求解微分方程，實現對地下水系統水量狀態評價。

按照微分方程的解法，劃分為「解析法」和「數值法」。解析法是根據地下水井流理論進行地下水量評價，主要適用於均衡區范圍較小、水文地質條件簡單的均質含水系統。在20世紀50年代之前，解析法在地下水資源評價中發揮了重要作用，迄今仍然是地下水資源評價中確定水文地質參數的主要方法。但是當把解析法應用於大范圍水系統時，由於實際的水文地質條件遠較解析法所假設的條件要復雜得多，其局限性就暴露了出來（薛禹群等，1986）。

為了解決隨地下水開采規模進一步擴大所出現的問題，在20世紀50～60年代，興起物理模擬（電模擬和砂槽模擬等）技術，但是仍不能很好地解決復雜水文地質條件下區域地下水資源評價所面臨的問題。計算機技術和數值計算在地下水資源評價中的應用推廣，使一些復雜地下水流模擬成為可能，而且開始考慮含水介質的非均質性和各向異性，對復雜的越流系統和具有不規則形狀的各類邊界條件，以及多相流和雙重介質等問題也開展了深入的研究，在概念模型中更多地保留了實體系統的自然特性。由於數值法既可用於大區域地下水資源評價，又可用於局部的水源地評價；既可處理復雜的水文地質問題，又具有較高的計算精度，因此，逐漸成為地下水資源評價的重要方法，並因其更易實現系統分析的目標而被廣泛應用於地下水資源評價和管理工作中。

在地下水資源評價中，常用的方法還有水文分析法、相關分析法、水文地質比擬法等。「水文分析法」是仿照陸地水文學的測流分析，計算地下水補給量的一種方法，主要應用於地下水補給量全部轉化為地下水泄流的地區，如岩溶管道流區、全排型岩溶大泉的岩溶水系統或基岩山區裂隙水系統等其他方法難以應用的地區，主要有地下徑流模數法和基流分割法。「水文地質比擬法」，常用於實際資料缺乏的地區，主要根據水文地質條件的相似性，用區域內局部地段或相似條件的其他地區的實際資料比擬到全區或研究區進行地下水資源評價，多數用於可采資源的估計。該方法是研究區缺乏資料情況下不得已的選擇，其評價結果的精確性較差。「相關分析法」是一種統計學方法，主要用於區域水文地質勘探試驗資料不足，但是地下水動態資料較多的地區，應用這種方法進行外推時其可靠性很難保證。「開采試驗法」，在地下水的非補給期（枯水期），按接近取水工程設計的開采條件，進行較長時間的抽水實驗，然後根據抽水量、水位降深動態或開采條件下的水量均衡方程求解出水源地枯季補給量，並以此作為水源地的允許開采量。該方法主要用於水源地允許開采量的評價，在區域地下水資源評價中主要用該方法求取參數。

縱觀國內外地下水評價成果，最常用的方法是「地下水系統水量均衡法」和「數值法」。美國1977年開展的「區域水系統分析計劃」（簡稱RASAP，1978～1995年期間）聯合運用數值法和均衡法對全國25個主要地下水系統水資源進行了評價（USGS，1998）。在2000年開始的新一輪地下水資源評價（Ground-water Resources Program）中，仍然以數值法為主（USGS，2001）。歐盟各國聯合開展的區域地下水資源評價中，水量均衡法是主要方法（Fried，1982；Rees and Cole，1997）。此外，亞洲、非洲一些國家也大多採用水量均衡法和數值法進行區域地下水資源評價（Leslie B.Smith and Kadri Külm，2002；Shahin，1989；Lloyd，1990；Ulf Thorweihe and Manfred Heinl，2002）。我國在20世紀80年代開展的第一輪全國地下水資源評價中，均衡法和數值法也是主要評價方法。

隨著數學地質的發展，最近在國內外地下水評價中出現了一些新的理論方法，如隨機理論和神經網路（Kitanidis，1985；Bates，1992；Gelhar，1993；Brannan，1993；楊金忠等，2000），但是這些方法還處於理論探索之中，目前還難以廣泛實際應用。

3.地下水質量評價研究現狀

我國在早期的地下水質量評價中一般借用外國學者設計的評價模式，如內梅羅（Nemerow N.L.）指數法等。但是在應用過程中，逐漸發現這些評價模式在理論上和實踐上的不足，於是我國地下水質量評價工作者，根據自己實踐的經驗和實際情況，提出了許多適合不同用途的水質量評價方法。如20世紀60年代開始用「環境質量綜合指數」定量地表示環境質量狀況，發展至今已提出許多種計算綜合指數的數學模式，這些模式對環境質量的劃分一度起了積極的作用。

早期全國性地下水質量評價，尚無「國家地下水水質標准」，主要依據國家建委和衛生部批准試行的「生活飲用水衛生標准」（TJ20-76），並參考世界衛生組織（WHO）1958年公布的「飲用水水質標准」，個別評價參數考慮地方「飲用水水質標准」。評價方法主要採用指數法、多項參數法和模糊數學法等。在現今的全國地下水質量評價中，雖然在評價項目選定、分類和污染等級劃分等方面有所變動，但是其思路和技術方法均沿襲了這一格局。

