水质检测装置国内外发展

① 国内外研究现状与趋势

（一）美国百年地下水开发利用史的启示

美国是开展地下水可持续利用性研究比较早的国家。早在1883年美国学者Chamber⁃lin即出版了《自流井》，首次论述了自流井的成井条件和开发理论。1897年Iowa州地质调查局Norton在《Iowa自流井》报告中首次使用“含水层”理念。Todd于1900年提出，过多的自流井将导致自流水量衰减。1923年Meinzer出版了《美国地下水形成与理论探讨》和《地下水文学概要》，系统地总结了水文地质学的研究工作和理论进展，同时首次对全国地下水资源进行了定性评估，阐述了美国地下水发生、补给、排泄、径流、数量、质量、开发利用等各个方面（陈美贞，2006；陈仁升等，2003）。1935年Theis提出非稳定流理论，使许多实际问题得到较好解决。

在地下水开发方面，人们开始意识到地下水资源是有限的。20世纪30年代Tolman及同事发现了地下水开采所引发的海水入侵和地面沉降现象。20世纪60年代中期，以州为单位先后进行了各州地下水资源调查和均衡法地下水资源评价。1963年McGuinness总结了各州及地区地下水资源评价研究成果。

1977年美国发生了特大干旱，1978年美国地质调查局（USGS）启动了“区域水系统分析项目（RASA）”，历时近20年，调查和研究了全国28个以流域为单元的水系统，采用三维有限差分地下水流数值模型，模拟地下水开发前后地下水动态变化，并于1990～2000年期间编制出版了各个水系统的地下水图集（比例尺为1：250万～1：10万）。

目前，美国的地下水开采量占总用水量的 20.7%。其中，98.3% 的家庭用水、57.4%的牲畜用水和41.5%的灌溉用水都依赖于开采地下水源供给，而且对生态环境的改善和保护意识也越来越强烈。为此，美国正在开展新一轮“地下水资源计划”（GWRP），研究重点已从过去的以州为单位转向整个水系统、水文系统和生态环境系统，从过去偏重地下水的资源供给功能转向地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能综合调查评价研究，强调地下水可持续利用性研究。

近百年来美国地下水开发利用史表明，经济社会发展对地下水开发利用理念及其生态-地质环境功能研究具有重大推动作用。在19世纪以前，地下水仅是经济社会发展中一种补充性资源，在水资源中地表水的开发利用研究占主导地位。进入20世纪60年代，地下水成为经济社会发展愈来愈依赖的基础资源，特别是在持续干旱年份，地下水的开发利用得到空前的重视，同时含水层疏干、依赖地下水维持的生态系统急剧退化、地面沉降和海咸水入侵等环境问题日趋显现。据USGS统计，在美国公共供水中，地下水的比重从1950年的26%增到2000年的37%。80年代，地下水保护问题受到重视，美国联邦政府制定了提高污水排放标准和提高用水效率的多项保护法规，到2000年亩均灌水量比1950年减少了30%。在《2000～2010年美国地质调查局地质部科学战略》和《1998～2008年水资源部发展战略》中，突出了地下水的可用性和可持续性研究，包括城市化和市郊化对地下水影响调查、海岸带土地利用和人口增长对地下水影响调查和地下水-地表水相互作用研究。

（二）国内地下水评价研究动态

从20世纪50年代以来，地质矿产部和有关部门在全国范围内开展了大量的地下水及其环境地质问题调查评价工作，包括区域水文地质、供水水文地质、环境水文地质、地下水资源评价与新技术和新方法应用。经过50多年来的水文地质工作，基本查明了我国地下水资源的区域分布规律，并且把西北和华北的地下水勘察研究作为一项主要战略任务做了大量工作，实现了各种信息的采集、处理、存储、传输和交换，并开始把地下水作为水圈、岩石圈的组成部分和重要环境因子，开展地球表层四大圈层相互关系及大陆水循环与全球变化研究，把地下水融入“全球一体化”的大环境中思考，利用大剖面、同位素等研究地下水循环方式，极大地改变着地下水评价的传统思维与方式，尤其是近几年信息技术的发展，加快了对地下水评价的速度。

50多年的地下水评价工作，具有如下特点：①体现国家意志、服从国家目标，成为地下水评价的宗旨；②发挥水文地质工作优势，体现地下水区域性、基础性评价服务于国家建设；③取得的丰富资料和经验，奠定了地下水评价方法研究的基础。自20世纪70年代以来，由于应用数学和地下水动力学的相互渗透，以及电算技术的推广和应用，丰富并突破了传统水文地质学的内容，使地下水评价从定性研究发展到定量研究的新阶段。地下水资源评价的基本理论，从稳定流发展到非稳定流，从二维流发展到三维流，从一般均衡法和比拟法，发展到解析法和有限单元或有限差分数值法及相关分析法。地下水质量评价从单项评价发展到综合评价，从一般数理统计方法发展到聚类、神经网络和灰色系统评价方法。

20世纪80年代后期，地下水资源评价工作开始把主要目标转向管理模型的研究，涉及与地下水开发活动有关的自然环境、社会环境和技术经济环境等各方面问题。

但是，面对21世纪可持续发展的要求，地下水评价工作存在不同程度的不适应新问题。始于20世纪80年代的第一轮全国地下水资源评价，是基于以消耗资源、牺牲环境作为代价的发展过程，在评价指导思想、评价理念和评价方法诸方面，都存在历史的局限性，急需按新的要求进行完善和发展。例如由于受当时认识能力和技术水平的局限，对地下水系统的资源、环境和生态属性功能的基本认识和评价方式中，有关可持续发展思想和水循环理念体现不足，静态思维比较突出。

1.地下水资源分类与概念演变

20世纪50～60年代，我国在地下水资源评价方面普遍采用前苏联的“四大储存量”的概念，即动储存量、静储存量、调节储存量和开采储存量。在欧美一些国家也都使用过这些概念（曲焕林等，1991）。经过水文地质工作者的多年实践，普遍感到应用“四大储存量”的概念评价地下水资源存在许多缺陷（陈雨荪，1982；刘光亚，1982；王强忠等，1982），现在已基本停止使用。

