浅析三种水质检测方法对浑浊度和总氯检测结果的相关性研究

浅析三种水质检测方法对浑浊度和总氯检测结果的相关性研究

刘洪瑀 王萍

哈尔滨铁路疾病预防控制中心 150001 黑龙江冰雪体育职业学院 150001

　　摘要：[目的]研究生活饮用水现场快速检测、在线监测与实验室检测对浑浊度和总氯检测结果的相关性，为实现三种方法的合理配置提供依据。[方法]对87组实验数据进行配对t检验，分别比较采用三种方法检测浑浊度和总氯的结果之间的差异，计算相应的直线相关系数，并建立直线回归方程。[结果]现场快速检测、在线监测的浑浊度和总氯检测结果与实验室检测结果之间差异均无统计学意义。两个指标的现场快速检测与实验室检测结果之间的线性相关程度均高于在线监测与实验室检测结果之间的线性相关程度。[结论]现场快速检测、在线监测都可作为卫生监督工作中可靠的水质检测方法，应结合工作需要和三种检测方法的特点，采用其中一种方法或多种方法联合使用，以实现工作效果和效率的最大化。  　　关键词： 现场快速检测；在线监测；实验室检测；相关性 　ABSTRACT: [Objective] To study the correlation between turbidity and total chlorine in drinking water by on-line monitoring, on-line monitoring and laboratory testing, and to provide a basis for the rational allocation of the three methods. [Methods] 87 groups of experimental data were tested by paired t-test. The difference between turbidity and total chlorine detected by three methods was compared. Corresponding linear correlation coefficient was calculated and linear regression equation was established. [Results] There was no significant difference in turbidity and total chlorine between on-site rapid detection, on-line monitoring and laboratory results. The linear correlation between on-line monitoring and laboratory testing results was higher than that between on-line monitoring and laboratory testing results. [Conclusion] Both on-site rapid detection and on-line monitoring can be used as reliable methods of water quality monitoring in sanitation supervision. One or more methods should be used in combination with the work needs and the characteristics of the three methods, so as to maximize the work effect and efficiency.

Key words: on-site rapid detection; on-line monitoring; laboratory testing; correlation

　生活饮用水现场快速检测、在线监测和实验室检测共同构成了三位一体的生活饮用水卫生监督保障防范体系^[1]。目前，现场快速检测在饮水卫生监督现场执法中占据重要地位^[2-3]，在线监测在大型活动卫生监督保障和日常监管中首次应用，实验室检测作为监督执法技术依据在卫生监督工作中长期发挥重要作用，但3种方法对同一指标检测结果的相关性未得到深入研究。为客观评价现场快速检测、在线监测与实验室检测结果的相关性，探讨3种检测方法在生活饮用水卫生监督中的应用价值，我们开展了本次研究。  　　1材料与方法  　　1.1检测样品来源  　　选取本市某市级供水单位管网水为检测样品，在该单位供水区域内共设13台在线监测设备，采样点设置于在线监测设备安装处，每个采样点共采样6-7次，每次同时采集2个样品，分别供现场快速检测和实验室检测，同时读取在线监测设备的实时读数。水样的采集与保存依据《生活饮用水标准检验方法》（GB/T 5750—2006）  　　1.2检测指标  　　考虑到3种检测方法的检测指标都必须具备成熟、客观、稳定的检测方法，并能快速准确地指示水质基本情况和卫生问题，本研究选择浑浊度和消毒剂余量作为检测指标。由于选择的管网水供水单位采用氯胺消毒法进行消毒，因此消毒剂余量指标确定为总氯（一氯胺）。  　　1.3检测方法  　　1.3.1现场快速检测使用美国HACH公司生产的水质现场快速检测仪器，其中浑浊度检测采用2100P浊度仪，检测方法为福尔马肼散射法，总氯检测采用PC-II型余氯比色计，检测方法为N，N-二乙基对苯二胺（DPD）分光光度法，检测方法均符合《生活饮用水标准检验方法》。现场快速检测仪器都经过计量专业机构按照国家相关技术规范和标准进行强制检定、校准。仪器使用前都经过校准，且均按照操作技术规程进行操作。  　　1.3.2在线监测通过北京深蓝迅捷科技有限公司的前端在线监测仪器获得实时检测数据，数据经处理转换后由GPRS数据采集传输终端传输到在线监测数据平台。检测数据既可在现场由仪器屏幕读取，也可从在线监测数据平台获得。在线监测设备的浑浊度与总氯检测方法与现场快速检测一致。在线监测设备正式使用前，对仪器本身和数据传输组件进行校准，确保检测结果准确且能够正常传输。  　　1.3.3实验室检测浑浊度与总氯检测方法与现场快速检测一致。  　　1.4评价依据  　　依据《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）进行评价。  　　1.5统计学方法  　　实验室检测是公认的最准确的检测方法，因此，采用Stata 7.0统计软件分别对现场快速检测、在线监测与实验室检测结果进行配对t检验，  　　并分别计算现场快速检测、在线监测与实验室检测结果的直线相关系数，建立直线回归方程

