环境监测复习

第一章 绪 论第一节 环境监测的基本概念 一、什么是环境监测？1、环境分析（Environmental Analysis） 早期的环境监测早期人们认识的环境污染主要是由有害化学物质在环境中过度积累而造成的。 为了控制和消除污染，保护人类健康，需要研究污染物质的性质、来源、含量及其分布状态，这种研究是以基本化学物质为单位，进行的定性和定量分析，这就是环境分析。环境分析是环境化学学科的一个重要分支，其主要任务是应用化学分析法和仪器分析法对水、大气、土壤、生物等环境要素中的污染物作定性检测（detection）和定量测定（determination ） 。环境分析的一般工作程序：采样、样品保存和预处理、定性检测和定量分析、数据处理、报告结果2、环境监测（Environmental Monitoring）环境监测是环境科学的一个重要分支，定义如下：中国大百科全书环境分册的定义：间断或连续地测定环境中污染物的种类、浓度，观察分析其变 化和对环境影响的过程。 简明定义：通过对影响环境质量因素的代表值的测定，来判环境质量（或污染程度） ，并预测其变化趋势。本教材的定义：运用物理、化学和生物等现代科学技术手段，通过对影响人类和环境质量的代表性环境要素进行测定（监视、监控、定性、定量）和系统的综合分析，以探索研究环境质量的变化规律，从而科学评价环境质量及其变化趋势的操作过程。注意：环境监测不仅仅是为获得影响环境质量的因素的定量数值，更重要的是利用数据来描述和判断环境质量的现状，并预测环境质量的发展变化趋势。二、环境监测与环境分析的区别、联系目前广泛使用的“环境监测”一词涵盖了环境分析的内容，它不仅仅是环境分析。 环境分析是环境监测的重要组成部分，当前 80%左右的污染来自化学污染，因此，环境监测的核心内容是环境分析。 从发展时间上看，环境分析开展在先，环境监测则是该技术的现代发展产物。 从测定对象上看，环境监测已由单纯的化学物质而遍及各种物理参数（如光污染、声 污染、电磁波、热污染等）和生物参数（如细菌鉴定和计数、生物量的测定等） ； 在获取环境信息方面，监测技术已经具备了实时性、连续性、完整性等特点，它涉及的学科范围已经遍及化学、物理、生物、仪器仪表、自动化、计算机、遥感遥测等许多方面。三、环境监测的一般过程四、环境监测包括的主要内容化学指标的测定：采用化学、物理化学方法对化学污染物进行分析测试。物理指标的监测：对物理因子（如热、声、光、电磁辐射、振动及放射性等）强度、能量和状态的监测。生物、生态系统的监测：是指测定和分析生命系统各层次对污染物或环境变化所发出的各种反应和信息，如群落、种群的迁移变化、受害症状等。 五、环境监测的对象自然因素：如火山爆发、泥石流、气候变化、地震、水灾、旱灾等。 人为因素：如工农业的排放、生活污水的排放，对环境造成危害的各种成分：包括化学成分及物理成分。第二节 环境监测的目的和分类一、环境监测的目的、任务环境监测的目的是准确、及时、全面地反映环境质量现状及其发展变化趋势，为环境管理、环境规划、污染源控制、环境评价提供科学依据。环境监测作为环境保护工作的基础，主要的任务是： 评价环境质量，预测环境质量发展趋势。 揭示污染危害，探明污染情况，进行监督管理。 积累环境本底资料，研究和掌握环境容量和环境污染总量控制，为实施目标管理提供依据。 为制订和执行环境法规、标准及环境规划、环境污染综合防治对策提供科学依据。二、环境监测的分类（一）按监测目的分类1、监视性监测（又称例行监测或常规监测）是对指定的有关项目进行定期的、长时间的监测，以确定环境质量及污染源状况、评价控制措施的效果、衡量环境标准实施情况和环境保护工作的进展。包括对污染源的监督监测和环境质量监测。