在20世纪70年代提出了“三种水量”的概念，即补给量、储存量、允许开采量，并于1989年纳入国家标准（GBJ27-88）。但是随着实践和理论的发展，其局限性和理论缺陷逐渐暴露出来（徐恒力等，2001）。方案中沿袭以含水层（或水源地）为评价单元的思维模式，没有体现地下水资源整体性和系统性；补给量和储存量的时空概念含糊，容易造成水量重复计算；允许开采量仅仅是一种笼统的提法，在实践中难以操作等。

20世纪80年代“资源”的概念逐渐为人们所接受，欧美、日本等国家和地区先后采用了地下水资源的概念，陆续出现了“潜在可更新资源”（Potential Renewable Resource）、“实际可更新资源”（Actual Renewable Resource）、“可用更新资源”（Available Renewable Resource）、“安全开采量”（Safe Yield）、“可持续开采量”（Sustainable Yield）和“实际可持续开采量”（Practical Sustained Yield）等。

我国学者王大纯教授（1995）等人，从地下水资源自然属性出发，将地下水资源划分为“补给资源”和“储存资源”两类。“补给资源”被定义为“含水系统可以恢复再生的水量”。将含水系统的多年平均补给量作为补给资源量，单位为m³/a。“储存资源”被定义为“含水系统在地质历史时期积累保存下来的水量”。将含水系统多年平均低水位以下的重力水体积作为储存资源量，单位为m³。

陈梦熊院士等1983年提出的、后经过不断调整和补充（2002）的地下水资源分类，也具有广泛代表性。在该分类中，将地下水资源分为“天然资源”和“可采资源”。“天然资源”被定义为“在一个完整的水文地质单元（地下水系统）内，地下水在天然条件下通过各种途径，直接或间接地接受大气降水或地表水入渗补给而形成的具有一定水化学特征、可资利用并按水文周期呈现规律变化的多年平均补给量”，一般可用区域内各项补给量的总和或排泄量的总和来表征。“可采资源”被定义为“在经济技术条件合理、开采过程中不发生水质恶化或其他不良地质现象（如地面沉降、地面塌陷等），并对生态平衡不致造成不利影响的情况下，有保证的可供开采的地下水资源”。

2.地下水资源评价方法研究现状

达西（Darcy）定律和水量均衡是地下水资源数量评价的理论基础，由此产生了两种评价方法，即“地下水系统水量均衡法”和“地下水系统水动力学法”。

“地下水系统水量均衡法”是直接利用质量均衡原理，通过建立地下水系统的补给量、排泄量和储变量之间水量关系，确定地下水资源数量。“地下水系统水量均衡法”既可用于区域地下水资源的水量计算，又可用于局域地下水资源的水量计算；既可估算地下水系统的补给和排泄的总量，又可计算地下水系统的各单项量，是地下水资源评价中最常用的一种基本方法，也是一种比较可靠的方法。

“地下水系统水动力学法”是根据达西定律和水量均衡原理，建立描述地下水运动规律的微分方程，通过求解微分方程，实现对地下水系统水量状态评价。

按照微分方程的解法，划分为“解析法”和“数值法”。解析法是根据地下水井流理论进行地下水量评价，主要适用于均衡区范围较小、水文地质条件简单的均质含水系统。在20世纪50年代之前，解析法在地下水资源评价中发挥了重要作用，迄今仍然是地下水资源评价中确定水文地质参数的主要方法。但是当把解析法应用于大范围水系统时，由于实际的水文地质条件远较解析法所假设的条件要复杂得多，其局限性就暴露了出来（薛禹群等，1986）。

为了解决随地下水开采规模进一步扩大所出现的问题，在20世纪50～60年代，兴起物理模拟（电模拟和砂槽模拟等）技术，但是仍不能很好地解决复杂水文地质条件下区域地下水资源评价所面临的问题。计算机技术和数值计算在地下水资源评价中的应用推广，使一些复杂地下水流模拟成为可能，而且开始考虑含水介质的非均质性和各向异性，对复杂的越流系统和具有不规则形状的各类边界条件，以及多相流和双重介质等问题也开展了深入的研究，在概念模型中更多地保留了实体系统的自然特性。由于数值法既可用于大区域地下水资源评价，又可用于局部的水源地评价；既可处理复杂的水文地质问题，又具有较高的计算精度，因此，逐渐成为地下水资源评价的重要方法，并因其更易实现系统分析的目标而被广泛应用于地下水资源评价和管理工作中。

在地下水资源评价中，常用的方法还有水文分析法、相关分析法、水文地质比拟法等。“水文分析法”是仿照陆地水文学的测流分析，计算地下水补给量的一种方法，主要应用于地下水补给量全部转化为地下水泄流的地区，如岩溶管道流区、全排型岩溶大泉的岩溶水系统或基岩山区裂隙水系统等其他方法难以应用的地区，主要有地下径流模数法和基流分割法。“水文地质比拟法”，常用于实际资料缺乏的地区，主要根据水文地质条件的相似性，用区域内局部地段或相似条件的其他地区的实际资料比拟到全区或研究区进行地下水资源评价，多数用于可采资源的估计。该方法是研究区缺乏资料情况下不得已的选择，其评价结果的精确性较差。“相关分析法”是一种统计学方法，主要用于区域水文地质勘探试验资料不足，但是地下水动态资料较多的地区，应用这种方法进行外推时其可靠性很难保证。“开采试验法”，在地下水的非补给期（枯水期），按接近取水工程设计的开采条件，进行较长时间的抽水实验，然后根据抽水量、水位降深动态或开采条件下的水量均衡方程求解出水源地枯季补给量，并以此作为水源地的允许开采量。该方法主要用于水源地允许开采量的评价，在区域地下水资源评价中主要用该方法求取参数。