20世紀80年代以來，隨著計算機技術的高速發展和廣泛應用，模糊數學、灰色聚類和神經網路等方法在地下水質量評價中廣泛應用，且隨著方法的改進，人們也越來越重視評價結果的合理性。但是由於影響地下水質量的因素較多，以至各評價方法都存在一些局限性。例如綜合污染指標法的「硬性分級劃分」，灰色和模糊系統需要設計若干不同的效用函數（灰色系統的白化函數、模糊數學的隸屬函數等），以及人為地給定各評價指標的權重（或權函數）等，這些效用函數和指標權重的給定難免不帶主觀性，造成評價方法難以通用，增加了應用的困難和人為臆斷因素對結論的影響。在地下水質量評價方法中，普遍存在「參數權重」問題，例如指數法把各個水質參數等同，模型法在參數選取和參數權重設定中存在較大的主觀性。目前，迅速發展的人工神經網路評價方法，拓寬了地下水質量評價方法的視野。

4.地下水脆弱性評價研究現狀

自1968年Margat首次提出「地下水脆弱性」這一術語後，雖然經過幾十年的發展，但是至今國內外對「地下水脆弱性」概念仍然沒有統一的定義，許多學者根據自己所考慮的因素從不同的角度給「地下水脆弱性」以不同的定義。

以1987年為限，「地下水脆弱性」概念的發展過程可劃分兩個階段。在1987年以前，有關地下水脆弱性的概念多是從水文地質本身的內部要素這一角度來定義的。1970年Margat與Albiet提出的地下水脆弱性是指在自然條件下污染源從地表滲透與擴散到地下水面的可能性。Olmer與Rezac則認為地下水脆弱性是地下水可能遭受危害的程度，這種危害程度由自然條件決定，而與現有污染源無關。Vrana提出地下水脆弱性是影響污染物進入含水層的地表與地下條件的復雜性。1983年Villumsen等定義地下水脆弱性是指應用中或廢棄於地表的化學物質對地下水的危害性。1987年「土壤與地下水脆弱性國際會議」揭開了「地下水脆弱性」研究新階段的序幕。多數學者主張在定義地下水脆弱性時應考慮含水層本身的易污染性和人類活動與污染源的影響。有的學者提出地下水脆弱性是地下水質量對現在或將來有害於其使用價值的敏感性。

地下水系統脆弱性已經被廣泛認同的是指這個系統對來自外部（天然與人類活動）從時間和空間上影響它的狀態及性質的處理能力。1991年美國審計署應用「水文地質脆弱性」來表達含水層在自然條件下的易污染性，而用「總脆弱性」來表達含水層在人類活動影響下的易污染性。美國國家科學研究委員會於1993年提出地下水脆弱性是污染物到達最上層含水層之上某特定位置的傾向性與可能性，並將地下水脆弱性分為兩類：一類是本質脆弱性，即不考慮人類活動和污染源而只考慮水文地質內部因素的脆弱性；另一類是特殊脆弱性，即地下水對某一特定污染源或污染群體或人類活動的脆弱性。歐洲、北美和澳大利亞等地區，在地下水污染防治工作中，已經以污染治理為重點轉變為以防止污染為重點，開展了地下水環境脆弱性評價，並編制了評價圖冊。

至今國內尚沒有明確的「地下水脆弱性」的定義，定義多引用外文資料，多是從水文地質本身內部要素角度出發，針對局部城市或水源地，包括「環境生態脆弱區地下水開發模式及系列編圖」工作，研究地下水本質脆弱性，常以「地下水的易污染性」、「污染潛力」、「防污性能」等來代替「地下水脆弱性」這一術語。

5.存在問題

新中國成立以來，地下水評價工作為保障國家經濟社會發展的需求提供了重要支撐。但是，從地下水可持續利用角度考慮，地下水評價工作尚存在如下問題：

1）以往的工作，偏重地下水賦存條件的研究，對地下含水層結構和地下水補、徑、排條件研究程度有待深入。作為地下水賦存空間的地下水系統結構和地下水動態，是地下水資源評價的基礎。

2）地下水與環境保護密切相關，是環境保護的重要制約因素。以往對地下水質量、環境和生態屬性功能評價重視不夠。

3）地下水資源可持續利用程度及趨勢預測研究缺乏深度，不能適應國民經濟對地下水前瞻性要求。

4）由於大量的水利工程修建，改變了地表水、地下水循環條件，出現了不少新的水環境問題，特別是地下水補給條件的改變，使得有些地區地下水補給減少，生態環境不斷惡化。因此，在新的地下水評價中急需考慮這些變化的影響。

