提要：为支撑建立先进的环境监测预警体系，水体污染控制与治理科技重大专项（以下简称“水专项”）在监控预警主题设立了“国家水环境监测技术体系研究与示范”项目（以下简称“监测项目”）。该项目围绕流域监测业务化平台、监测装备、水环境监测分析方法、质量管理、体制机制五大模块开展技术研发、技术集成攻关研究，研发了水环境监测信息集成、共享与决策支持平台，在示范区初步实现了流域水环境监测的分析方法标准化、质量管理规范化、数据平台信息化、仪器设备国产化、技术天地一体化和网络示范业务化。项目实施为真实反映流域水环境质量提供了系统、丰富的技术手段，为流域水污染物防治和环境管理部门决策提供了重要技术支撑。 
一、研究背景
环境监测作为了解和掌握流域水环境质量及水污染源排放的主要途径和手段，其结果是水体污染控制和环境管理决策的重要依据之一。目前全国环保系统已有2289个监测站，其中地市级站391个，县级站1799个；国家、省级监测站和部分发达城市环境监测站具备了常规监测、有机物监测及应对一般突发性污染事故的能力；95%以上地市站、70%以上县级监测站具备了常规水质指标监测的能力，初步形成了我国水环境监测网络、技术和管理体系。然而现行的水环境监测技术体系不能完全、准确反映流域层面的水质状况，流域层面的监测网络不完善，监控断面、点位布设不能完全代表水质现状；监测指标简单，监测项目和监测频率缺乏科学性；现场、机动及应急监测能力不足，移动水质分析监测能力不强，不能实现快速、适时的水质检测，及时掌握水环境变化的动态；监测全过程的质量管理体系不健全，监测数据的准确性、公证性受到挑战；监测网站的信息技术、联测联报的技术协调以及监测数据即时处理等能力有限；监测仪器设备老化，监测监控新技术、新方法及设备研究开发能力不足。这些问题成为我国建立先进的环境监测预警体系的重要制约因素。
通过五年的实施，水专项监测项目创新构建了多目标、多手段、立体型、复合型的流域水环境监测技术体系，突破了污染源流量测量、减排核算、污染物溯源和微流控、微传感器识别关键技术28项，研制了整装成套国产化环境监测仪器装备23台和水环境标准物质16种，建立了水环境监测监控信息集成、共享与决策支持系统等业务化平台4个，制订了监测标准规范（申报稿/建议稿）120项，建成了国家、江苏省、苏州市、常熟市四级水环境监测关键技术与网络体系集成示范工程，提升了流域水环境监测系统的技术能力，同时为监控预警主题和水专项研究目标的实现奠定了坚实的基础。
二、取得的主要成果及推广应用情况
（一）构建适合我国国情的流域水环境监测技术方法体系，为真实反映流域水环境质量提供系统、科学的技术手段
针对因标准监测方法落后、缺失引起的监测数据可靠性、可比性不高现象，以及由此产生的环境管理决策难题，充实了《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）配套监测方法和现有44个典型水污染源监测方法，覆盖污染物达100种以上；创新提出了15项可量化的流域水环境有机物监测质控指标及其合格评判限值，覆盖6大类45种有机物（占我国地表水环境质量标准控制的有机物的66%）；提高方法灵敏度，突破多个项目同时测定技术难点，基本实现一种污染物对应多种监测方法，监测方法在全国环境监测系统开展适用性验证，验证结果表明，方法适用于各大流域不同水质，能够满足地表水109项日常监测工作需求。构建了流域水环境突发污染事故应急监测技术体系，填补我国水环境应急监测规范空白。针对我国履行《关于持久性有机污染物（POPs）的斯德哥尔摩公约》和应对环境热点问题需求，创新建立POPs、内分泌干扰物和消毒副产物监测方法，以及水环境污染物的综合毒性与生物监测方法33个，检出限达到国际先进水平，满足我国履约技术需求。