纵观国内外地下水评价成果，最常用的方法是“地下水系统水量均衡法”和“数值法”。美国1977年开展的“区域水系统分析计划”（简称RASAP，1978～1995年期间）联合运用数值法和均衡法对全国25个主要地下水系统水资源进行了评价（USGS，1998）。在2000年开始的新一轮地下水资源评价（Ground-water Resources Program）中，仍然以数值法为主（USGS，2001）。欧盟各国联合开展的区域地下水资源评价中，水量均衡法是主要方法（Fried，1982；Rees and Cole，1997）。此外，亚洲、非洲一些国家也大多采用水量均衡法和数值法进行区域地下水资源评价（Leslie B.Smith and Kadri Külm，2002；Shahin，1989；Lloyd，1990；Ulf Thorweihe and Manfred Heinl，2002）。我国在20世纪80年代开展的第一轮全国地下水资源评价中，均衡法和数值法也是主要评价方法。

随着数学地质的发展，最近在国内外地下水评价中出现了一些新的理论方法，如随机理论和神经网络（Kitanidis，1985；Bates，1992；Gelhar，1993；Brannan，1993；杨金忠等，2000），但是这些方法还处于理论探索之中，目前还难以广泛实际应用。

3.地下水质量评价研究现状

我国在早期的地下水质量评价中一般借用外国学者设计的评价模式，如内梅罗（Nemerow N.L.）指数法等。但是在应用过程中，逐渐发现这些评价模式在理论上和实践上的不足，于是我国地下水质量评价工作者，根据自己实践的经验和实际情况，提出了许多适合不同用途的水质量评价方法。如20世纪60年代开始用“环境质量综合指数”定量地表示环境质量状况，发展至今已提出许多种计算综合指数的数学模式，这些模式对环境质量的划分一度起了积极的作用。

早期全国性地下水质量评价，尚无“国家地下水水质标准”，主要依据国家建委和卫生部批准试行的“生活饮用水卫生标准”（TJ20-76），并参考世界卫生组织（WHO）1958年公布的“饮用水水质标准”，个别评价参数考虑地方“饮用水水质标准”。评价方法主要采用指数法、多项参数法和模糊数学法等。在现今的全国地下水质量评价中，虽然在评价项目选定、分类和污染等级划分等方面有所变动，但是其思路和技术方法均沿袭了这一格局。

20世纪80年代以来，随着计算机技术的高速发展和广泛应用，模糊数学、灰色聚类和神经网络等方法在地下水质量评价中广泛应用，且随着方法的改进，人们也越来越重视评价结果的合理性。但是由于影响地下水质量的因素较多，以至各评价方法都存在一些局限性。例如综合污染指标法的“硬性分级划分”，灰色和模糊系统需要设计若干不同的效用函数（灰色系统的白化函数、模糊数学的隶属函数等），以及人为地给定各评价指标的权重（或权函数）等，这些效用函数和指标权重的给定难免不带主观性，造成评价方法难以通用，增加了应用的困难和人为臆断因素对结论的影响。在地下水质量评价方法中，普遍存在“参数权重”问题，例如指数法把各个水质参数等同，模型法在参数选取和参数权重设定中存在较大的主观性。目前，迅速发展的人工神经网络评价方法，拓宽了地下水质量评价方法的视野。

4.地下水脆弱性评价研究现状

自1968年Margat首次提出“地下水脆弱性”这一术语后，虽然经过几十年的发展，但是至今国内外对“地下水脆弱性”概念仍然没有统一的定义，许多学者根据自己所考虑的因素从不同的角度给“地下水脆弱性”以不同的定义。

以1987年为限，“地下水脆弱性”概念的发展过程可划分两个阶段。在1987年以前，有关地下水脆弱性的概念多是从水文地质本身的内部要素这一角度来定义的。1970年Margat与Albiet提出的地下水脆弱性是指在自然条件下污染源从地表渗透与扩散到地下水面的可能性。Olmer与Rezac则认为地下水脆弱性是地下水可能遭受危害的程度，这种危害程度由自然条件决定，而与现有污染源无关。Vrana提出地下水脆弱性是影响污染物进入含水层的地表与地下条件的复杂性。1983年Villumsen等定义地下水脆弱性是指应用中或废弃于地表的化学物质对地下水的危害性。1987年“土壤与地下水脆弱性国际会议”揭开了“地下水脆弱性”研究新阶段的序幕。多数学者主张在定义地下水脆弱性时应考虑含水层本身的易污染性和人类活动与污染源的影响。有的学者提出地下水脆弱性是地下水质量对现在或将来有害于其使用价值的敏感性。

地下水系统脆弱性已经被广泛认同的是指这个系统对来自外部（天然与人类活动）从时间和空间上影响它的状态及性质的处理能力。1991年美国审计署应用“水文地质脆弱性”来表达含水层在自然条件下的易污染性，而用“总脆弱性”来表达含水层在人类活动影响下的易污染性。美国国家科学研究委员会于1993年提出地下水脆弱性是污染物到达最上层含水层之上某特定位置的倾向性与可能性，并将地下水脆弱性分为两类：一类是本质脆弱性，即不考虑人类活动和污染源而只考虑水文地质内部因素的脆弱性；另一类是特殊脆弱性，即地下水对某一特定污染源或污染群体或人类活动的脆弱性。欧洲、北美和澳大利亚等地区，在地下水污染防治工作中，已经以污染治理为重点转变为以防止污染为重点，开展了地下水环境脆弱性评价，并编制了评价图册。

至今国内尚没有明确的“地下水脆弱性”的定义，定义多引用外文资料，多是从水文地质本身内部要素角度出发，针对局部城市或水源地，包括“环境生态脆弱区地下水开发模式及系列编图”工作，研究地下水本质脆弱性，常以“地下水的易污染性”、“污染潜力”、“防污性能”等来代替“地下水脆弱性”这一术语。

