目前，我國(guó)的水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)已初步形成一定規(guī)模，為水資源的管理和保護(hù)提供了重要的數(shù)據(jù)支持。建設(shè)人與自然和諧共生的美麗中國(guó)的目標(biāo)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)水平、質(zhì)量和功能提出了更高的要求。目前，水環(huán)境監(jiān)測(cè)主要面臨如下挑戰(zhàn)。
（一）污水處理廠以末端監(jiān)測(cè)為主，缺少全過(guò)程監(jiān)測(cè)
污水處理廠末端監(jiān)控是指在出水口監(jiān)測(cè)COD、氨氮、總磷和總氮等指標(biāo)。這種監(jiān)測(cè)形式能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且便于利用物聯(lián)網(wǎng)的信息化管理手段對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染指標(biāo)是否超標(biāo)，起到監(jiān)督作用，降低對(duì)水環(huán)境、水生態(tài)的影響。然而，末端監(jiān)測(cè)方式在污染防治的主動(dòng)性和系統(tǒng)性上存在不足，難以指導(dǎo)污水處理廠實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行。
全過(guò)程監(jiān)測(cè)是對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、處理過(guò)程及出水水質(zhì)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)處理過(guò)程的監(jiān)管。通過(guò)深度分析與智能化處理，及時(shí)識(shí)別異常情況，提供整改提升方案和科學(xué)決策支持，從而提高管理效率與處理效果。全過(guò)程監(jiān)測(cè)能夠更早地識(shí)別潛在的污染問(wèn)題，進(jìn)而采取預(yù)防措施，避免污染事件或減少污染對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，有助于改變以末端監(jiān)測(cè)為主的現(xiàn)狀。因此，增加全過(guò)程監(jiān)測(cè)的比例，對(duì)于提升我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)性和全面性至關(guān)重要。
（二）主要關(guān)注具體污染指標(biāo)，缺少對(duì)水生態(tài)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)
我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期以來(lái)主要關(guān)注的是具體的污染指標(biāo)，如COD、氨氮、重金屬等。這種監(jiān)測(cè)模式確實(shí)能有效地反映某些特定污染物的濃度變化，為污染控制和環(huán)境治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。然而，這種以單一指標(biāo)為導(dǎo)向的監(jiān)測(cè)方式忽視了水體作為一個(gè)復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的整體健康狀況，難以全面評(píng)估水環(huán)境的生態(tài)功能。
水環(huán)境中，生物群落和生態(tài)過(guò)程對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和健康至關(guān)重要。例如，水體中的生物多樣性、水生植物的生長(zhǎng)狀況、營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)等，都是衡量水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的重要指標(biāo)。目前的水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系對(duì)這些生態(tài)指標(biāo)關(guān)注較少，缺乏系統(tǒng)性的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。因此，未來(lái)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)當(dāng)向更加綜合和生態(tài)化的方向發(fā)展，將污染指標(biāo)與生態(tài)健康指標(biāo)結(jié)合起來(lái)，全面評(píng)估水體的生態(tài)功能和可持續(xù)性。
（三）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)服務(wù)功能單一，缺乏系統(tǒng)性思維
我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)服務(wù)功能較為單一，只側(cè)重于提供某些特定污染物的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或滿(mǎn)足某一類(lèi)環(huán)境管理需求。然而，水環(huán)境問(wèn)題往往是多因素、多過(guò)程、多空間尺度交織的復(fù)雜問(wèn)題，單一的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或目標(biāo)難以滿(mǎn)足反映水體環(huán)境整體健康狀況的需求。例如，雖然污水處理廠出水重點(diǎn)監(jiān)測(cè)COD、氨氮等指標(biāo)，但是其所含的抗生素抗性基因、菌落結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)受納水體的生態(tài)安全同樣具有重要影響，而這些指標(biāo)往往未被納入監(jiān)測(cè)范圍。
系統(tǒng)性思維則強(qiáng)調(diào)從整體和全局的角度進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理。它要求在監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)中考慮到水體的多功能性和復(fù)雜性，不僅要監(jiān)測(cè)污染物，還要監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分和功能狀態(tài)。此外，系統(tǒng)性思維還要求在監(jiān)測(cè)中綜合考慮空間和時(shí)間維度，既要關(guān)注水體的當(dāng)前狀態(tài)，還要關(guān)注其長(zhǎng)期變化趨勢(shì)以及不同區(qū)域之間的相互影響。
（四）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理利用水平有待提高