污染源监督监测旨在掌握污染源排向环境的污染物种类、浓度、数量，掌握其造成的影响，为控制和防治污染提供依据。环境质量监测，例如，城市环境空气质量监测。2、特定目的监测（又称特例监测或应急监测）（1）污染事故监测（事故性监测）（2）仲裁监测（3）考核验证监测：如对监测人员的业务考核、分析方法验证、新建项目的环境考核评价、污染治理后的验收监测。 （4）咨询服务监测：为政府部门、科研机构、生产单位等提供服务性监测，如，建设新企业的环境影响评价等。3、研究性监测（又称科研监测）是针对特定目的科学研究而进行的高层次监测。（二）按监测介质对象分类：水质监测、空气监测、土壤监测、固体废物监测、生物监测、噪声和振动监测、电磁辐射监测、放射性监测、热监测、光监测、病源体监测等。 （三）按监测方式分类：手动的和自动方式的监测；仪器的和简易方式的监测；现场的、实验室的和遥感方式的监测。（四）按专业部门分类可分为：气象监测、卫生监测、资源监测等。又可分为：化学监测、物理监测、生物监测等。（五） 按监测区域分类：可分为厂区监测和区域监测。厂区监测是指企业、事业单位对本单位内部污染源及总排放口的监测，各单位自设的监测站主要从事这部分工作。区域监测指全国或某地区环保部门对水体、大气、海域、流域、风景区、游览区环境的监测。第三节 环境监测技术概述一、环境监测技术概述监测技术包括：采样技术、污染物的测试技术 数据处理技术、质量保证技术。二、环境监测技术的发展环境监测的发展： 20 世纪 5060 年代：污染监测或被动监测阶段，主要采用的是化学分析手段环境分析技术。 20 世纪 70 年代：主动监测或目的监测阶段，除化学手段外，还发展了物理的、生物的监测手段；同时由点污染的监测发展到面污染及区域性的监测。 上世纪 80 年代至今：污染防治监测或自动监测阶段，遥感、遥测手段的应用、监测仪器与电子计算机的联用，实现了测定及数据处理的自动化，使得在极短时间内观察到空气、水体污染的变化及预测预报未来环境质量成为可能。 环境监测技术的发展：目前，环境监测技术的发展主要集中在： 以现场人工采样和实验室分析为主向多参数网络在线、多功能自动化检测方向发展； 环境样品预处理技术由手工单样品处理向在线自动化和批量化处理方向发展； 由较窄的局部检测、单纯的地面环境监测向全方位领域监测和与遥感环境监测相结合的方向发展； 研究高效预富集、分离方法，应用于样品组成复杂、待测组分含量很低的环境样品分析测试； 野外和现场环境检测仪器向便携式、小型化方向发展。三、环境优先污染物和优先监测在各种污染的因素中，有毒化学污染约占 80%左右，是潜在危害最大的一种。据估计，已知的化学物质有 1000 多万种，其中约有 3.5 万多种对人体和环境具有潜在的危害。对众多有毒污染物进行分级排队，从中筛选出潜在危害大、在环境中出现频率高的污染物作为监测和控制对象，这种经过优先选择的污染物称为环境优先污染物，简称为优先污染物（priority pollutants） 。对优先污染物进行的监测称为优先监测。优先污染物的特点：对环境的潜在危害大，难以降解；在环境中有一定残留水平；出现频率较高；具有生物积累性；“三致”物质(致癌、致畸、致突变) ；毒性较大；有较可靠的监测方法。许多国家均提出了有关污染物的“黑名单”或“ 灰名单”。我国的优先污染物黑名单，包括 14种化学类别共 68 种有毒化合物，其中有机物 58 种。第二章 水和废水监测 第一节 水污染及其监测技术概述1、监测对象天然水环境水体监测，包括江、河、湖、海及地下水、水库、沟渠水 水污染源监测：生活污水、工业废水、医院污水 2、监测目的（1）对环境水体的污染物进行经常性监测，掌握现状及其发展趋势；（2）对工业废水、生活污水进行监视性监测，为污染源管理和排污收费提供依据。