5.存在问题

新中国成立以来，地下水评价工作为保障国家经济社会发展的需求提供了重要支撑。但是，从地下水可持续利用角度考虑，地下水评价工作尚存在如下问题：

1）以往的工作，偏重地下水赋存条件的研究，对地下含水层结构和地下水补、径、排条件研究程度有待深入。作为地下水赋存空间的地下水系统结构和地下水动态，是地下水资源评价的基础。

2）地下水与环境保护密切相关，是环境保护的重要制约因素。以往对地下水质量、环境和生态属性功能评价重视不够。

3）地下水资源可持续利用程度及趋势预测研究缺乏深度，不能适应国民经济对地下水前瞻性要求。

4）由于大量的水利工程修建，改变了地表水、地下水循环条件，出现了不少新的水环境问题，特别是地下水补给条件的改变，使得有些地区地下水补给减少，生态环境不断恶化。因此，在新的地下水评价中急需考虑这些变化的影响。

（三）地下水功能评价与区划研究现状

1998年许志荣在《水文地质工程地质》（第五期）上发表了“地下水功能区划分初探”，提出了开展地下水功能区划的必要性。1999年史瑞青等在《工程勘察》（第一期）上介绍了“灰色聚类分析在地下水区划中应用”的技巧。2001年费为进等在《地下水》（第四期）上发表了“快速灰色分级聚类法在地下水功能区划中应用”，提出灰色分级聚类法是地下水功能区划的一种简明方法。这一时期的地下水功能研究都是从地下水资源合理利用角度出发，基于传统地下水资源评价理念。

2002年中国地质调查局水环部从生态、地质环境保护角度，作为约束条件，提出开展“地下水功能评价专题研究”，由中国地质科学院水文地质环境地质研究所张光辉研究员主持开展有关地下水功能理念、评价理论与方法探索性研究，于2003年提出了地下水功能评价基本框架和评价指标体系。2004年6月该项目组完成了“地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能评价的科学体系”构建和论证，包括基本理念、评价理论、评价指标体系和评价关键技术等，编制了“地下水功能评价与区划技术”，编入中国地质调查局《全国地下水资源及其环境问题调查评价技术要求系列》（二、三）中，并先后在兰州、武汉、石家庄、北京、沈阳和呼和浩特主办“地下水功能评价与区划”技术骨干培训班，在我国西北、华北和东北地区全面推广应用。2004年唐克旺等在《水资源保护》（第五期）上发表了“地下水功能区划分浅谈”，介绍了水利部门进行地下水功能区划的基本思路。2005年水利部下发了《关于开展全国地下水功能区划定工作的通知》。2006年张光辉等在《水文地质工程地质》（第四期）上发表了“区域地下水功能及可持续利用性评价理论与方法”一文，全面阐述了地下水功能评价理论和方法；黄鹏飞等在《中国环境管理》（2006年第二期）上发表了“层次分析法在民勤绿洲地下水功能评价中应用”，介绍了地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能状况。2007年罗育池等在《中国农村水利水电》（第九期）上发表了“基于MapGIS的河南省浅层地下水功能评价与区划”；吕红等在《水文》（2007年第三期）上发表了“山东省地下水功能区划初探”，指出地下水功能区划是政府行使管理职能的重要基础；闫成云等在《水文地质工程地质》（2007年第三、四期）上发表了“疏勒河流域中下游盆地地下水功能评价与区划”，引用大量实例阐述了地下水功能评价与区划的实际效用。2007年范伟完成了“吉林省平原区地下水功能评价”硕士学位论文。张光辉等在《地质通报》（2008年第六期）上论证了地下水功能评价与地下水可持续开采量的关系。

（四）地下水开发利用研究现状与趋势

地下水开发利用研究总的趋势是学科内涵不断拓展、生态-地质环境保护优先、安全保障能力建设为重点、与经济社会和谐可持续发展是根本。

1）资源和环境、生态并重，已成为地下水开发利用研究的主题。地下水可持续利用既要保障社会稳定的水供给，又不能牺牲生态-地质环境效益，同时不影响未来长远的水资源利用。恢复由于人类影响而退化的地下水功能、地下水疏干区定量跟踪和调控、增强地下水含水层获得补给途径和机制、地表水与地下水联合调蓄和协调开发、地下水利用和分配的社会-经济规律及管理模式等是当前重要的研究课题。

2）地球表层系统的水文地质过程研究，已成为现代地下水科学演化的重要专题。土壤、包气带、浅层地下水、湿地与湖泊、绿洲、河流和农业用地等，与地下水可持续利用性研究密切相关。包气带是介于潜水面和地表之间的多孔介质，化学风化、有机质分解、氮素固定等其他化学物质循环过程均发生在包气带，也是地下水补给、污染物向地下水运移的必经之路。包气带中所发生的物理、化学和生物过程与水文地质学、土壤学、生态学和环境学关联性愈来愈紧密（甘肃地调院，2007）。

3）建立高效的地下水动态监测、状况调查和突发应急机制，经济社会发展的需求愈来愈迫切。1996年国际水文计划工作组将“可持续水资源利用”定义为“支承从现在到未来社会及其福利要求，而不破坏他们赖以生存的水文循环及生态系统完整性的水的管理和使用”。要求在水资源规划、开发和管理中，寻求经济发展、环境保护和人类社会福利之间的最佳联系与协调，强调未来变化、社会福利、水文循环、生态系统保护的完整性，使“未来遗憾可能性达到最小”。2000年在美国召开的“水资源综合管理研讨会”上，达成一个共识：流域统一管理是防止土地退化、保护淡水资源与生物多样性、实现水资源可持续利用的必然抉择。

4）可持续性（Sustainability）是当今地下水开发利用中最为人们关注的核心。它指地下水时空上能够连续下去。Serageldin and Steer将“可持续性”概化为“可持续性弱”、“可持续性适度”、“可持续性强”和“可持续性过强”。“可持续性弱”不关心局部、只关心整体；“可持续性适度”主要以维持系统的整体性为目的，但也适当关照其组分；“可持续性强”要求保持系统组分的良好状态，同时也关照到系统整体，各组分不可互相替换，而且根据某些理解，即使是在组分内部，可替换性也是受到限制的；“可持续性过强”就是保持系统的所有要素完好无损且无任何损耗。

