第十章 自动监测

1、 一、空气污染连续自动监测系统一、空气污染连续自动监测系统 二、水污染连续自动监测系统二、水污染连续自动监测系统 三、遥感监测技术三、遥感监测技术 四、简易监测方法四、简易监测方法 http:/ http:/ 环境中污染物质的浓度和分布是随时间、字间、气象条环境中污染物质的浓度和分布是随时间、字间、气象条件及污染源排放情况等因素的变化而不断交化的。由于定件及污染源排放情况等因素的变化而不断交化的。由于定时、定点人工采样测定结果不能确切反映污染物质的动态时、定点人工采样测定结果不能确切反映污染物质的动态变化规律，变化规律，2020世纪世纪7070年代初，一些国家或地区相继建立起年代初，一些国家或

2、地区相继建立起了常年连续工作的大气污染自动监测系统和水质污染连续了常年连续工作的大气污染自动监测系统和水质污染连续监测系统，使环境监测工作向连续自动化方向发展监测系统，使环境监测工作向连续自动化方向发展 ；同时；同时出现了简易监测仪器和技术。出现了简易监测仪器和技术。 一、 系统的组成及功能 它是在一个城市、一个区域或一个国家组成的一个监测网，由一个中心站、若干个子站和信息传输系统组成，各监测站与中心站之间保持自动的信息联系，并接受中心站的控制和指挥 1 1、监测中心站的主要功能：、监测中心站的主要功能：向各个子站发出工作指令，管理子站的工作，如开机、向各个子站发出工作指令，管理子站的工作，如

3、开机、停机、校对检测仪器等停机、校对检测仪器等定时收集各子站的监测数据，并进行数据处理和统计检定时收集各子站的监测数据，并进行数据处理和统计检验；验；打印各种报表，绘制污染分布图；打印各种报表，绘制污染分布图；将各种监测数据贮存到磁盘或光盘上，建立数据库，以将各种监测数据贮存到磁盘或光盘上，建立数据库，以便随时检索或调用；便随时检索或调用；当发现污染指数超标时，向有关污染源行政管理部门发当发现污染指数超标时，向有关污染源行政管理部门发出警报，以便采取相应的对策。出警报，以便采取相应的对策。 2 2、监测子站（两类）的主要功能：、监测子站（两类）的主要功能：计算机按预定的监测项目进行监测；计算机

4、按预定的监测项目进行监测；按一定的时间间隔采集和处理监测数据；按一定的时间间隔采集和处理监测数据；将收集到的数据按不同的需要进行显示、打印和短将收集到的数据按不同的需要进行显示、打印和短期储存；期储存；通过本站的无线电接受总站的工作并按总站的要求通过本站的无线电接受总站的工作并按总站的要求向总站传送检测数据。向总站传送检测数据。 3、 特点 由若干个监测子站组成的监测网络由若干个监测子站组成的监测网络，各子站设有基本上相同的监测项目及监测仪器，若子站布点理想，可对较大区域空气污染状况获得较好的空间分辨率。 系统是实时监测的系统是实时监测的，通常为每小时、每5分钟或更短的时间由中心计算机向各子站

5、轮询收集一次监测数据，可迅速掌握该区域空气污染的实时现状，具有较好的时间分辨率。 系统是长期连续工作，全年不间断运行系统是长期连续工作，全年不间断运行，不但可以获得大量监测数据，而且可以捕捉到该区空气污染出现最严重的地点及最严重的日、时、分，可以得到确切的区域污染变化规律 系统不仅能及时提供区域污染现状、污染变化规律，而且可供开展污染预测预报，污染影响评价等研究工作使用可供开展污染预测预报，污染影响评价等研究工作使用。 系统是在严格的质量控制下运行的，各子站对监测仪器具有自动校准和自动修正功能，因而所获得的监测数据是准所获得的监测数据是准确可靠的确可靠的，并具有可比性和可追踪性。 总之，系统的

6、主要技术关键是监测仪器长期连续运行的可靠性及获得大量监测数据的准确性。 1、子站位置的选择 2 2、监测项目、监测项目 监测空气污染的子站监测项目分为两类：监测空气污染的子站监测项目分为两类：一类是温度、湿度、大气压、风速、风向及日照量等一类是温度、湿度、大气压、风速、风向及日照量等气象参数气象参数；另一类是二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、可吸入颗另一类是二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、可吸入颗粒物、臭氧、总碳氢化合物、甲烷烃、非甲烷烃等粒物、臭氧、总碳氢化合物、甲烷烃、非甲烷烃等污污染参数染参数。 我国环境监测技术规范中， 将地面大气自动监测系统的监测点分为监测点分为类测点和类测点和类测点类测点