（3）对水环境污染事故进行应急监测，为分析事故原因、危害及采取对策提供依据。（4）为政府制订环保法规、标准及开展环境保护管理工作提供数据；（5）为开展水环境评价及进行科研提供基础数据。环境标准的分类和分级分类：（1）按照环境标准的级别：分为国家、地方和行业标准。地方标准：地方环境标准由省级环保部门组织草拟，报同级人民政府审核、批准和颁发，并报国务院环境保护行政主管部门备案。在各地区内执行。 地方标准应符合以下条件： 对国家标准中所没有规定的项目作出规定； 对国家标准中已有的项目，地方标准应严于国家标准，以对国家标准起到补充、完善的作用。标准之间的关系：国家标准与地方标准：地方标准优先执行。国家/地方标准与行业标准：行业标准优先执行，与国家标准不交叉。（2）按照环境标准的性质和内容分类：分为环境质量标准、污染物排放标准、环境基础标准、环境方法标准、环境标准样品标准、环保仪器、设备标准 6 类。（3）按照执行力度还可分为：强制性标准和推荐性标准。环境质量标准和污染物排放标准属于强制性标准。推荐性环境标准被强制性环境标准引用，须强制执行 。 1、水质标准水质标准由具体的水质指标来体现。主要有水环境质量标准与排放标准。（一）地表水环境质量标准（ GB3838-2002 ）根据地表水水域环境功能和保护目标、控制功能高低依次将地表水划分为五类功能区。注意：（1）地表水环境质量标准规定的不同功能水域类别分别执行相应类别的标准值；（2）同一水域兼有多类使用功能的，执行最高功能类别对应的标准值。按地表水域使用功能要求和污水排放去向，对排放的污水分别执行一、二、三级标准。排入类（地表水） ，类（海水）水域，执行一级标准；排入、（地表水） 、 （海水） ，执行二级标准；排入二级污水处理厂污水，执行三级标准。标准将排放的污染物按其性质及控制方式分为两大类：1、第一类污染物：能在动植物内或环境中蓄积，对人体健康产生长远不良影响的。对此类污染物，一律在车间或车间处理设施排污口取样测其浓度。2、第二类污染物：指长远影响远小于第一类的污染物质。在排污单位排污口取样测定此类污染物。 监测项目可归纳为以下几类：1、物理指标；2、化学指标；3、生物学指标（一）地表水监测项目（二）生活饮用水监测项目 （三）废（污）水 监测项目第一类：是在车间或车间处理设施排放口采样测定的污染物，包括总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并（a）芘、总铍、总银、总 放射性、总 放射性。第二类：是在排污单位排放口采样测定的污染物，包括 pH、色度、悬浮物、生化需氧量、化学需氧量、石油类、动植物油、挥发性酚、总氰化物、硫化物、氨氮、氟化物、磷酸盐、甲醛、苯胺类、硝基苯类、阴离子表面活性剂、总铜、总锌、总锰 。1、监测分析方法体系（1）国家或行业标准分析方法（A 类）：准确度高，适用于仲裁分析、及用于评价其他分析方法。可在环境监测与执法中使用。（2）统一分析方法（B 类）：是经研究和多个单位的实验室验证表明是成熟的方法。可在环境监测与执法中使用。（3）试用方法（C 类）：与前两类方法的灵敏度、准确度、精确度具有可比性的分析方法称为等效方法。这类方法可能是一些新方法、新技术，是在国内少数单位研究和应用过，或直接从发达国家引进，供监测科研人员试用的方法。2、水质监测常用的分析方法 有向仪器方法发展的趋势，但常规监测还是以化学方法为主。（1）化学分析方法：国内外普遍采用，占方法总数的 50%以上。分为重量法、容量法（滴定法） 、 分光光度法。（2）仪器分析方法：原子吸收法：主要测金属元素，操作简单、快速，灵敏度、准确度好。