② 　水质测试技术方法的现状

目前，国内外的实验测试手段，从分析原理划分，大致可分为两大类：即化学分析法和物理分析法（或物理化学分析法，也可叫仪器分析法）。这两类分析方法之间并不是相互孤立和对立的，例如在运用仪器分析时，在进行分析测量之前，试样往往必须经过一系列预处理工作，这就必须采用化学方法，同时仪器的校准也常常必须借助化学分析来核对。在实际分析工作中，应根据具体情况和要求，综合考虑仪器分析和化学分析的特点，扬长避短，选用适当的分析方法。这就要求分析化学工作者必须同时掌握好这两类分析方法。

从水和污水的检测项目来看，主要包括：感官指标，一般性质，常量组份，微量元素，有毒元素，污染组份，微生物，放射性，气体成份，同位素等，共约90～100项指标，近200个检验方法。除经典的化学分析方法外，还包括了许多近年来发展的新技术，如原子吸收光谱法、极谱法、原子荧光法、离子色谱法、感耦等离子体光谱法、质谱法、能谱法以及痕量元素的多种分离富集技术等。

从掌握的分析测试技术方法来看，国内外基本大同小异，国内测试质量和某些先进国家相比，测试数据有较好的可比性，但国内目前存在的主要问题是受经济条件的制约，仪器普遍陈旧，设备简陋；人员的技术素质、知识更新得不到较好的提高，这样就使得国内的测试技术能力仍然保持在70～80年代的水平。当然由于部门和经济条件的差异，有些单位的仪器设备条件也有比较先进的，但人员技术素质也存在不相适当的状况。现就各项分析技术的现状介绍如下：

一、化学分析法

化学分析是最早使用的和长期以来广泛应用的分析方法，故又有“经典分析法”之称。化学分析是以化学原理和化学反应为基础建立起来的分析方法，此方法以化学反应如酸碱反应、络合反应、沉淀反应和氧化还原反应等为基础建立起来的，用于成份的定性和定量分析，它是分析化学的基础，目前仍是国内外分析工作者通用的分析手段。

在现今水质分析中应用最广的是比色法和容量法。这些方法能够普及和采用的主要优势是，只要有化学试剂和玻璃器皿即可进行，不需要太多昂贵的仪器，因此，往往是许多中、小型实验室采用的主要手段。

比色法对微量物质的测量有很大的优越性，此法的操作步骤一般比较简单、快速、灵敏度也较高。比色方法有三种：一种是目视比色法，这种方法所要求的设备和技术条件简单，对低色度溶液的辨认比仪器测定更加灵敏，可以分辨测定液中混浊物的干扰。第二种为分光光度法，第三种为光电比色法。这两种均需仪器，在正常情况下，用仪器比色比目视法准确，重复性好，但在溶液混浊时，仪器无法辨认容易出现假象，这种方法还容易受仪器性能的影响，由于需要仪器设备和电源供应，所以不宜在野外使用。

分光光度计能将光线分为较狭窄的波段，所以测定效果比光电比色计的好。但前者价格比较贵，在一般测定中，光电比色计也能得到满意的结果。

所以三种比色法各有优缺点，可以根据具体条件加以选用。

容量法操作起来也比较简单，对某些项目也能得到较准确的结果，但是也容易受指示剂，操作的熟练程度和标准溶液浓度等条件变化的制约，使准确度和灵敏度受到影响。

二、物理分析法（仪器分析法）

物理分析法，也可叫物理化学分析法或叫仪器分析法。这种分析方法是以物质的物理、物理化学性质（光谱及电化学性质）为基础并使用特殊仪器进行分析的测试方法。

仪器分析是20世纪初发展起来的一类分析方法，又有近代分析法之称，它具有灵敏、准确、快速、易于实现自动化和连续测定等优点。

目前在水、工、环测试中主要应用以下各类方法：

1.原子吸收光谱分析法

原子吸收光谱分析法又称原子吸收分光光度分析法，简称原子吸收法。原子吸收法是一种很好的定量分析方法。目前在国内各大、中实验室应用比较普遍。它具有灵敏度高、准确度高、选择性好等优点，方法简便，分析速度快，如果采用自动化的仪器，每小时可分析100个以上的试样。

另外，用途广泛，在测定含量范围方面，既能用于微量（mg/l）和超微量（μg/l）的分析，又能用于基体组分含量的测定；在测定元素种类方面，约能直接测定70种元素，采用间接方法还可测定卤素、硫、氮等非金属元素，测试的种类几乎可以复盖元素周期表中70%的元素。

原子吸收法也存在一些缺点和不足：

（1）各元素的分析条件不相同，特别是使用的光源灯不同，不利于同时进行多种元素的测定。

（2）对于成分复杂的样品，干扰仍然比较严重。

（3）对某些高温元素如稀土元素钍、锆、铪、铌、钽、钨、铀、硼等的测定灵敏度较低。

（4）仪器比较复杂和价格较贵，不利于普及，目前国产仪器性能还不太过关。但价格比较便宜，一般比较容易普及。好的原子吸收仪是美国PE公司产品和日立Z-5000型，但是价格较贵，在现有条件下使许多实验室望尘莫及。

2.发射光谱分析法

发射光谱分析法，它包括三个最基本的过程：首先对被测物质提供发射光谱的条件，既依靠外加能源使之原子化和被激发；然后将激发态原子所发出的复合光分解为单色光形成光谱；最后对光谱进行检测。发射光谱分析的方法有五种，即①看谱分析法；②摄谱分析法；③光电直读光谱法；④火焰光度法；⑤感耦等离子体原子发射光谱法。