（三）地下水功能評價與區劃研究現狀

1998年許志榮在《水文地質工程地質》（第五期）上發表了「地下水功能區劃分初探」，提出了開展地下水功能區劃的必要性。1999年史瑞青等在《工程勘察》（第一期）上介紹了「灰色聚類分析在地下水區劃中應用」的技巧。2001年費為進等在《地下水》（第四期）上發表了「快速灰色分級聚類法在地下水功能區劃中應用」，提出灰色分級聚類法是地下水功能區劃的一種簡明方法。這一時期的地下水功能研究都是從地下水資源合理利用角度出發，基於傳統地下水資源評價理念。

2002年中國地質調查局水環部從生態、地質環境保護角度，作為約束條件，提出開展「地下水功能評價專題研究」，由中國地質科學院水文地質環境地質研究所張光輝研究員主持開展有關地下水功能理念、評價理論與方法探索性研究，於2003年提出了地下水功能評價基本框架和評價指標體系。2004年6月該項目組完成了「地下水的資源功能、生態功能和地質環境功能評價的科學體系」構建和論證，包括基本理念、評價理論、評價指標體系和評價關鍵技術等，編制了「地下水功能評價與區劃技術」，編入中國地質調查局《全國地下水資源及其環境問題調查評價技術要求系列》（二、三）中，並先後在蘭州、武漢、石家莊、北京、沈陽和呼和浩特主辦「地下水功能評價與區劃」技術骨幹培訓班，在我國西北、華北和東北地區全面推廣應用。2004年唐克旺等在《水資源保護》（第五期）上發表了「地下水功能區劃分淺談」，介紹了水利部門進行地下水功能區劃的基本思路。2005年水利部下發了《關於開展全國地下水功能區劃定工作的通知》。2006年張光輝等在《水文地質工程地質》（第四期）上發表了「區域地下水功能及可持續利用性評價理論與方法」一文，全面闡述了地下水功能評價理論和方法；黃鵬飛等在《中國環境管理》（2006年第二期）上發表了「層次分析法在民勤綠洲地下水功能評價中應用」，介紹了地下水的資源功能、生態功能和地質環境功能狀況。2007年羅育池等在《中國農村水利水電》（第九期）上發表了「基於MapGIS的河南省淺層地下水功能評價與區劃」；呂紅等在《水文》（2007年第三期）上發表了「山東省地下水功能區劃初探」，指出地下水功能區劃是政府行使管理職能的重要基礎；閆成雲等在《水文地質工程地質》（2007年第三、四期）上發表了「疏勒河流域中下游盆地地下水功能評價與區劃」，引用大量實例闡述了地下水功能評價與區劃的實際效用。2007年范偉完成了「吉林省平原區地下水功能評價」碩士學位論文。張光輝等在《地質通報》（2008年第六期）上論證了地下水功能評價與地下水可持續開采量的關系。

（四）地下水開發利用研究現狀與趨勢

地下水開發利用研究總的趨勢是學科內涵不斷拓展、生態-地質環境保護優先、安全保障能力建設為重點、與經濟社會和諧可持續發展是根本。

1）資源和環境、生態並重，已成為地下水開發利用研究的主題。地下水可持續利用既要保障社會穩定的水供給，又不能犧牲生態-地質環境效益，同時不影響未來長遠的水資源利用。恢復由於人類影響而退化的地下水功能、地下水疏干區定量跟蹤和調控、增強地下水含水層獲得補給途徑和機制、地表水與地下水聯合調蓄和協調開發、地下水利用和分配的社會-經濟規律及管理模式等是當前重要的研究課題。

2）地球表層系統的水文地質過程研究，已成為現代地下水科學演化的重要專題。土壤、包氣帶、淺層地下水、濕地與湖泊、綠洲、河流和農業用地等，與地下水可持續利用性研究密切相關。包氣帶是介於潛水面和地表之間的多孔介質，化學風化、有機質分解、氮素固定等其他化學物質循環過程均發生在包氣帶，也是地下水補給、污染物向地下水運移的必經之路。包氣帶中所發生的物理、化學和生物過程與水文地質學、土壤學、生態學和環境學關聯性愈來愈緊密（甘肅地調院，2007）。

3）建立高效的地下水動態監測、狀況調查和突發應急機制，經濟社會發展的需求愈來愈迫切。1996年國際水文計劃工作組將「可持續水資源利用」定義為「支承從現在到未來社會及其福利要求，而不破壞他們賴以生存的水文循環及生態系統完整性的水的管理和使用」。要求在水資源規劃、開發和管理中，尋求經濟發展、環境保護和人類社會福利之間的最佳聯系與協調，強調未來變化、社會福利、水文循環、生態系統保護的完整性，使「未來遺憾可能性達到最小」。2000年在美國召開的「水資源綜合管理研討會」上，達成一個共識：流域統一管理是防止土地退化、保護淡水資源與生物多樣性、實現水資源可持續利用的必然抉擇。

