目前，我国的水环境质量监测网络已初步形成一定规模，为水资源的管理和保护提供了重要的数据支持。建设人与自然和谐共生的美丽中国的目标对环境监测水平、质量和功能提出了更高的要求。目前，水环境监测主要面临如下挑战。
（一）污水处理厂以末端监测为主，缺少全过程监测
污水处理厂末端监控是指在出水口监测COD、氨氮、总磷和总氮等指标。这种监测形式能够实现实时监控，并且便于利用物联网的信息化管理手段对监测数据进行管理，能够及时发现污染指标是否超标，起到监督作用，降低对水环境、水生态的影响。然而，末端监测方式在污染防治的主动性和系统性上存在不足，难以指导污水处理厂实现优化运行。
全过程监测是对进水水质、处理过程及出水水质等关键环节进行实时监测，以实现对整个处理过程的监管。通过深度分析与智能化处理，及时识别异常情况，提供整改提升方案和科学决策支持，从而提高管理效率与处理效果。全过程监测能够更早地识别潜在的污染问题，进而采取预防措施，避免污染事件或减少污染对生态环境的影响，有助于改变以末端监测为主的现状。因此，增加全过程监测的比例，对于提升我国水环境监测的系统性和全面性至关重要。
（二）主要关注具体污染指标，缺少对水生态指标的监测
我国水环境监测长期以来主要关注的是具体的污染指标，如COD、氨氮、重金属等。这种监测模式确实能有效地反映某些特定污染物的浓度变化，为污染控制和环境治理提供基础数据。然而，这种以单一指标为导向的监测方式忽视了水体作为一个复杂生态系统的整体健康状况，难以全面评估水环境的生态功能。
水环境中，生物群落和生态过程对于维持生态系统的稳定和健康至关重要。例如，水体中的生物多样性、水生植物的生长状况、营养元素的循环等，都是衡量水生态系统健康状况的重要指标。目前的水环境监测体系对这些生态指标关注较少，缺乏系统性的监测和评估。因此，未来的水环境监测应当向更加综合和生态化的方向发展，将污染指标与生态健康指标结合起来，全面评估水体的生态功能和可持续性。
（三）监测数据服务功能单一，缺乏系统性思维
我国水环境监测的数据服务功能较为单一，只侧重于提供某些特定污染物的监测数据或满足某一类环境管理需求。然而，水环境问题往往是多因素、多过程、多空间尺度交织的复杂问题，单一的监测数据或目标难以满足反映水体环境整体健康状况的需求。例如，虽然污水处理厂出水重点监测COD、氨氮等指标，但是其所含的抗生素抗性基因、菌落结构会对受纳水体的生态安全同样具有重要影响，而这些指标往往未被纳入监测范围。
系统性思维则强调从整体和全局的角度进行水环境监测和管理。它要求在监测设计中考虑到水体的多功能性和复杂性，不仅要监测污染物，还要监测生态系统的各个组成部分和功能状态。此外，系统性思维还要求在监测中综合考虑空间和时间维度，既要关注水体的当前状态，还要关注其长期变化趋势以及不同区域之间的相互影响。
（四）监测数据管理利用水平有待提高
尽管我国在水环境监测数据的获取方面取得了显著进展，但在数据的管理、分析和利用方面依然存在水平低、滞后的问题。大量数据被收集后，往往因数据管理系统不完善、数据共享机制不足、分析手段落后等原因，未能充分发挥其潜在价值。数据的存储、整理和标准化不足，导致不同地区、不同机构之间的数据格式、标准不统一，数据质量参差不齐，难以进行有效的整合和比较。收集到的监测数据往往没有被及时地深度分析，其利用主要停留在简单的统计和报告阶段。面对复杂的环境问题，需要通过数据挖掘、大数据分析、机器学习等先进分析技术，从数据中揭示规律和趋势，指导环境管理和决策。当前，这些先进技术在我国水环境监测中的应用还处于起步阶段。
（五）缺乏多介质环境之间污染物迁移转化监测
水环境中的污染问题往往涉及多介质环境（如水体、沉积物、大气、生物等）之间的相互作用和污染物的迁移转化。忽视这些多介质环境之间的相互关系，可能会导致对污染源、污染路径以及污染物最终归宿的误判，进而影响污染防治措施的有效性。
污染物在环境中的迁移和转化是一个涉及多种物理、化学和生物过程的复杂现象。例如，大气沉降是水中汞污染的重要来源，如果不把大气监测数据和水环境监测数据结合起来，就难以准确描述汞污染的迁移转化规律，特别是底泥中的汞含量。只有通过多介质环境的综合监测，才能全面了解污染物的迁移路径、转化机制和最终归宿，从而制定出更为科学有效的污染治理策略。
（六）需加强对水环境碳排放水平的监测
随着全球气候变化的加剧以及我国碳达峰碳中和战略的实施，碳排放的监测和控制已成为我国水环境治理的重点。然而，当前我国的水环境监测体系中，碳排放水平的监测仍然是一个相对薄弱的环节。水环境中的生物地球化学作用通过碳的释放和吸纳影响大气中的温室气体浓度。对碳排放水平进行监测，能够为水环境治理和管理提供数据和理论支撑。例如，传统的污水末端处理模式在管网输送和污水处理厂处理阶段会产生大量温室气体，对这些过程加以监测和识别，可为我国污水处理系统的碳减排提供有力支撑。
另外，我国水环境监测还存在如下一些问题。首先，由于各地区经济发展水平各异，导致生态环境监测技术和设备的发展水平参差不齐，部分地区仍依赖传统的监测手段，缺乏先进的技术支持。同时，由于对生态环境监测需求的快速增长，相关专业人才的培养和培训未能及时跟上，导致在具体监测及分析过程中缺乏足够的专业知识和技能。其次，尽管建设了大量监测站，但不同地区、不同部门的数据质量和标准可能存在差异，导致数据不一致，难以形成统一的、具有可比性的监测结果。一些偏远地区和农村的监测站点较少，监测覆盖面明显不足。再次，某些新污染物（如微塑料、药物残留等）和生物多样性监测仍较为薄弱。当前的生态环境监测往往侧重于单项指标的监测，缺乏对系统性、综合性问题的分析能力，难以有效支持生态环境管理决策。
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