在上述五种发射光谱分析方法中，前三种方法本部门采用较少，这里不再赘述。在水、工、环系统主要应用的是火焰光度法和感耦等离子体原子发射光谱法。

火焰光度法的主要特点是以火焰为光源，将试样在火焰中原子化并激发后，再对发射光进行分光和检测，其测量方法是用光电转换元件将光信号转变为电信号而测量。这种方法由于仅使用火焰光源，提供的能量较低，故能分析的元素比较少，通常测定的对象是碱金属和部分碱土金属。一般测定水中K、Na、Ca、Sr等元素时，应用比较方便。

感耦等离子体原子发射光谱法是基于原子发射光谱原理的基础上，改进了光源条件，即在光源上引入了电感耦合等离子炬。电感耦合等离子体自60年代中期研制成功以来，与原子发射光谱相结合，以它优越的激发性能，良好的精密度，极低的检出限以及多元素同时快速测定等优点，已逢勃发展为无机成分分析的主要手段，已广泛应用于多种行业的科技领域。90年代初北京地质仪器厂在我国首次开发研制成功了WL-100系列单道扫描等离子体光亮计，它的主要技术指标基本达到了国内外同类仪器水平，第一台样机就在国土资源部矿泉水检测中心，已在日常使用中。

当然，国产仪器也有它一定的不足之处，就是电学部分还不太过关，耗气量大，少量样品测定时成本较高，适于批量生产。

3.原子荧光光谱法

能够产生荧光的物质可以是分子，也可以是原子。一般所说的荧光分析是指基于分子吸收的荧光现象，基于原子吸收而产生荧光的现象为原子荧光。原子荧光光谱法是60年代建立起来的，是近年来发展很快的一种微量分析方法。它是由基态原子吸收辐射被激发，然后去活化而发射出的荧光。其特点是灵敏度高（一般情况比原子吸收光谱法高），选择性好和用途广泛，特别是对环保监测尤为有用，我们这里主要用来测定汞、砷、硒等成分，使用起来也很方便。

4.电化学分析法

电化学分析是利用物质的电化学性质来测定物质组成的分析方法。电化学分析的主要内容包括：电导分析、电位法、电解法、库仑法、极谱法五种方法。在这些方法中我们目前通常采用以下几种方法：

（1）电导分析。本方法是应用两个相同的惰性电极，插入被分析溶液，在此电极上施加交流电压，测定其间的电导（电阻的倒数）。电导分析法最先应用于测定电解质溶液的溶度积，解离度和其它一些特性。由于溶液的导电性质取决于溶液中所有共存离子的导电性质的总和，所以这种分析方法不具专属性。对于复杂物质中各组份的分别测定受到限制。但电导法确属一种简便而且十分灵敏的分析方法，至今仍保留着在某些方面的应用，例如对水质纯度的检验和用做气相色谱的鉴定器等方面。

容量分析中，使用电导指示滴定终点的方法叫做“电导滴定法”。电导滴定法的准确度较高，并且能用于较简单混合物中各分量的测定，这种分析方法在实现容量分析的自动控制方面，有较好的用途。

（2）电位法。电极电位与溶液中电活性物质的活度有关，测量电极电位，并应用奈恩斯特方程计算被测物质的含量（如各种离子选择性电极的直接测定），或以电位作为容量分析的终点指示（称为电位滴定）。

电位分析所用到的各种电极，从用途上可以分为指示电极和参比电极。如氢电极、甘汞电极、银-氧化银电极常用做参比电极，还有些离子选择电极，如K^＋、Na^＋、Ag^＋、Ca^2＋、Pb^2＋、F^2-、Cd^2＋、Br^-、I^-、Cn^-、S^2-、SCN^-等离子都有选择电极出售，这些电极使用起来比较方便，特别是在野外或条件较差的小型实验室，用这些电极也可以解决许多离子成分的测定问题，还有PH值和EH值的测定更是所有检测水的方法中所普遍采用。

以指示剂变色判定容量分析的滴定终点，虽然方法简便易行，但也有一定的限制，对于不同化学反应采用不同指示剂，有时没有适合的指示剂可供应用；对于有色，混浊或具有荧光的溶液无法进行分析。电位滴定法可以弥补上述缺限，而且还可用于混合溶液中，进行连续滴鉴。使用电位突跃检测滴鉴终点，易于实现自动滴定。

（3）极谱分析法。极谱法是一种特殊的电解分析法，它的操作过程是在特定条件下进行电解的过程。这种方法发展很快，仪器设备便宜，容易推广，因此应用普遍，其主要特点如下：

第一，灵敏度高。经典极谱法一般可测量10^-5mol/L的溶液，近代极谱法甚至可测量低至10^-11mol/L的溶液。这对于痕量或超痕量元素测定有很重要的意义。

第二，准确度高。极谱的相对误差一般为1%～5%，这对于痕量分析方法来说，准确度是相当高的。同时极谱法的重现性很好，用同一溶液可以反复进行多次测定，也有利于得到准确结果。

第三，应用范围广。极谱法的应用范围十分广泛，就测定的元素而言，原则上几乎所有的元素都能够用极谱法直接地或间接地进行测鉴，在水质分析中如Fe、Ae、Ca、Pb、En、Cd、Cr、Co、Ni、Mo、Se、V、W等元素都可以采用极谱法进行测鉴。

第四，分析速度快，容易实现自动化。极谱法的测定工作，一般可在数分钟内完成。目前已经有自动化和微机化的极谱仪了，从仪器的调整、分析、直到最后的结果计算和显示（或记录）全部由微机控制，这样不但加快了分析速度，提高了分析的准确度，而且使用十分方便。

第五，极谱法的主要缺点是需要使用具有挥发性的有毒物质汞，在使用汞时必须注意汞的回收和保存。

5.色谱法

色谱法实质上是一种物理化学分离方法：即利用不同物质在两相（固定相和流动相）中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质在二相中反复多次分配，从而使各物质得到完全的分离。当这种分离技术应用于分析化学领域就是色谱分析。