7、。 类测点数据按要求进国家环境数据库，类测点数据由各省、市管理。类测点除测定气温、湿度、大气压，风向、风速等五项气象参数外，规定测定的污染因子列于下表 。类测点的测定项目可根据具体情况确定。 子站内设有自动采样和预处理系统、污染物自动监测仪器及其校准设备、气象测量仪器、环境微机及信息传输系统等。下图下图为青岛市地面大气自动监测系统子站装备的仪器设备框图为青岛市地面大气自动监测系统子站装备的仪器设备框图。 （1 1）仪器选型）仪器选型 干法仪器干法仪器: :结构简单，测定准确可靠，维护量小，一种仪结构简单，测定准确可靠，维护量小，一种仪器可以测定两种以上组分等特点器可以测定两种以上组分等特点 。

8、 湿法仪器湿法仪器: :复杂复杂 ; ;干法仪器取代湿法仪器。干法仪器取代湿法仪器。四、空气污染自动监测仪器四、空气污染自动监测仪器 空气污染连续自动监测仪器空气污染连续自动监测仪器 1. SO2自动监测仪自动监测仪 2.氮氧化物自动监测仪器 3. 3.差分吸收光谱（差分吸收光谱（DOASDOAS）自动监测仪）自动监测仪 4.一氧化碳自动监测仪器 5.5.臭氧自动监测仪臭氧自动监测仪 6.总烃自动监测仪 7.7.可吸入颗粒物（可吸入颗粒物（PMPM1010）自动监测仪）自动监测仪气象观测内容： 气象观测方法：气象观测方法： 大气监测系统的各子站内安装有风向、风速、温度、湿度、大气监测系统的各子

9、站内安装有风向、风速、温度、湿度、气压、太阳辐射、雨量等参数的自动观测仪气压、太阳辐射、雨量等参数的自动观测仪 概念：装备有大气污染自动监测仪器，气象参数观测 仪 器，计算机数据处理系统及其他辅助设备的汽车。 特点：属于流动监测站，可以随时开到污染事故现场 或可疑点采样测定，以便及时掌握污染情况，采取有效措施 监测仪器： 由于污染水质的污染物种类繁多、成分复杂、干扰严重，由于污染水质的污染物种类繁多、成分复杂、干扰严重，需要一系列的化学预处理操作，而且水质污染往往是痕量需要一系列的化学预处理操作，而且水质污染往往是痕量的，因此对水质污染连续自动监测比较困难。所以的，因此对水质污染连续自动监测比

10、较困难。所以水质污水质污染连续自动监测技术首先是对那些能够反映水质污染的综染连续自动监测技术首先是对那些能够反映水质污染的综合指标项目，然后再逐步增加具体污染项目的连续白动监合指标项目，然后再逐步增加具体污染项目的连续白动监测测 。 水质污染自动监测系统水质污染自动监测系统(wPMs)(wPMs)由由一个中心监测站、若干个一个中心监测站、若干个固定监测子站和数据传输系统固定监测子站和数据传输系统三部分组成的。三部分组成的。 任务： 中心站中心站：向各子站发送各种工作命令；管理子站的工作；定时收集各子站的监测数据并进行处理；（可存储在磁盘上，建立数据库）打印各种报表，绘制各种图形；对被监测单位进

11、行监督和指导。 子站：对设定水质参数进行连续或间断自动监测，并将测得数据作必要处理；接受中心站的指令；将监测数据作短期储存，并按中心站的调令，通过无线电传递系统传递给中心站。 子站布设子站布设：调查研究-基础资料-综合分析-确定子站位置-选代表性的监测断面和监测点监测项目监测项目：根据水源的主要用途，监测的主要任务而定，通常选择的项目有以下5项： 一般综合性指标一般综合性指标：水温、PH、电导、氧化还原电位、DO、浊度、SS等 水质的污染度指标水质的污染度指标：BOD、COD、TOC、TOD、UV吸收 水质的污染物成分水质的污染物成分：金属离子、氨氮、硝酸盐、氯化物、氰化物、酚等。 水质的生物

12、指标水质的生物指标：大肠杆菌群数、细菌总数等 水文气象参数水文气象参数：流量、流速、水深、潮级、风向、风速、气温、气湿、日照量、降水量等。另：监测站设有自动采集存储水样的装置监测站设有自动采集存储水样的装置，以备进一步实验室分析用。适用 范围： 地表水和废水监测系统缺点： 监测仪器长期运转的可靠性尚差；经常发生传感器沾污、采水器、样品流路堵塞等事故。 （一）连续采样装置 组成：网状过滤器、泵、送水管道和高位贮水槽 通常选用置于水中不同深度的潜水泵潜水泵，或可随水位涨落保持一定深度的浮动泵浮动泵。为防止水样在采集过程中发生变化，特别是溶解氧的变化，输送管道尽可能短输送管道尽可能短，泵将水样首先抽