4）可持續性（Sustainability）是當今地下水開發利用中最為人們關注的核心。它指地下水時空上能夠連續下去。Serageldin and Steer將「可持續性」概化為「可持續性弱」、「可持續性適度」、「可持續性強」和「可持續性過強」。「可持續性弱」不關心局部、只關心整體；「可持續性適度」主要以維持系統的整體性為目的，但也適當關照其組分；「可持續性強」要求保持系統組分的良好狀態，同時也關照到系統整體，各組分不可互相替換，而且根據某些理解，即使是在組分內部，可替換性也是受到限制的；「可持續性過強」就是保持系統的所有要素完好無損且無任何損耗。

② 　水質測試技術方法的現狀

目前，國內外的實驗測試手段，從分析原理劃分，大致可分為兩大類：即化學分析法和物理分析法（或物理化學分析法，也可叫儀器分析法）。這兩類分析方法之間並不是相互孤立和對立的，例如在運用儀器分析時，在進行分析測量之前，試樣往往必須經過一系列預處理工作，這就必須採用化學方法，同時儀器的校準也常常必須藉助化學分析來核對。在實際分析工作中，應根據具體情況和要求，綜合考慮儀器分析和化學分析的特點，揚長避短，選用適當的分析方法。這就要求分析化學工作者必須同時掌握好這兩類分析方法。

從水和污水的檢測項目來看，主要包括：感官指標，一般性質，常量組份，微量元素，有毒元素，污染組份，微生物，放射性，氣體成份，同位素等，共約90～100項指標，近200個檢驗方法。除經典的化學分析方法外，還包括了許多近年來發展的新技術，如原子吸收光譜法、極譜法、原子熒光法、離子色譜法、感耦等離子體光譜法、質譜法、能譜法以及痕量元素的多種分離富集技術等。

從掌握的分析測試技術方法來看，國內外基本大同小異，國內測試質量和某些先進國家相比，測試數據有較好的可比性，但國內目前存在的主要問題是受經濟條件的制約，儀器普遍陳舊，設備簡陋；人員的技術素質、知識更新得不到較好的提高，這樣就使得國內的測試技術能力仍然保持在70～80年代的水平。當然由於部門和經濟條件的差異，有些單位的儀器設備條件也有比較先進的，但人員技術素質也存在不相適當的狀況。現就各項分析技術的現狀介紹如下：

一、化學分析法

化學分析是最早使用的和長期以來廣泛應用的分析方法，故又有「經典分析法」之稱。化學分析是以化學原理和化學反應為基礎建立起來的分析方法，此方法以化學反應如酸鹼反應、絡合反應、沉澱反應和氧化還原反應等為基礎建立起來的，用於成份的定性和定量分析，它是分析化學的基礎，目前仍是國內外分析工作者通用的分析手段。

在現今水質分析中應用最廣的是比色法和容量法。這些方法能夠普及和採用的主要優勢是，只要有化學試劑和玻璃器皿即可進行，不需要太多昂貴的儀器，因此，往往是許多中、小型實驗室採用的主要手段。

比色法對微量物質的測量有很大的優越性，此法的操作步驟一般比較簡單、快速、靈敏度也較高。比色方法有三種：一種是目視比色法，這種方法所要求的設備和技術條件簡單，對低色度溶液的辨認比儀器測定更加靈敏，可以分辨測定液中混濁物的干擾。第二種為分光光度法，第三種為光電比色法。這兩種均需儀器，在正常情況下，用儀器比色比目視法准確，重復性好，但在溶液混濁時，儀器無法辨認容易出現假象，這種方法還容易受儀器性能的影響，由於需要儀器設備和電源供應，所以不宜在野外使用。

分光光度計能將光線分為較狹窄的波段，所以測定效果比光電比色計的好。但前者價格比較貴，在一般測定中，光電比色計也能得到滿意的結果。

所以三種比色法各有優缺點，可以根據具體條件加以選用。

容量法操作起來也比較簡單，對某些項目也能得到較准確的結果，但是也容易受指示劑，操作的熟練程度和標准溶液濃度等條件變化的制約，使准確度和靈敏度受到影響。

二、物理分析法（儀器分析法）

物理分析法，也可叫物理化學分析法或叫儀器分析法。這種分析方法是以物質的物理、物理化學性質（光譜及電化學性質）為基礎並使用特殊儀器進行分析的測試方法。

儀器分析是20世紀初發展起來的一類分析方法，又有近代分析法之稱，它具有靈敏、准確、快速、易於實現自動化和連續測定等優點。

目前在水、工、環測試中主要應用以下各類方法：

1.原子吸收光譜分析法

原子吸收光譜分析法又稱原子吸收分光光度分析法，簡稱原子吸收法。原子吸收法是一種很好的定量分析方法。目前在國內各大、中實驗室應用比較普遍。它具有靈敏度高、准確度高、選擇性好等優點，方法簡便，分析速度快，如果採用自動化的儀器，每小時可分析100個以上的試樣。

另外，用途廣泛，在測定含量范圍方面，既能用於微量（mg/l）和超微量（μg/l）的分析，又能用於基體組分含量的測定；在測定元素種類方面，約能直接測定70種元素，採用間接方法還可測定鹵素、硫、氮等非金屬元素，測試的種類幾乎可以復蓋元素周期表中70%的元素。