^[4-5]。  　　2结果  　　共采集管网水样品87件，分别获得87组浑浊度检测结果和87组总氯检测结果，每组检测结果包含1个现场快速检测结果、1个在线监测结果和1个实验室检测结果。对于浑浊度和总氯的检测，现场快速检测与实验室检测结果差异均无统计学意义，在线监测与实验室检测结果差异也均无统计学意义。  　　浑浊度和总氯的现场快速检测与实验室检测结果之间的线性相关程度均高于在线监测与实验室检测结果之间的线性相关程度。浑浊度和总氯的现场快速检测与实验室检测、在线监测与实验室检测的直线回归方程如表3所示，直线回归系数经假设检验P均<0.01，均存在直线回归关系。  　　3讨论  　　本文结果表明，对于浑浊度和总氯2个管网水水质指标，以实验室检测为标准，现场快速检测、在线监测都具有一定的准确性，因此，除传统的实验室检测方法外，现场快速检测、在线监测都可作为卫生监督工作中可靠的水质检测方法。在实际工作中，应结合工作需要和3种方法的特点，采用其中1种方法或多种方法联合使用，以实现工作效果和效率的最大化。  　　对于浑浊度和总氯指标，现场快速检测与实验室检测结果之间的线性相关程度均高于在线监测与实验室检测结果之间的线性相关程度，说明尽管在准确性方面，现场快速检测和在线监测都获得认可，但两者相比较可以发现，现场快速检测与实验室检测结果之间的关联程度更为密切，现场快速检测的价值更高，这可能与在线监测设备受外界工作温度、相对湿度等因素影响较大，导致监测结果不稳定有关。  　　直线回归方程建立后，通过现场快速检测或在线监测结果就能够直接推算出实验室检测结果。直线回归方程的建立对确定实验室检测结果随现场快速检测或在线监测结果的线性变化规律具有重要的实际意义。  　　3.13种检测方法的应用  　　由于3种检测方法对不同指标的关联程度存在差异，且现场快速检测、在线监测和实验室检测具有不同的特点和局限性，实际应用中就必须扬长避短，确保3种检测方法的优势能够得到最大程度的利用。