13、到一个容积为60L的缓冲漕中，多余的水由溢流管排回河流中，此缓冲槽使水样保持恒定压力，再分别流入连续监测仪器中。采水装置必须有可靠的过滤器，管道要避光过滤器，管道要避光，以防止藻类生长。 可监测的项目有可监测的项目有：温度、PH值、电导、溶解氧、浊度等 原理原理：浸渍式或流通式检出法，传感元件除温度、浊度外，均采用电化学方法。 测定方法测定方法：将温度、PH值、电导、溶解氧、浊度等传感元件组装在一个测量池中，由浮动泵采集的水样经缓冲槽进入测量池，即可测出这几项参数。 要求要求：仪器必须装有自动清洗、自动校正以及相应的程序控制装置。 水污染连续自动监测仪器 1.水温自动监测仪 2.电导率自动监测

14、仪 3.pH自动监测仪 4.溶解氧自动监测仪溶解氧自动监测仪 5.浊度自动监测仪 6.高锰酸钾指数自动监测仪高锰酸钾指数自动监测仪 7.COD自动监测仪 8.总有机碳总有机碳自动监测仪自动监测仪 9.紫外吸收值自动监测仪 10.总氮自动监测仪总氮自动监测仪 9.紫外吸收值自动监测仪 10.总氮自动监测仪总氮自动监测仪 11.总磷自动监测仪 12.氨氮自动监测仪氨氮自动监测仪 遥感监测：用仪器对一段距离以外的目标物或现象进行观测，是一种不直接接触目标物或现象而能收集信息，对其进行识别、分析、判断的更高自动化程度的监测手段。 环境遥感技术：根据传感器上所测得的环境信息数据（以图象或数字表现的形式）

15、，通过一定的数据处理、分析、解译来识别目标物体的技术和方式。一、概念： 不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量，快速进行污染源的定点定位，污染范围的核定、大气生态效应、污染物在水体、大气中的分布、扩散等变化，从而获得全面的综合信息。 1、 摄影遥感技术摄影遥感技术 摄影机是一种遥感装置，将其安装在飞机、卫星上对目标物进行拍照摄影，可以对土地利用、植被、水体、大气污染状况等进行监测。其原理基于上述目标物或现象对电磁波的反射特性有差异，用感光胶片感光记录就会得到不同颜色或色调的照片。 卫星遥感云图温度分布图泥沙分布图2、红外扫描遥测技术、红外扫描遥测技术 红外扫描技术系指采用一定的方式将接受到的

16、监测对象的红外辐射能转换成电信号或其他形式的能量，然后加以测量，获知红外辐射能的波长和强度，借以判断污染物种类及其含量。 热红外扫描系统工作过程 3 3、相关光谱遥测技术、相关光谱遥测技术 相关光谱技术是基于物质分子对光吸收的原理并辅以相关技术的遥测方法。在吸收光谱技术基础上配合相关技术是为了排除测定中非受检组分的干扰。这种技术采用的吸收光为紫外光和可见光，故可利用自然光做光源。在一些特殊场合，也可采用人工光源4 4、激光雷达遥测技术、激光雷达遥测技术l 激光雷达遥测环境污染物质是利用测定激光与监测对象作用后发生散射、发射、吸收等现象来实现的。l应用拉曼散射原理制作的激光雷达可用于遥测大气中S

17、O2、NO、CO、CO2、H2S和CH4等污染组分。1、水污染遥感监测技术海水油污染遥感监测技术： 测定海水被油污染的程度，海水中油的厚度及排放量。热污染遥感监测图象处理技术： 确定热污染源的位置，热水的分布范围和扩散状态。水质污染遥感监测判读标志： 凭借指示物发现隐蔽的污染物排放源，查明肉眼不能直接看到的污染物。污水扩散规律及重度界线划分： 判别污水扩散范围和变化规律以监督企业的污水排放； 可发现厂区位置、排污量大小、排污规律、污水温度等； 避免采样点带来的影响（例江污染地面动态监测，不仅耗费大量的人力、物力，而且测点稀散，测试精度没有保障） 城市绿地与森林作物的动态监测 根据绿地监测标志（

18、色调、形态、生态标志）判别绿地的类型，覆盖面积及界限划分； 利用植物的污染受害情况判别空气污染状况； 可以判别森林火灾及虫害情况。 土地利用状况遥感监测 土壤的土质、类型、植被情况不同均产生不同的遥感图象，可辨别土壤界线及推断土壤形状和类型。 土地沙化成因判读 土壤的组成、降水、风的作用、人口增长、过度农恳、放牧、水资源利用不当。植被演化监测森林火灾监测3、用遥感技术研究全球环境变化 目前，全国已形成了国家、省、市、县四级环境监测网络，共有专业、行业监测站4800多个，其中环保系统监测站2200多个，行业监测站2600多个，国控的空气质量监测网站 103个，酸雨监测网站113个，水质监测网站135个。同时，还建有噪声监测网、辐射监测网和区域监测网等 http:/www.sdcma- 到2005年，国控环境监测网络调整为：环境空气监测网站226个，测点数793个；酸雨监测网站239个，测点数472个；水质监测网站197个，监测断面1074个；生态监测网站15个。 目前，我国已制定各类国家环境标准410项，覆盖了大气、水质、土壤、噪声、辐射、固体废物、农药等领