现代的色谱法，比之早期己向前大大地发展了，它已成为分支很多，性能优越，用途广泛的一类重要的仪器分析方法。我们通常应用的是气相色谱，液相色谱和离子色谱法。

目前，气相色谱法主要应用于石油、化工、医药等工业生产部门从事气体分析及有机化合物的分析；随着环保事业的发展，气相色谱法在大气污染分析和水质分析中也正在发挥重要的作用。在环境地质研究中，我们主要应用气相色谱法测试水中的污染和有毒有害成分如：三氯甲烷、四氯化碳、有机磷（敌敌畏、乐果、甲拌磷、甲基对硫磷、对硫磷等）、有机氯（如六六六、滴滴涕）。分析上述项目时常用的检测器是氢焰离子检测器和电子捕获检测器。

高压液相色谱分析是在液体流动相色谱分离技术基础上发展起来的。在气相色谱的基础上，色谱理论得到了发展，同时出现了新的高效填充剂，发展了适合于液相色谱用的检测器和高压泵，使液相色谱技术有了新的突破，分析速度和分离效率大大提高，为了与经典液相色谱区别，这种新型液相色谱称为高压液相色谱。

液相色谱可以分析的项目很多，大部分都是高分子有机化合物，我们这里只开发了水中致癌物质苯并[a]芘在高压液相色谱上的分析方法。

离子色谱主要用于分析在溶液中能离解成正负离子的试样。这种仪器从理论上讲能测的离子成分很多，检测时需要的试样量也很小，但由于色谱柱内的填料为离子交换树脂，而且受树脂再生条件的影响，操作起来稳定性不好，也带来许多麻烦，一般不太受操作者欢迎。

6.同位素的测试

同位素水文地质学作为水文地质的一个新的分支，它的主要任务是研究地下水中同位素的组成、分布规律以及在各种自然物理化学过程中的分馏作用，并应用这些基本理论解决各种水文地质课题，如测定地下水的年龄、研究地下水的运移和水文地质过程的机理、查明地下水化学组份的来源、探讨地下水的成因等。随着同位素水文地质发展的需要，同位素测试技术有了很大的改进，测定精度也大大提高，现在能测的同位素有氚（³H）、碳-14（¹⁴C）、氧-18（¹⁵O）、氘（D）、硫-34（³⁴S）和碳-13（¹³C），都有较详细的样品制备办法，测试技术主要采用了质谱分析法和液体闪烁计数法。

质谱分析是利用电磁学原理使离子在磁场的作用下，按照质荷比（M/e）进行分离，从而测定物质质量与含量的方法。目前世界上有几十种质谱仪，有的用来分析固体和不容易挥发的液体样品，有的用来分析气体和容易挥发的液体。质谱分析法不仅具有较高的绝对灵敏度，而且具有较高的相对灵敏度和测量精度。改变质谱仪的电磁参数，可以在短时间内分析多种组份，并且可以连续进样、连续分析，实现生产流程自动监制。但是与一般分析仪器相比，质谱仪结构复杂，价格昂贵、操作维护麻烦，所以不易推广和应用。

液体闪烁计数法也是测量放射性的一种主要方法，在弱β射线测量方面，例如³H（氚）和¹⁴C的测量，因灵敏度高，测量迅速、操作方便等优点，目前这种方法也一直被应用着。

③ 水质在线仪表国内外对比有什么优势

自来水常规检测指标主要有：余氯、浊度、pH、ORP、电导率、溶解氧等；物理量参数：温度、流速、压力等。水产养殖水质监测指标主要有：溶解氧、气压、光照、温度、pH、ORP、电导率、浊度、液位等

④ 水质化验的发展历程

建国初期~1980年间水质化验技术的发展概况
同时，通过浅层沉淀理论将最初的平流沉淀池改为具有长、狭、浅等特点的新型沉淀池；在絮凝池的选择上也更为多元化，比如选用纹板和栅条、网格、平流折板及竖流人字(折)板等；通过对进水布水装置增设纵向指形集水槽，使自动排泥变为了现实，从而改善了进水布水条件；斜管、气浮池等都得到了相应的开发；气水反冲技术也在很大程度上得到了广泛应用；有些技术先进的水厂已经开始使用臭氧化工艺。在这一阶段，水质浊度的测定也又有了较大地改进，先由原有的比色管比浊改进成了黑利格型目视比浊仪，直至后来出现的光电浊度仪。
1980年~1990年
在这些年里，是我国水质研究发展相当重要的一段时期，其一，国内在水质研究问题上首次采用了遗传毒理学的研究方法，在水处理工艺方面采用臭氧与氯的联用试验。试验表明水中有机物的不完全氧化过程，会导致突变率增高，从而改善了单纯地使用臭氧进行消毒导致的突变率下降的现象，臭氧与氯联用还能有助于提高出厂水中重金属含量的合格率，其中包括铁、锰、铯等；其二，还对塔式生物滤池进行了研究，研究结果显示塔式生物滤池能有效地去除水中的污染物，例如氮、氨、氛等有害物质，对水中的溶解氧以及PH值也有显著的提高，还能够使絮凝剂剂量和加氯量有所减低，并以此改善混凝；其三，又对臭氧生物活性炭工艺进行了具体研究，其对于去除三氯甲烷的前体THMFP紫外消光值Euv有着相当重要的意义，不仅能降低毛细管柱气相色谱谱图峰数及总面积，也能使突变为阳性的原水转化为阴性出水。
1990年至今
这一时期是我国水质检测水平发生质的飞跃的一段时期。国内建立了数个国家级监测站，其中每个监测站除具备常规的检测设备外，并且还都配备了各项技术先进的大型仪器，如气相色谱仪、低本底放射性测量仪和测汞仪等等，少数检测站内还配置了色谱-质谱-计算机联用系统等，通过这些仪器的配备，我国水质监测站的装备水平几乎可以与国际化城市相提并论；近年来，一些大的监测站都进行了引水调研工作的开展，并通过和各大专院校结合展开水质深度处理工艺等研究工作，促进了我国水质检测水平的提高。
新国标对水质检验标准的要求
根据水质检测的要求，主要可以将检测项目分为常规指标检测和非常规指标检测，新国标也都对其进行了相应的调整。毒理学原有的指标项目也进行了相应的增加，如：无机化合物从原有的10项增加至现在的21项，有机化合物从原来仅有5项增加至53项，还有消毒剂、微生物指标等也都有所增加，这些新增的项目从很大程度上反映了我国如今对水质安全的重视。新国标项目的设置完全符合当今国际上的饮用水水质标准项目增加的趋势，并且已经基本与国际先进水质标准接轨。
新国标在原有项目的基础上做了8项修订，其中主要对浑浊度、砷、镉、铅、硝酸盐、四氯化碳着6个项目的限值要求进行了提高。另外，新国标还对总大肠菌群的测定方法与计量单位做出了修改，但却对总放射性的限值放宽了一些要求。
新国标中还增加了大量有机物指标，其中主要包括：农药、有机污染物、等，尤其是在常规指标的基础上增加了耗氧量这一有机物的综合指标，耗氧量（以O2计）不超过3mg/L，水源限制，原水耗氧量>6mg/L时为5mg/L。这一项目的增加，在很大程度上表明想要控制有机物综合指标，必须对受污染水源的水质进行控制。而且，新国标列入了耗氧量、氨氮这两个指标，反映了新国标对水源水污染现状的重视，这必将促进我国受污染水源水饮用水处理能力的提高。
对城市集中式供水单位的采样点选择、检测项目和频率、合格率计算方法要求必须按照建设部的行业标准城市供水水质标准（CJ/T206-2005）执行，检测项目与频率如下：
1）水源水
常规检测包括：氨氮、色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、细菌总数、总大肠菌群等，每日至少检测一次。
2）出厂水
常规检测包括：余氯、色度、浑浊度、肉眼可见物、细菌总数、总大肠菌群等，每日至少检测一次。全部常规指标和非常规指标中可能含有的有害物质检测，每月至少检测一次。全部非常规指标，以地表水为水源时，每半年检测一次，以地下水为水源时，每一年检测一次。
3）管网水
常规检测包括：余氯、色度、浑浊度等，每月检测两次以上。常规指标全部项目和非常规指标中可能含有的有害物质检测，每月至少检测一次。