现场快速检测为卫生监督执法工作提供了方便、快捷的技术支持，是日常卫生监督执法、突发公共卫生事件现场处置、重大活动卫生保障工作中及时查处潜在的公共卫生危害因素或因子的重要方法^[6]。其主要作用表现在：① 通过初筛可以及时发现可疑对象，对进一步检验具有重要的参考和指导意义。② 可以以现场快速检测为依据，及时采取临时控制措施^[7]。然而，受制于现场快速检测仪器检测速度快和便捷程度高等特点^[8]，检测指标仍然较为局限。  　　相比传统的实验室检测方法，在线监测能够实时连续监测和远程监控^[9]，确保卫生监督机构实时掌握水质情况；可掌握水质变化趋势，为应急处置提供早期预警；隐蔽的位置也可避免传统的监督检查和样品采集可能引起的不必要的紧张甚至恐慌。然而，在线监测也存在一定局限性，包括无法对水中微生物、大部分化学指标进行监测；断水、断电、设备故障、试剂耗尽而产生无效数据；工作温度、相对湿度等环境因素的极端变化对设备造成不良影响；设备运行成本较高等。  　　实验室检测则是一种能够最为准确和全面地反映水质情况的检测方法。其稳定的实验室环境和设备，人员配备及技术资质确保了水质检测结果的准确性，而多种精密的仪器设备则确保能够检测多种水质指标。然而，由于实验室检测需要经过样品采集、保存、运输、检测等多个环节，其时效性较差，特别是对于突发性水质事件，实验室检测结果出具的速度制约了对整个事件的调查和处理进程。  　　在日常卫生监督工作中，应大力推广现场快速检测，并结合经费情况，适当应用在线监测。现场快速检测和在线监测的水质指标应当具备成熟、客观、稳定的检测方法，并能快速准确地指示水质基本情况和卫生问题，使得较少的投入可以产生较大的效益。日常监督工作中，也应根据水质特点定期开展实验室检测，从而全面掌握水质状况。  　　在突发性水质事件预警和应急处置中，水质在线监测方法能够帮助监督员实时掌握水质变化趋势，为应急处置提供早期预警，现场快速检测可以帮助监督员快速推算出比在线监测更为准确的实验室检测结果，对水质异常初步判断具有重要作用，而实验室检测结果则能最终判定水质事件性质，进而影响控制措施，是水质事件中不可缺少的关键环节。  　　在大型活动卫生监督保障中，应将3种检测方法组成饮水监控体系，使三者各取所长，互补所短。如2010年上海世博会中，上海市卫生监督机构就采用了现场快速检测、在线监测与实验室检测“三位一体”的饮用水监控体系，这是全国卫生监督系统的首创。“三位一体”监控体系既确保了卫生监督机构快速实时了解园区的水质状况，又能全面掌握园区水质整体情况，为水质数据分析积累了大量且全面的数据，能够加强信息的收集和整合处理，有利于快速分析与运用所得到的信息，快速反应，及时应对公共卫生突发情况^[10]。  　　3.2建议  　　现场快速检测、在线监测与实验室检测对同一水质指标检测的相关性研究对确定3种检测方法在水质检测中的应用价值具有重要意义。基于本研究获得的统计数据，笔者提出了3种检测方法在不同情况下的应用原则，以求实现资源配置效率的最大化，并根据研究发现，提出以下建议：  　　① 本次研究采用的管网水检测样品水质较好，浑浊度实验室检测值在0.16-0.40 NTU，均低于《生活饮用水卫生标准》中规定的浑浊度限值，总氯检测值在0.27-1.78 mg/L，均高于《生活饮用水卫生标准》中规定的总氯最低值。建议研究浑浊度在0.16 NTU以下或0.40 NTU以上，特别是1.00 NTU以上，总氯在0.27 mg/L以下或1.78 mg/L以上的水样，以进一步验证本研究结论对不同浓度浑浊度和总氯的管网水的适用性。  　　② 本次研究发现，现场快速检测与实验室检测结果之间的关联程度比在线监测更为密切，建议开展多次重复试验，验证上述结论的正确性，并验证直线回归方程的准确性。同时，建议将研究拓展到浑浊度和总氯指标外的其他水质指标，获得更多指标的试验结论，为实际工作提供指导。  　　4参考文献  　　[1]周艳琴，毛洁， 应亮，等.“三位一体”监控体系在2010上海世博会饮水卫生监督保障中的应用[J].环境与职业医学，2011，28（6）：351-353.  　　[2]应亮，王懿霖.北京奥运会上海赛区生活饮用水安全保障工作实践[J].上海预防医学，2009，21（2）：53-55.  　　[3]李凌雁，周艳琴，王绍鑫.上海市卫生监督机构现场快速检测现状分析及管理对策[J]. 上海预防医学，2010，22（2）：105-107.  　　[4]赵耐青，陈峰，夏结来，等.医学统计学[M].北京：高等教育出版社，2004.  　　[5]陈峰.现代医学统计方法与Stata应用[M]. 北京：中国统计出版社，1999.  　　[6]杨明亮.当前食品卫生监督执法的难点问题及探讨[J].中国卫生监督，2006，13（4）：255-258.  　　[7]刘卫忠，吴群红.卫生监督体系突发公共卫生事件现场快速检测能力现状及影响因素分析[J].卫生经济，2008，27（3）：37-39.  　　[8]李凌雁，王绍鑫，周艳琴.论卫生监督现场快速检测研究进展及发展趋势[J].中国卫生监督，2010，17（2）：133-136.  　　[9]田禹，张东来.水质远程在线监测管理系统的开发研究[J].中国给水排水，2003，19（10）：6-9.  　　[10]王义，田建新，高婷，等.北京奥运公共卫生保障工作情况及经验[J].中国卫生监督，2009，16（1）：20-25.