原子吸收法也存在一些缺點和不足：

（1）各元素的分析條件不相同，特別是使用的光源燈不同，不利於同時進行多種元素的測定。

（2）對於成分復雜的樣品，干擾仍然比較嚴重。

（3）對某些高溫元素如稀土元素釷、鋯、鉿、鈮、鉭、鎢、鈾、硼等的測定靈敏度較低。

（4）儀器比較復雜和價格較貴，不利於普及，目前國產儀器性能還不太過關。但價格比較便宜，一般比較容易普及。好的原子吸收儀是美國PE公司產品和日立Z-5000型，但是價格較貴，在現有條件下使許多實驗室望塵莫及。

2.發射光譜分析法

發射光譜分析法，它包括三個最基本的過程：首先對被測物質提供發射光譜的條件，既依靠外加能源使之原子化和被激發；然後將激發態原子所發出的復合光分解為單色光形成光譜；最後對光譜進行檢測。發射光譜分析的方法有五種，即①看譜分析法；②攝譜分析法；③光電直讀光譜法；④火焰光度法；⑤感耦等離子體原子發射光譜法。

在上述五種發射光譜分析方法中，前三種方法本部門採用較少，這里不再贅述。在水、工、環系統主要應用的是火焰光度法和感耦等離子體原子發射光譜法。

火焰光度法的主要特點是以火焰為光源，將試樣在火焰中原子化並激發後，再對發射光進行分光和檢測，其測量方法是用光電轉換元件將光信號轉變為電信號而測量。這種方法由於僅使用火焰光源，提供的能量較低，故能分析的元素比較少，通常測定的對象是鹼金屬和部分鹼土金屬。一般測定水中K、Na、Ca、Sr等元素時，應用比較方便。

感耦等離子體原子發射光譜法是基於原子發射光譜原理的基礎上，改進了光源條件，即在光源上引入了電感耦合等離子炬。電感耦合等離子體自60年代中期研製成功以來，與原子發射光譜相結合，以它優越的激發性能，良好的精密度，極低的檢出限以及多元素同時快速測定等優點，已逢勃發展為無機成分分析的主要手段，已廣泛應用於多種行業的科技領域。90年代初北京地質儀器廠在我國首次開發研製成功了WL-100系列單道掃描等離子體光亮計，它的主要技術指標基本達到了國內外同類儀器水平，第一台樣機就在國土資源部礦泉水檢測中心，已在日常使用中。

當然，國產儀器也有它一定的不足之處，就是電學部分還不太過關，耗氣量大，少量樣品測定時成本較高，適於批量生產。

3.原子熒光光譜法

能夠產生熒光的物質可以是分子，也可以是原子。一般所說的熒光分析是指基於分子吸收的熒光現象，基於原子吸收而產生熒光的現象為原子熒光。原子熒光光譜法是60年代建立起來的，是近年來發展很快的一種微量分析方法。它是由基態原子吸收輻射被激發，然後去活化而發射出的熒光。其特點是靈敏度高（一般情況比原子吸收光譜法高），選擇性好和用途廣泛，特別是對環保監測尤為有用，我們這里主要用來測定汞、砷、硒等成分，使用起來也很方便。

4.電化學分析法

電化學分析是利用物質的電化學性質來測定物質組成的分析方法。電化學分析的主要內容包括：電導分析、電位法、電解法、庫侖法、極譜法五種方法。在這些方法中我們目前通常採用以下幾種方法：

（1）電導分析。本方法是應用兩個相同的惰性電極，插入被分析溶液，在此電極上施加交流電壓，測定其間的電導（電阻的倒數）。電導分析法最先應用於測定電解質溶液的溶度積，解離度和其它一些特性。由於溶液的導電性質取決於溶液中所有共存離子的導電性質的總和，所以這種分析方法不具專屬性。對於復雜物質中各組份的分別測定受到限制。但電導法確屬一種簡便而且十分靈敏的分析方法，至今仍保留著在某些方面的應用，例如對水質純度的檢驗和用做氣相色譜的鑒定器等方面。

容量分析中，使用電導指示滴定終點的方法叫做「電導滴定法」。電導滴定法的准確度較高，並且能用於較簡單混合物中各分量的測定，這種分析方法在實現容量分析的自動控制方面，有較好的用途。

（2）電位法。電極電位與溶液中電活性物質的活度有關，測量電極電位，並應用奈恩斯特方程計算被測物質的含量（如各種離子選擇性電極的直接測定），或以電位作為容量分析的終點指示（稱為電位滴定）。

電位分析所用到的各種電極，從用途上可以分為指示電極和參比電極。如氫電極、甘汞電極、銀-氧化銀電極常用做參比電極，還有些離子選擇電極，如K^＋、Na^＋、Ag^＋、Ca^2＋、Pb^2＋、F^2-、Cd^2＋、Br^-、I^-、Cn^-、S^2-、SCN^-等離子都有選擇電極出售，這些電極使用起來比較方便，特別是在野外或條件較差的小型實驗室，用這些電極也可以解決許多離子成分的測定問題，還有PH值和EH值的測定更是所有檢測水的方法中所普遍採用。