针对我国现行的水环境监测仍以理化分析为主，依靠单一的理化监测手段难以有效说明日益复杂的水体有毒污染物生态与健康效应问题，研究构建了水环境污染物的综合毒性与生物监测技术方法体系，发展了基于我国本地物种的“藻类–浮游/底栖无脊椎动物–鱼类”多层次营养级生物测试技术，填补了我国水环境监测活体生物测试技术的方法空白，为真实反映流域水环境质量提供系统、丰富的技术手段，为流域水污染物防治和环境管理部门决策提供重要技术支撑。
（二）创新构建了完整的流域水环境监测质量管理体系总构架，科学规划了质量管理完整内容，为完善流域水监测质量管理工作奠定了基础
针对我国流域水环境监测质量管理缺乏顶层设计、系统性不强问题，研究构建流域水环境监测质量管理体系框架，创新质量监管方法和装备，保障流域水环境监测工作科学、精准、可控。研究建立了新型的流域水环境监测质量管理体系总构架，监测质量管理体系由制度、技术、指标/评价、物质和网络等5个方面构成。该体系构架可有效指导我国流域水环境监测质量管理工作有计划、分步骤、系统性开展，改变以往质量管理缺乏完整体系顶层设计、重点不突出的局面，成为流域水环境监测、监管质量保证的行动指南。
突破了有机物质量控制指标及评价关键技术，自主研发和批量制备短链氯化石蜡(SCCPs)等10套水质监测标准物质和混合水质挥发性有机物等5项模拟水质质控标准样品，填补了国内空白，完善了流域水环境标准样品体系，已在全国推广应用，价格是同类进口标样的1/5～1/10，其价格优势产生较好的经济效益。建立流域水环境监测质量监管和考评体系，在《江苏省环境监测“十二五”发展规划》中的创新环境监测统一监管体制、创新环境质量监督考核模式、创新环境监测质量管理手段等任务中得到体现；研发流域水环境监测人员持证上岗考试管理系统，为保障水环境监测科学、精准提供管理手段。
（三）自主研发了一套业务流程完整、符合我国从国家到县四级环境监测部门实际应用需求的“水环境监测信息集成、共享与决策支持平台”，并在太湖流域示范应用
针对水环境信息管理问题，从流域水环境管理角度出发，制定了流域水环境监测信息资源目录方案，突破流域水环境监测数据整合技术、流域水环境空间数据库组织技术。结合太湖流域示范区，研发了“国家-省-市-县”四级数据中心，完成流域水环境监测基本信息库、流域水环境监测质控信息数据库、流域水资源信息数据库、流域水环境监测数据库、水环境基础空间数据库、水环境专题空间数据库建设，初步形成流域水环境监测数据的管理、分析及共享服务能力。
针对监测网络数据产品规范管理需要，对监测信息平台技术进行集成示范，统一规范了县、市、省、国家四级环境监测数据采集、传输和交换标准，同时，结合示范区自动监控网络和新型业务模式需要，研究建立了一套集监测机构能力资源、点位申报、自动监控预警、资源补偿核算等功能为一体的水环境监测网络综合业务管理平台。并在环境管理和太湖蓝藻监控预警方面发挥了显著效益。
（四）构建了具有自动化遥感监测能力的业务化系统，提高了水环境遥感监测业务水平，在太湖流域初步形成水环境天地一体化监测能力
针对水环境遥感中的数据预处理自动化问题，提出了星地结合的水环境遥感综合评价方法，研发了多源数据辅助的环境卫星CCD相机水体大气交叉校正技术，在敦煌和青海湖两个实验场进行场地辐射定标，首次利用东沙海洋场景开展环境卫星与陆地卫星 ETM+的交叉定标，达到了85%的定标精度，达到了国际一流的水体大气校正和定标水平。
针对遥感和地面监测数据结合使用的问题，构建了基于遥感数据和环保部门监测数据的水体环境质量和富营养化评价模型/天地一体化水质参数神经网络模型反演模型，充分挖掘了星地数据综合使用潜力，有效扩展了遥感技术的使用范围。针对反演精度不足的问题，创新性地提出了基于遥感反射率分类的水质参数反演模型，检验数据表明，利用此模型太湖水体叶绿素浓度反演的相对平均误差在19%左右，总悬浮物的反演相对平均误差在18%左右，与未分类的反演模型相比，模型精度提高了15%左右。针对水华和水草的区分问题，发展了基于“叶绿素光谱指数”和“藻蓝蛋白光谱指数”的蓝藻水华高光谱遥感提取方法，并成功应用于环境一号卫星高光谱遥感数据（HJ-HSI）。
