水环境监测是水环境保护的重要组成部分，是实现水环境管理精准决策的重要方式，也是水污染治理和水质精细化管理的基础。

         水环境监测是保护水环境不可或缺的一部分，它通过收集和分析水体中的各种指标和参数，以评估水质状况和水污染程度。这些指标和参数包括水体中的溶解氧、氨氮、总磷、总氮、COD（化学需氧量）等物理、化学和生物指标。其目的是及时发现和预警水体中的污染物，为水环境管理部门提供科学依据，制定相应的保护和治理措施。

         现传统的水环境现场监测通常依赖于化学方法，操作方式是在岸边建立水质监测站，将水抽到流通池中，通过管路和泵进行化学反应，从而获取数据。然而，这种方式存在一些限制，如高昂的建设和运维成本，点位有限且盲区较大，无法实时、全面、准确地反映水质状况和变化趋势。

         然而，也有一些传感器能解决一部分的现场监测问题，例如：PH传感器、溶解氧传感器、电导率传感器、浊度传感器、硝酸盐传感器、氨氮传感器、氯传感器、COD/BOD传感器......

         但是传感器能监测的参数非常有限，例如常见指标总氮、总磷等就很难实现，有的参数几乎没有一个成熟的传感器技术可以应用。且传感器仍有准确度、稳定性的等各种局限性，标准也十分的欠缺。

         因此，一些新兴的黑科技正在水环境监测领域崭露头角，这些黑科技打破了传统监测的局限，为水环境保护提供了全新思路和手段。

         其中最具代表性的就是高光谱水质多参数监测仪、微流控水质监测、遥感技术、量子点技术、生物传感器技术等。

高光谱监测方法
         高光谱传感器是一种能够获取水体中特定波长范围内大量连续谱段的传感器。传统的光谱传感器只能获取有限的几个波长，而高光谱传感器可以获取数百个波长的数据，从而提供更详细、准确的光谱信息。在水质监测中，高光谱传感器可以实时监测水体中的溶解物质浓度、藻类生长情况、水色等指标，帮助评估水质状况和生态环境。

         高光谱技术与人工智能等技术融合，通过实地采集大量水质真值数据，进行人工智能反演算法训练，面对不同地区差异化的水体特征，采用对应的人工智能算法模型，并支持算法远程升级，保障在不同区域、不同时域下的水质采集精度，实现因“水”制宜开展监测。

         高光谱的应用方式有很多种：高光谱摄像头+人工智能、高光谱摄像头+无人机+人工智能、高光谱摄像头+浮标.....
   目前各高光谱各品牌商宣称可以监测的参数包括： 化学需氧量（COD）、氨氮、总磷、总氮、高锰酸盐指数、生物需氧量（BOD）、总有机碳（TOC）、pH、浊度、悬浮物、色度、叶绿素、溶解氧、亚硝酸盐、综合营养化指数。但是具体还是有待时间的考验。

02遥感技术水质监测

遥感技术利用卫星、飞机等遥感平台获取水体的光谱、热红外、雷达等数据，通过遥感技术对水体进行监测和分析。遥感传感器可以快速获取大范围的水质信息，包括水体温度、表层浊度、藻类水华等。通过遥感技术，可以对大面积水域进行连续监测，及时发现和预警水质异常变化。

遥感技术在硬件中需要设计参数获取与传输模块以及遥感图像视频的传输模块。再利用图像识别软件进行分析和监测。其优势有：

1.信息收集较为全面，由于遥感技术探测范围较大，航摄飞机高度可达10 km 左右，借助卫星进行的遥感监测更是能够覆盖3 万多 km2的地面范围，所以在进行水环境监测之时就能够在很大程度上契合水环境的监测需要。

2. 适用范围较广遥感技术穿透能力强，无论是液体还是固体以及气体都逃脱不了遥感技术的感应和监测，所以即便是处于原始森林或者是山地中的流域也能够通过遥感技术实现水环境监测。

3. 整体性较强遥感设备能够进行立体动态监测，并且将监测结果以直观的航空影像呈现出来，检测过程保持了连续性，这使水环境监测不会局限于片面范围，而是使水环境以整体形式呈现在大家面前，使水环境实现了全面整体监测与辨识。

4.手段丰富，效率较高遥感技术作为利用电磁波进行信息收集的作业，可根据不同水域的特点对波段和相关设备进行调整。作业过程中，相关人员可利用紫外线、红外线和微波波段等多样化的方法针对水环境进行信息收集，不仅能够对地表水的流域状况进行监测，还能够实现对地下水的信息收集。

5.但是，目前遥感可以监测的参数仍然相对偏少，目前能监测的参数包括：油渍污染、水体富营养化监测、悬浮物的监测、热污染。
但是水体污染的参数，还是涉及到方方面面，单遥感手段也是解决不了水环境的全部问题。

03微流控水质监测

         微流控：微流控利用微纳流控芯片的特点，实现对微小液滴或微流体的操控和分析。在水质监测中，微流控传感器可以实现快速、高效的水质分析，实时监测水体中的微量有机物、重金属等污染物。由于微流控芯片具有体积小、耗材少、操作简便等优点，在水质监测领域微流控传感器有着广泛的应用前景。

         微流控目前在水质监测中科应用于水中有机物检测、水中氮磷类营养盐检测、细菌/微生物检测、重金属检测等。虽然微流控芯片分析技术具有消耗试剂少、价格低廉、反应速度快、易于操作等优点。近年来，研究者们在大多数情况下仍无法真正实现整个分析过程的芯片化，在分析的准确度方面也有待提高。

04生物传感检测方法

         生物传感器技术的核心是生物传感器, 主要包括分子识别部分(敏感元件) 和转换部分(换能器) 两部分, 敏感元件包括依酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质, 换能器包括氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等。生物传感技术充分利用对生物物质的敏感性, 并将其浓度转换为电信号, 具有专一性强、分析速度快、准确度高、操作系统简单、成本低的优点, 可以现感受、反应、观察的三大功能。
         生物传感器可以帮助人类在生产过程中对环境的监测, 有效做到保护环境而不阻碍生产的目的。但是该类传感器在环境领域还处在科研领域，并未完全量产。

05量子点技术

         量子点光谱传感技术是清华大学电子工程系博士生导师鲍捷在全球范围内首次提出。量子点光谱传感技术是将量子点（新型纳米晶材料）与成像感光元件完美结合，通过把大量不同材料或粒径的量子点有规律地打印在薄膜上，代替传统光谱仪的分光元件，实现了光谱仪器的传感器化。
简而言之，就是把我们原来的分光光路，变成了阵列分光。再形成指纹图谱进行分析。

         因此，量子点光谱传感技术开发的原位、实时的水质监测方法，通过测量被研究光(水样中污染物质反射、吸收、散射或受激发的荧光等)的光谱特性，用非传统化学分析的手段获得水体中特定物质的光谱信息，包括波长、强度等谱线特征，建立光谱数据与水环境各要素的映射关系，通过光谱大数据分析，快速返回水域污染物信息，从而可以无需使用任何化学试剂实现监测水质参数，了解水质状况和测量获取水质特征吸光度谱示意图 污染程度。