以指示劑變色判定容量分析的滴定終點，雖然方法簡便易行，但也有一定的限制，對於不同化學反應採用不同指示劑，有時沒有適合的指示劑可供應用；對於有色，混濁或具有熒光的溶液無法進行分析。電位滴定法可以彌補上述缺限，而且還可用於混合溶液中，進行連續滴鑒。使用電位突躍檢測滴鑒終點，易於實現自動滴定。

（3）極譜分析法。極譜法是一種特殊的電解分析法，它的操作過程是在特定條件下進行電解的過程。這種方法發展很快，儀器設備便宜，容易推廣，因此應用普遍，其主要特點如下：

第一，靈敏度高。經典極譜法一般可測量10^-5mol/L的溶液，近代極譜法甚至可測量低至10^-11mol/L的溶液。這對於痕量或超痕量元素測定有很重要的意義。

第二，准確度高。極譜的相對誤差一般為1%～5%，這對於痕量分析方法來說，准確度是相當高的。同時極譜法的重現性很好，用同一溶液可以反復進行多次測定，也有利於得到准確結果。

第三，應用范圍廣。極譜法的應用范圍十分廣泛，就測定的元素而言，原則上幾乎所有的元素都能夠用極譜法直接地或間接地進行測鑒，在水質分析中如Fe、Ae、Ca、Pb、En、Cd、Cr、Co、Ni、Mo、Se、V、W等元素都可以採用極譜法進行測鑒。

第四，分析速度快，容易實現自動化。極譜法的測定工作，一般可在數分鍾內完成。目前已經有自動化和微機化的極譜儀了，從儀器的調整、分析、直到最後的結果計算和顯示（或記錄）全部由微機控制，這樣不但加快了分析速度，提高了分析的准確度，而且使用十分方便。

第五，極譜法的主要缺點是需要使用具有揮發性的有毒物質汞，在使用汞時必須注意汞的回收和保存。

5.色譜法

色譜法實質上是一種物理化學分離方法：即利用不同物質在兩相（固定相和流動相）中具有不同的分配系數，當兩相作相對運動時，這些物質在二相中反復多次分配，從而使各物質得到完全的分離。當這種分離技術應用於分析化學領域就是色譜分析。

現代的色譜法，比之早期己向前大大地發展了，它已成為分支很多，性能優越，用途廣泛的一類重要的儀器分析方法。我們通常應用的是氣相色譜，液相色譜和離子色譜法。

目前，氣相色譜法主要應用於石油、化工、醫葯等工業生產部門從事氣體分析及有機化合物的分析；隨著環保事業的發展，氣相色譜法在大氣污染分析和水質分析中也正在發揮重要的作用。在環境地質研究中，我們主要應用氣相色譜法測試水中的污染和有毒有害成分如：三氯甲烷、四氯化碳、有機磷（敵敵畏、樂果、甲拌磷、甲基對硫磷、對硫磷等）、有機氯（如六六六、滴滴涕）。分析上述項目時常用的檢測器是氫焰離子檢測器和電子捕獲檢測器。

高壓液相色譜分析是在液體流動相色譜分離技術基礎上發展起來的。在氣相色譜的基礎上，色譜理論得到了發展，同時出現了新的高效填充劑，發展了適合於液相色譜用的檢測器和高壓泵，使液相色譜技術有了新的突破，分析速度和分離效率大大提高，為了與經典液相色譜區別，這種新型液相色譜稱為高壓液相色譜。

液相色譜可以分析的項目很多，大部分都是高分子有機化合物，我們這里只開發了水中致癌物質苯並[a]芘在高壓液相色譜上的分析方法。

離子色譜主要用於分析在溶液中能離解成正負離子的試樣。這種儀器從理論上講能測的離子成分很多，檢測時需要的試樣量也很小，但由於色譜柱內的填料為離子交換樹脂，而且受樹脂再生條件的影響，操作起來穩定性不好，也帶來許多麻煩，一般不太受操作者歡迎。

6.同位素的測試

同位素水文地質學作為水文地質的一個新的分支，它的主要任務是研究地下水中同位素的組成、分布規律以及在各種自然物理化學過程中的分餾作用，並應用這些基本理論解決各種水文地質課題，如測定地下水的年齡、研究地下水的運移和水文地質過程的機理、查明地下水化學組份的來源、探討地下水的成因等。隨著同位素水文地質發展的需要，同位素測試技術有了很大的改進，測定精度也大大提高，現在能測的同位素有氚（³H）、碳-14（¹⁴C）、氧-18（¹⁵O）、氘（D）、硫-34（³⁴S）和碳-13（¹³C），都有較詳細的樣品制備辦法，測試技術主要採用了質譜分析法和液體閃爍計數法。