原子荧光法：一般用于测 Hg，以及氰化物易挥发的 As、Bi、Sb、Se 等。离子色谱法：是分离和测定水中常见离子的技术，选择性好、灵敏度高。气相色谱法：是分离和测定水中有机物的主要方法。液相色谱法：测难挥发有机物，如多环芳烃。等离子体发射光谱（ICP-AES）：可对样品中多元素同时测定，一次进样可测 1030 个元素。其灵敏度、准确度与原子吸收法相当。（3）其他方法：如电极法、极谱法。3、选择监测分析方法的原则（1）方法的灵敏度应满足定量的要求；（2）方法成熟、准确、重现性好；（3）方法操作简便、易于普及（适合自己实验室的条件） ；（4）方法的选择性好，抗干扰能力强；（5）所用试剂无毒或毒性小。1、地表水监测技术路线地表水监测采用以流域为单元，优化断面为基础，连续自动监测分析技术为先导；以手工采样、实验室分析技术为主体；以移动式现场快速应急监测技术为辅助手段的自动监测、常规监测与应急监测相结合的监测技术路线。2、水污染源监测技术路线重点污染源采用以自动在线监测技术为主导，其它污染源采用以自动采样和流量监测同步- 实验室分析为基础，并以手工混合采样-实验室分析为辅助手段的浓度监测与总量监测相结合的技术路线。第二节 水质监测方案的制订一、水质监测点位的布设关系到监测数据是否有代表性、能否真实地反映水体环境质量现状及污染发展趋势。二、采样目的及样品的代表性1、采样的目的：从所要研究的水体收集一小部分水样，使其质量能反映水体的整体质量。为达到该目的，在采样时就应考虑样品的代表性。2、采样是水质分析的首要环节（关键环节）：保证样品具有代表性，是水质监测数据具有准确性、精密性和可比性的前提。要取得可靠的结果，采样是关键。3、样品的代表性：指在有代表性的时间、地点并按规定的要求采样，及随后的处理（如运输、保存等）能确保待测物质的测定结果能真实反映水体质量及其在监测时期内的时间和空间变化。水体的一个重要特征就是流动性（与大米、矿石、泥土等有区别） ，具有随时间和空间变化的特征。因此，要保证样品的代表性就须选择： 合理的采样位置：以反映水体的空间变化； 合理的采样时间及频率：以反映水体的时间变化为获得完整的监测信息，从理论上讲 ，要求监测的空间和时间的分辨率越高越好，但从经济观点和实践观点看，单纯追求高的空间和时间的分辨率，又是难以实现的。所以，追求以尽可能少的监测点位获取最具有空间代表性的监测数据，是环境监测的最重要的指导思想之一。因此，监测点位的优化布设十分重要。 三、地表水监测断面的设置 将水体看成一个三维空间，则具体的采样点可看作一个几何点。按空间断面垂线采样点的顺序最终确定各采样点在空间的位置。 （一）地表水监测断面设置的原则 总体要求：断面在总体和宏观上应能反映水系的水环境质量状况；各断面的具体位置应能反映所在区域环境污染的特征；尽可能以最少的断面获得足够代表性的环境信息；应考虑实际采样的可行性和方便性。 具体设置原则： 对流域或水系要设立背景断面、控制断面（若干）和入海口断面。对行政区域可设背景断面（对水系源头）或入境断面（对过境河流）或对照断面、控制断面（若干）和入海河口断面或出境断面。在各控制断面下游，如果河段有足够长度（至少 10km） ，还应设消减断面。 根据水体功能区设置控制监测断面，同一水体功能区至少要设置 1 个监测断面。 断面位置应避开死水区、回水区、排污口处，尽量选择顺直河段、河床稳定、水流平稳，水面宽阔、无急流、无浅滩处。 监测断面力求与水文测流断面一致，以便利用其水文参数，实现水质监测与水量监测的结合。 监测断面的布设应考虑社会经济发展，监测工作的实际状况和需要，要具有相对的长远性。 流域同步监测中，根据流域规划和污染源限期达标确定监测断面。 入海河口断面要设置在能反映入海河水水质并临近入海的位置。