流域监测通常可根据监测需求划分为3种类型，分别为：①常规监测采样设计或概要设计，即采用随机的方式在流域进行采样点设置；②针对性监测设计，此种方式是较为常用的设计方式，是根据对具体问题的认知或即将发生事件的认知进行采样点设计的监测类型（表1）；③融合前两种类型的监测采样设计。最初水质样本的采集只考虑便捷性，如在桥下布设采样点，随着地理信息系统技术和数学算法的发展，水质采样点的布设方法有了很大的进步，如遗传算法、模糊逻辑法、熵值法和模型法等。
本文从农业小流域水质监测的采样点的布设、采样频率的确定和通量估算方法的选择入手，梳理了河流断面污染物浓度测量及通量估算国内外研究进展。
表1 监测设计的分类及特点
采样的方式主要有4种类型（表2）：①随机采样，在某个地方一次性采样；②复合采样，一系列随机采样的集合，可以分为时间加权和流量加权两种采样类型，时间加权指在固定时间间隔进行采样，流量加权指流量到一定的峰值进行采样；③综合采样，考虑水体水质空间变化，将不同位置的采样点混合后作为原始样品的采样方式；④连续采样，需借助自动监测设备进行，一般用于溶解氧、pH、电导率等指标的监测。
表2 采样方式及其主要特征
对于不同指标，最佳采样频率的设定略有不同。总体来看，1~2周一次的采样频率即可精准获取污染负荷通量，若需要进一步提高精度，可在水文/水质变异大的时期提高监测频率及在特殊断面加密布点，例如，农业面源污染剧增期（耕作、施肥等农事活动密集，且发生径流排水并引起控制断面水位明显变化的时段）和人口剧增时段（如重要节假日或旅游季节）。
当前学者主要基于实测断面平均浓度、样品时间平均浓度、断面瞬时流量、采样期间平均流量、采样代表时段平均流量等概念构造了多种监测断面通量估算方法（表3）。其中，流量加权的浓度估计法、插值算法和LOADEST法是简便且精确的方法，方法的选择上也可根据不同时期流域污染源特征进一步优化（表4）。
表3 通量估算方法
表4 时段通量估算方法的应用取向分析
该研究成果以“小流域农业面源污染监测断面设置与污染物通量估算研究进展”为题，近期发表在学术期刊《湖泊科学》，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所雷秋良研究员为通讯作者，中科院地理所博士研究生李影为第一作者。本研究得到国家自然科学基金项目(42007095，U20A20114，42177325)和中国农业科学院科技创新工程协同创新项目（CAAS-GXAAS-XTCX2019026-03）联合资助。
【引文方式及原文链接】
李影,秦丽欢,雷秋良,罗加法,杜新忠,闫铁柱,刘宏斌.小流域农业面源污染监测断面设置与污染物通量估算研究进展.湖泊科学,2022,34(5):1413-1427.
文章链接：https://doi.org/10.18307/2022.0501