質譜分析是利用電磁學原理使離子在磁場的作用下，按照質荷比（M/e）進行分離，從而測定物質質量與含量的方法。目前世界上有幾十種質譜儀，有的用來分析固體和不容易揮發的液體樣品，有的用來分析氣體和容易揮發的液體。質譜分析法不僅具有較高的絕對靈敏度，而且具有較高的相對靈敏度和測量精度。改變質譜儀的電磁參數，可以在短時間內分析多種組份，並且可以連續進樣、連續分析，實現生產流程自動監制。但是與一般分析儀器相比，質譜儀結構復雜，價格昂貴、操作維護麻煩，所以不易推廣和應用。

液體閃爍計數法也是測量放射性的一種主要方法，在弱β射線測量方面，例如³H（氚）和¹⁴C的測量，因靈敏度高，測量迅速、操作方便等優點，目前這種方法也一直被應用著。

③ 水質在線儀表國內外對比有什麼優勢

自來水常規檢測指標主要有：余氯、濁度、pH、ORP、電導率、溶解氧等；物理量參數：溫度、流速、壓力等。水產養殖水質監測指標主要有：溶解氧、氣壓、光照、溫度、pH、ORP、電導率、濁度、液位等

④ 水質化驗的發展歷程

建國初期~1980年間水質化驗技術的發展概況
同時，通過淺層沉澱理論將最初的平流沉澱池改為具有長、狹、淺等特點的新型沉澱池；在絮凝池的選擇上也更為多元化，比如選用紋板和柵條、網格、平流折板及豎流人字(折)板等；通過對進水布水裝置增設縱向指形集水槽，使自動排泥變為了現實，從而改善了進水布水條件；斜管、氣浮池等都得到了相應的開發；氣水反沖技術也在很大程度上得到了廣泛應用；有些技術先進的水廠已經開始使用臭氧化工藝。在這一階段，水質濁度的測定也又有了較大地改進，先由原有的比色管比濁改進成了黑利格型目視比濁儀，直至後來出現的光電濁度儀。
1980年~1990年
在這些年裡，是我國水質研究發展相當重要的一段時期，其一，國內在水質研究問題上首次採用了遺傳毒理學的研究方法，在水處理工藝方面採用臭氧與氯的聯用試驗。試驗表明水中有機物的不完全氧化過程，會導致突變率增高，從而改善了單純地使用臭氧進行消毒導致的突變率下降的現象，臭氧與氯聯用還能有助於提高出廠水中重金屬含量的合格率，其中包括鐵、錳、銫等；其二，還對塔式生物濾池進行了研究，研究結果顯示塔式生物濾池能有效地去除水中的污染物，例如氮、氨、氛等有害物質，對水中的溶解氧以及PH值也有顯著的提高，還能夠使絮凝劑劑量和加氯量有所減低，並以此改善混凝；其三，又對臭氧生物活性炭工藝進行了具體研究，其對於去除三氯甲烷的前體THMFP紫外消光值Euv有著相當重要的意義，不僅能降低毛細管柱氣相色譜譜圖峰數及總面積，也能使突變為陽性的原水轉化為陰性出水。
1990年至今
這一時期是我國水質檢測水平發生質的飛躍的一段時期。國內建立了數個國家級監測站，其中每個監測站除具備常規的檢測設備外，並且還都配備了各項技術先進的大型儀器，如氣相色譜儀、低本底放射性測量儀和測汞儀等等，少數檢測站內還配置了色譜-質譜-計算機聯用系統等，通過這些儀器的配備，我國水質監測站的裝備水平幾乎可以與國際化城市相提並論；近年來，一些大的監測站都進行了引水調研工作的開展，並通過和各大專院校結合展開水質深度處理工藝等研究工作，促進了我國水質檢測水平的提高。
新國標對水質檢驗標準的要求
根據水質檢測的要求，主要可以將檢測項目分為常規指標檢測和非常規指標檢測，新國標也都對其進行了相應的調整。毒理學原有的指標項目也進行了相應的增加，如：無機化合物從原有的10項增加至現在的21項，有機化合物從原來僅有5項增加至53項，還有消毒劑、微生物指標等也都有所增加，這些新增的項目從很大程度上反映了我國如今對水質安全的重視。新國標項目的設置完全符合當今國際上的飲用水水質標准項目增加的趨勢，並且已經基本與國際先進水質標准接軌。
新國標在原有項目的基礎上做了8項修訂，其中主要對渾濁度、砷、鎘、鉛、硝酸鹽、四氯化碳著6個項目的限值要求進行了提高。另外，新國標還對總大腸菌群的測定方法與計量單位做出了修改，但卻對總放射性的限值放寬了一些要求。
新國標中還增加了大量有機物指標，其中主要包括：農葯、有機污染物、等，尤其是在常規指標的基礎上增加了耗氧量這一有機物的綜合指標，耗氧量（以O2計）不超過3mg/L，水源限制，原水耗氧量>6mg/L時為5mg/L。這一項目的增加，在很大程度上表明想要控制有機物綜合指標，必須對受污染水源的水質進行控制。而且，新國標列入了耗氧量、氨氮這兩個指標，反映了新國標對水源水污染現狀的重視，這必將促進我國受污染水源水飲用水處理能力的提高。
對城市集中式供水單位的采樣點選擇、檢測項目和頻率、合格率計算方法要求必須按照建設部的行業標准城市供水水質標准（CJ/T206-2005）執行，檢測項目與頻率如下：
1）水源水
常規檢測包括：氨氮、色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物、細菌總數、總大腸菌群等，每日至少檢測一次。
2）出廠水
常規檢測包括：余氯、色度、渾濁度、肉眼可見物、細菌總數、總大腸菌群等，每日至少檢測一次。全部常規指標和非常規指標中可能含有的有害物質檢測，每月至少檢測一次。全部非常規指標，以地表水為水源時，每半年檢測一次，以地下水為水源時，每一年檢測一次。
3）管網水
常規檢測包括：余氯、色度、渾濁度等，每月檢測兩次以上。常規指標全部項目和非常規指標中可能含有的有害物質檢測，每月至少檢測一次。