⑤ 在水质检测中，国内外对氨氮的检测方法，现状

水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法 HJ535-2009
水质 氨氮的测定 水杨酸分光光度法 HJ536-2009
水质 氨氮的测定 蒸馏-中和滴定法 HJ537-2009

⑥ 在线水质分析仪器国内外厂家有哪些，予以介绍，在线等....

哈希 赛默飞世尔 ABB WTW E+G 凯米泰克 老多了

⑦ 世界各地各国是如何检测水质，确保水质安全的

欧洲的英国、法国、德国等都以欧盟饮用水质作为基础和重要参考来来制定本国的标准。英国是第一个对饮用水中的 隐孢子虫 提出量化标准的国家。
英国政府在1999年就颁布了新的水质规则，要求水源存在隐孢子虫的供水企业，应对出水厂进行隐孢子虫的连续监测，同时对饮用水中隐孢子虫提出了强制性限制标准，即出厂水中隐孢子虫卵囊要少于每十毫升一个。对于违法该限制的企业，即使没有造成疾病爆发的证据，也将予以起诉并予以罚金。
而英国的水资源监管是通过三个机构来实现，分别是水服务办公室，饮水监管局和环境署，水服务办公室主要是保护消费者利益，如设置水价限额，使有能力的公司为客户提供需要的服务，而饮水监管局则要确保水务公司向客户提供安全有质量的饮用水。由于客户不能随便的选择供水商，实际上就是不能对供水商提供的水质进行比较，因此这是一项特别重要的职能。而环境署则是要保证水资源开采和污水的排放不会影响环境。当然英国政府还鼓励水务公司不断的创新提高效率，凭借有竞争力的价格和更好的服务为客户带来更大的效益。
上世界七十年代，德国的水污染还是很严重的，由于工业和生活污水无节制的排放，德国的母亲河 莱茵河 已经成为一条泛着白沫的黑水沟。而如今，莱茵河碧波荡漾，达到了饮用标准。德国的自来水现在也可以直接饮用。这源于德国环境政策的转型，对污水排放的立法以及对净化设施的严格规定。
德国对于水质的保护是从严格控制污水排放开始的，德国的水费里面包括了两部分，一部分是用水费，一部分是污水排放费。所有工业和家庭产生的污水都会通过下水道进入污水处理厂，经过一系列的净化工艺达到一定标准后才能排到江河或者二次利用，所以一些城市会有相应的配套政策。绿化用水可以免除水费中的污水排放费。德国家庭很多有花园，浇花用的水可以单独计算水费。除此之外，在德国会按照屋顶的面积收取雨水排污费，或者自家院子下面埋设过滤材料。在德国的高速公路两侧都有雨水收集池，雨水经过收集池过滤之后才能渗入地下，从而保持地下水的洁净。
澳大利亚的自来水是达到直接饮用标准的，人们一般不会顾虑自来水的纯净问题，而水中的矿物质是不是含量太多导致水质过硬反倒是澳大利亚居民经常担心的问题。因为自来水可直接饮用，所以澳洲的自来水厂和瓶装水公司经常打口水仗。

出品瓶装纯净水的公司经常和当地的自来水厂打口水仗，因为这些瓶装水就是灌装的当地的自来水，进行二度洁净措施，包装上市。消费者权益保护组织经常质疑为什么自来水装了个瓶子就要比自来水贵200多倍。而瓶装水公司的回答都比较含糊，甚至有些公司说，“我们主要是给人们提供便携的瓶子而已，我们主要卖的是瓶子”。

⑧ 水质自动监测，常用的国内外品牌有哪些哪些品牌是一线

最还还是 用化学反应比色 检验水质指标情况，电子仪器的 探头有的时回候偏差蛮大！答化学反应的，如果水体没指标就是透明。有指标就会显现颜色 依据颜色深浅判断

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