（二）监测断面的分类及设置方法 采样断面：指在河流和湖泊采样中，实施水样采集的整个剖面，分为背景断面、入境断面、控制断面、出境断面、潮汐河流断面和管理断面等。1、背景断面* ：指为评价一完整水系的污染程度，在未受人类生产和生活活动影响的清洁河段上设置的断面，以取得江、河水系的背景值。应设在基本未受人类活动影响的清洁河段上，原则上应设在水系源头处或未受污染的上游河段。 2、入境断面（对照断面）：用来反映水系进入某行政区域时的水质状况，以了解流入监测河段前的水体水质状况。应设置在水系进入本区域且尚未受到本区域污染源影响处。 3、控制断面：指为了解两岸工业和生活污染源及相关支流对水质的影响、了解水环境受污染程度及其变化情况的断面。一般设在排污口下游 5001000m 处，或与支流汇合口的上游。（根据污染物的迁移、转化规律及河流的水力特征确定）4、出境断面：出境断面用来反映水系进入下一行政区域前的水质。因此应设置在本区域最后的污水排放口下游，污水与河水已基本混匀并尽可能靠近水系出境处。如果在此行政区域内，河流有足够长度，则应设消减断面。5、消减断面：主要反映河流对污染物的稀释净化情况，应设置在控制断面下游，污染物被稀释、降解（自净作用） ，使主要污染物的浓度显著降低的断面。一般设在工业区最后一个排污口下游 1500m 外的河段。6、潮汐河流监测断面：潮汐河流监测断面的布设原则与其它河流相同，设有防潮桥闸的潮汐河流，根据需要在桥闸的上、下游分别设置断面。根据潮汐河流的水文特征，潮汐河流的对照断面一般设在潮区界以上。 7、管理断面：为特定管理需要而设置的断面。常见的有：定量化考核、了解各污染源排污、监视引用水源、流域污染源限期达标排放、河道整治等。 （三）湖泊、水库采样断面的设置考虑沿岸污染源及进出湖、岸的河流对水体的影响以及结合湖、库水体的生态特点而设置。（四）给定监测断面上采样点位的设置1、江河水的给定断面上采样点的设置，应根据江河、湖泊的宽度和深度而定。水面宽度 50m 时，只设一条中垂线； 50100m，设左、右两条垂线（近左、右岸有明显水流处） ；100m ，设左、中、右三条垂线；在每条垂线上，根据水的深度设点，水深： 1m，在 1/2 水深处设采样点； 5m，水面下 0.5m 处设一个采样点；5 10m，设两点，即水面下 0.5m 和河底上 0.5m 处各设一点；10m，设三点，即水面下 0.5m 处，1/2 水深处和河底上约 0.5m 处各设一个采样点；2、湖泊、水库监测断面上采样点的设置（1） 确定方法同江、河水（2） 如果存在间温层（温跃层） ，确定分层情况后，在决定垂线上的采样点位时，一般除在即水面下 0.5m 处和河底上 0.5m 处各设点外，还要在每一间温层 1/2 水深处设点。四、地下水采样点的设置 （了解）地下水：是指存储于土壤和岩石空隙（孔隙、裂隙、溶隙）中的水，广义指地表以下各种形式的水。相对地表水而言，地下水的流动性和水质参数的改变较缓慢。监测方案的制定与地表水基本相同，但侧重点有所不同。由于地质结构的复杂性，使地下水采样点的设置也变得复杂。 五、水污染源采样点的设置水污染源包括工业废水、城市污水等。水污染源一般经管道或沟渠排放，截面积较小，不需要设置断面，而直接确定采样点。 1、工业废水采样点的设置（1）监测一类污染物：在车间或车间处理设施排放口设置采样点。（2）监测二类污染物：在工厂废水的总排放口设置采样点。对已有废水处理设施的工厂，在处理设施的总排放口布设采样点。如需了解废水处理效果，还要在处理设施入口处设置采样点。 在排污渠道上，采样点应设在渠道较直，水量稳定，上游无污水汇入的地方。2、城市污水（生活污水和医院污水等）（1）城市污水管网：采样点应设置在排水支管接入污水干管的检查井、城市污水干管的不同位置、污水进入水体的总排放口等。