⑤ 在水質檢測中，國內外對氨氮的檢測方法，現狀

水質 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法 HJ535-2009
水質 氨氮的測定 水楊酸分光光度法 HJ536-2009
水質 氨氮的測定 蒸餾-中和滴定法 HJ537-2009

⑥ 在線水質分析儀器國內外廠家有哪些，予以介紹，在線等....

哈希 賽默飛世爾 ABB WTW E+G 凱米泰克 老多了

⑦ 世界各地各國是如何檢測水質，確保水質安全的

歐洲的英國、法國、德國等都以歐盟飲用水質作為基礎和重要參考來來制定本國的標准。英國是第一個對飲用水中的 隱孢子蟲 提出量化標準的國家。
英國政府在1999年就頒布了新的水質規則，要求水源存在隱孢子蟲的供水企業，應對出水廠進行隱孢子蟲的連續監測，同時對飲用水中隱孢子蟲提出了強制性限制標准，即出廠水中隱孢子蟲卵囊要少於每十毫升一個。對於違法該限制的企業，即使沒有造成疾病爆發的證據，也將予以起訴並予以罰金。
而英國的水資源監管是通過三個機構來實現，分別是水服務辦公室，飲水監管局和環境署，水服務辦公室主要是保護消費者利益，如設置水價限額，使有能力的公司為客戶提供需要的服務，而飲水監管局則要確保水務公司向客戶提供安全有質量的飲用水。由於客戶不能隨便的選擇供水商，實際上就是不能對供水商提供的水質進行比較，因此這是一項特別重要的職能。而環境署則是要保證水資源開采和污水的排放不會影響環境。當然英國政府還鼓勵水務公司不斷的創新提高效率，憑借有競爭力的價格和更好的服務為客戶帶來更大的效益。
上世界七十年代，德國的水污染還是很嚴重的，由於工業和生活污水無節制的排放，德國的母親河 萊茵河 已經成為一條泛著白沫的黑水溝。而如今，萊茵河碧波盪漾，達到了飲用標准。德國的自來水現在也可以直接飲用。這源於德國環境政策的轉型，對污水排放的立法以及對凈化設施的嚴格規定。
德國對於水質的保護是從嚴格控制污水排放開始的，德國的水費裡麵包括了兩部分，一部分是用水費，一部分是污水排放費。所有工業和家庭產生的污水都會通過下水道進入污水處理廠，經過一系列的凈化工藝達到一定標准後才能排到江河或者二次利用，所以一些城市會有相應的配套政策。綠化用水可以免除水費中的污水排放費。德國家庭很多有花園，澆花用的水可以單獨計算水費。除此之外，在德國會按照屋頂的面積收取雨水排污費，或者自家院子下面埋設過濾材料。在德國的高速公路兩側都有雨水收集池，雨水經過收集池過濾之後才能滲入地下，從而保持地下水的潔凈。
澳大利亞的自來水是達到直接飲用標準的，人們一般不會顧慮自來水的純凈問題，而水中的礦物質是不是含量太多導致水質過硬反倒是澳大利亞居民經常擔心的問題。因為自來水可直接飲用，所以澳洲的自來水廠和瓶裝水公司經常打口水仗。

出品瓶裝純凈水的公司經常和當地的自來水廠打口水仗，因為這些瓶裝水就是灌裝的當地的自來水，進行二度潔凈措施，包裝上市。消費者權益保護組織經常質疑為什麼自來水裝了個瓶子就要比自來水貴200多倍。而瓶裝水公司的回答都比較含糊，甚至有些公司說，「我們主要是給人們提供便攜的瓶子而已，我們主要賣的是瓶子」。

⑧ 水質自動監測，常用的國內外品牌有哪些哪些品牌是一線

最還還是 用化學反應比色 檢驗水質指標情況，電子儀器的 探頭有的時回候偏差蠻大！答化學反應的，如果水體沒指標就是透明。有指標就會顯現顏色 依據顏色深淺判斷

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