运用自动化数据处理技术和“星地”数据融合技术，构建了面向内陆水体水质遥感监测的多尺度、多数据源的水环境遥感监测业务应用系统。系统集成了380种模型方法，建立了模型库，研发了31个软件模块，具有业务员和专家两种操作模式。系统基于SOA建立了面向服务的水环境遥感监测业务的应用框架，具有先进性和易用性，与类似软件美国NASA的“SeaWiFS数据分析系统（SeaDAS）”相比，该系统在我国典型内陆水体监测中具有明显的优势。2010-2012年，基于该系统共计生产水环境质量综合分析报告252份，水华和湖泛简报621期。并完成了太湖流域水环境遥感综合数据库，达到了国内先进水平。
（五）提出“四位一体”的环境监测装备产业和技术发展策略，以科技攻关扭转了进口仪器占市场主导地位的局面
针对国内水环境监测仪器装备领域仍处在初级阶段、关键器件依赖进口、设备国产化程度低、仪器核心技术落后的现状，突破微通道多流路切换、微石英晶体微天平检测、多功能复杂水样预处理等关键技术，研究构建了通用水质在线监测和便携监测分析平台，自主研发和批量研制了13种水质在线监测仪、5种便携式监测设备、7套实用化的水环境监测的现场/便携分析设备、2套污染物综合毒性快速生物检测试剂盒，在课题实施期内实现了在线监测装备的产业化推广，成功应用超过1000台，累计销售达1.5亿元，形成聚光、德林、力合、怡文、先河等5个水质监测仪产业化基地，扭转了进口仪器占市场主导地位的局面，为规范监测装备产业有序发展提供有效保障，为流域水污染防治监控预警技术体系建设提供了装备支撑。
在通用水质在线监测流路平台基础上，开发出光度检测、容量滴定、阳极溶出等6种检测器和多功能复杂水样预处理模块，完成13种水质在线监测仪的集成开发，监测因子涵盖高锰酸盐指数、总磷/总氮、总锰、总铬/六价铬、挥发酚/氰化物、铅/镉/铜/锌、汞、镍、硝酸盐/亚硝酸盐等。其中高锰酸盐指数等11款水质在线监测仪实现量产，HMA-2000系列水质重金属在线监测仪被列入科技部“国家重点战略新产品计划”。
三、政策建议
一是按流域系统重新整合水环境监测技术体系。从科学把握流域水环境质量状况出发，按流域水环境功能和污染源时空特点，在现行监测点位、监测项目的基础上，进行系统优化设计，国家、省、市、县四级相结合，落实各级地方政府环境监管职责，由国家统一公布各流域的监测方案。
二是制定环境监测统一的技术规范。切实落实环境保护统一规划、统一监管、统一信息发布的原则，确保监测数据的科学性、准确性、可比性，开展严格的全过程质量控制，针对水环境监测的采样、预处理、分析测试各环节，制定全国统一的技术标准。
三是拓展水环境监测项目。仅针对水体开展水环境监测不能全面系统地反映水环境质量，水环境应包括水质、沉积物和生物，水环境保护的目的是水生态安全。因此，流域水环境监测必须尽快覆盖沉积物和生物，同时，水环境监测也要根据水环境污染特征、不同监测断面监测特征性项目，特别是有毒有机污染物。
四是试点推广“国家统一监管、地方监督实施、部门分工协作、单位自测申报、社会中介服务”的新型环境监测监管体制机制。借鉴他国经验，政府职责更多的是明确监测对象、提出数据要求、制定监测技术规范、监督监测数据结果、委托环境质量监测合同，污染源监测数据主要由生产排放单位按规定申报。这样国家既节省了大量资源，又提高了政府的公正性、权威性，第三方服务也有了长期的技术服务市场。
五是加快制定监测仪器产业发展政策。政产联动引导业，改进验证评价体系，完善市场准入制度，重视知识产权保护，设立平台建设专项资金以鼓励基于产业链的“产学研用”联盟建设。