（2）城市污水处理厂：应在污水进口和处理后的总排口布设采样点。如需要了解各污水处理单元的处理效果，应在各处理设施单元的进出口分别设置采样点。 六、采样时间和频率为保证采集的水样具有代表性，除须选择合理的采样点外，还须确定合理的采样时间及频率。 确定原则：尽量投入较少的人力、物力而获得足够的准确度。第三节 水样的采集和保存一、地表水水样的类型 1、瞬时水样：指某一时间和地点从水体随机采集的分散水样。适于水质稳定，其组分在相当长的时间或相当大的空间范围内变化不大的水体。当水体组分及含量随时间和空间变化时， 就应隔时、多点采集瞬时样，分别进行分析。 2、时间混合水样：指在同一采样点、于不同采样时间采集的瞬时水样的混合。适于水质随时间变化较大的水体，用于观察平均浓度。但不宜用于测定 pH 值、溶解氧、BOD、细菌总数等在贮存过程中会发生明显变化（不易保存）的组分。如果水的流量随时间变化，必须采集流量比例混合样。可用专用的流量比例采样器采集这种水样。 3、综合水样：在不同采样点、同一时间采集的各个瞬时水样混合后即得到综合水样。反映的是水体该时间的总的状况。综合水样是获得平均浓度的重要方式，可了解某一时间水体的综合（整体）情况。4、单独水样：在天然水体和废水监测中，有些组分分布很不均匀（如油类和悬浮物等） ，有些组分在放置过程中很容易发生变化，需要加入不同的试剂进行现场固定（如溶解氧、BOD 5、细菌总数、硫化物等） 。对这些组分的监测，不适于采集混合水样，必须采集单独水样，分别进行现场固定和后续测定。需要单独采样监测的指标包括 pH 值、溶解氧、COD、BOD 5、有机物、余氯、粪大肠菌群、硫化物、油类、悬浮物、放射性和其他可溶性气体等。二、地表水样的采集 （一）采样前的准备根据监测项目的性质和采样方法的要求，选择适宜的采样器和盛水容器，并清洗干净；并准备交通工具。（二）采样方法和采样设备（采水器）地表水样采集时，常乘监测船或采样船等交通工具到采样点采集，也可涉水和在桥上采集。1、采集表层水样：可直接用桶、瓶等盛水容器采集。2、深层水：借助采水器四、废（污）水样的采集（一）浅层废水（污水） ，用采样容器直接采取，可用长把塑料勺采集。（二）深层废水（污水） ，借助采水器。（三）自动采样，采用废（污）水自动采水器采集。（四）采集废水样的类型：因废水中污染物的组成和废水流量随工厂生产工艺的变化而经常发生变化，因此采集水样的类型应根据生产情况而定。1、瞬时废水样：对生产工艺连续、稳定的工厂或车间，适于采集瞬时废水样。2、平均废水样：适用于生产工艺不稳定的工厂或车间。对企业而言，生产的周期性影响着排污的规律性。对生产工艺不稳定的工厂或车间，由于不同时间废水的排放量和污染物浓度变化较大，为使监测结果具有代表性（往往要求得到平均浓度） ，需要增大采样及测定频率。为使监测结果具有代表性，而又能节省分析时间，此时可以采集混合水样进行分析：（1）时间等比例水样 ：即每隔相同时间采集等量废水样混合而成，测平均浓度。适于废水流量较稳定，但污染物组分随时间变化较大的情况；不适于测 pH 值、溶解氧、BOD、挥发酚、细菌总数、油类等随时间变化大、不宜保存的组分。 （2）流量等比例水样：在不同时间根据排污量的大小按比例采集水样，然后混合而成。适于废水流量和水质都不稳定的情况；不适于测 pH 值、溶解氧、 BOD、挥发酚、细菌总数、油类等随时间变化大、不宜保存的组分。注意事项：在污染源监测中，采样时应除去水面的杂物及垃圾等漂流物，但随污水流动的悬浮物或细小固体微粒，应看成是污水样的一个组成部分，不应在分析前滤除。 五、采集水样注意事项 （1） 根据具体的情况选