盡管我國(guó)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取方面取得了顯著進(jìn)展，但在數(shù)據(jù)的管理、分析和利用方面依然存在水平低、滯后的問(wèn)題。大量數(shù)據(jù)被收集后，往往因數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)不完善、數(shù)據(jù)共享機(jī)制不足、分析手段落后等原因，未能充分發(fā)揮其潛在價(jià)值。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、整理和標(biāo)準(zhǔn)化不足，導(dǎo)致不同地區(qū)、不同機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)格式、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，難以進(jìn)行有效的整合和比較。收集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)往往沒(méi)有被及時(shí)地深度分析，其利用主要停留在簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)和報(bào)告階段。面對(duì)復(fù)雜的環(huán)境問(wèn)題，需要通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)分析技術(shù)，從數(shù)據(jù)中揭示規(guī)律和趨勢(shì)，指導(dǎo)環(huán)境管理和決策。當(dāng)前，這些先進(jìn)技術(shù)在我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用還處于起步階段。
（五）缺乏多介質(zhì)環(huán)境之間污染物遷移轉(zhuǎn)化監(jiān)測(cè)
水環(huán)境中的污染問(wèn)題往往涉及多介質(zhì)環(huán)境（如水體、沉積物、大氣、生物等）之間的相互作用和污染物的遷移轉(zhuǎn)化。忽視這些多介質(zhì)環(huán)境之間的相互關(guān)系，可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)污染源、污染路徑以及污染物最終歸宿的誤判，進(jìn)而影響污染防治措施的有效性。
污染物在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化是一個(gè)涉及多種物理、化學(xué)和生物過(guò)程的復(fù)雜現(xiàn)象。例如，大氣沉降是水中汞污染的重要來(lái)源，如果不把大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和水環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，就難以準(zhǔn)確描述汞污染的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，特別是底泥中的汞含量。只有通過(guò)多介質(zhì)環(huán)境的綜合監(jiān)測(cè)，才能全面了解污染物的遷移路徑、轉(zhuǎn)化機(jī)制和最終歸宿，從而制定出更為科學(xué)有效的污染治理策略。
（六）需加強(qiáng)對(duì)水環(huán)境碳排放水平的監(jiān)測(cè)
隨著全球氣候變化的加劇以及我國(guó)碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略的實(shí)施，碳排放的監(jiān)測(cè)和控制已成為我國(guó)水環(huán)境治理的重點(diǎn)。然而，當(dāng)前我國(guó)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系中，碳排放水平的監(jiān)測(cè)仍然是一個(gè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)。水環(huán)境中的生物地球化學(xué)作用通過(guò)碳的釋放和吸納影響大氣中的溫室氣體濃度。對(duì)碳排放水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠?yàn)樗h(huán)境治理和管理提供數(shù)據(jù)和理論支撐。例如，傳統(tǒng)的污水末端處理模式在管網(wǎng)輸送和污水處理廠處理階段會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體，對(duì)這些過(guò)程加以監(jiān)測(cè)和識(shí)別，可為我國(guó)污水處理系統(tǒng)的碳減排提供有力支撐。
另外，我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)還存在如下一些問(wèn)題。首先，由于各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平各異，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展水平參差不齊，部分地區(qū)仍依賴(lài)傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段，缺乏先進(jìn)的技術(shù)支持。同時(shí)，由于對(duì)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)需求的快速增長(zhǎng)，相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)和培訓(xùn)未能及時(shí)跟上，導(dǎo)致在具體監(jiān)測(cè)及分析過(guò)程中缺乏足夠的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。其次，盡管建設(shè)了大量監(jiān)測(cè)站，但不同地區(qū)、不同部門(mén)的數(shù)據(jù)質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)可能存在差異，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致，難以形成統(tǒng)一的、具有可比性的監(jiān)測(cè)結(jié)果。一些偏遠(yuǎn)地區(qū)和農(nóng)村的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)較少，監(jiān)測(cè)覆蓋面明顯不足。再次，某些新污染物（如微塑料、藥物殘留等）和生物多樣性監(jiān)測(cè)仍較為薄弱。當(dāng)前的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)往往側(cè)重于單項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，缺乏對(duì)系統(tǒng)性、綜合性問(wèn)題的分析能力，難以有效支持生態(tài)環(huán)境管理決策。
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