环境质量及污染源自动监测系统-环境质量及污染源自动监测系统

第九章

环境污染自动监测第一节空气污染连续自动监测系统一、系统的组成及功能空气质量监测仪污染源监测仪气象监测仪环境微机电台磁带机打印机电台磁带读出机打印机绘图机计算机子站中心站网络二、子站布设及监测项目

(一)子站数目和站位选址决定于监测目的、监测网覆盖区域面积、地形地貌、气象条件、污染程度、人口数量及分布、国家的经济力量等因素，其数目可用经验法或统计法、模式法、综合优化法确定。经验法是常用的方法，包括人口数量法、功能区划分法、几何图形法等。

上海市环境空气质量自动连续监测网络建于80年代初，至今已有三十多年历史，从最初5个子站发展壮大到现今50多个子站，多年的运行为长期跟踪上海市环境空气质量的变化积累了大量有用的数据和资料，为政府部门出台的一些重要的环保举措提供了重要的科学依据，在改善上海市大气环境质量的工作中起了重要作用。二、子站布设及监测项目

(一)子站数目和站位选址

(二)监测项目1、气象参数：温度、湿度、大气压、风速等2、污染参数：/aqi/home/Index.aspx

三、子站内的仪器装备图9-1空气污染连续自动监测系统子站内仪器装备示意图四、空气污染自动监测仪器（一）仪器选型监测项目监测方法自动监测仪器SO2NOxCOO3PM10

总烃SO2

、NOx、O3、C6H6等紫外荧光法化学发光法非色散红外吸收法紫外吸收法β射线吸收法气相色谱法（FID）差分吸收光谱法紫外荧光SO2自动监测仪或脉冲紫外荧光SO2自动监测仪化学发光NOx自动监测仪相关红外吸收CO自动监测仪或非色散红外吸收CO自动监测仪紫外吸收O3自动监测仪β射线吸收PM10自动监测仪气相色谱总烃自动监测仪、差分吸收光谱自动监测仪（二）SO2监测仪器1.脉冲紫外荧光SO2监测仪图9-2SO2监测仪荧光计工作原理示意图图9-3紫外荧光SO2监测仪气路系统示意图（三）氮氧化物监测仪器

化学发光法NOx监测仪图9-6化学发光NOx监测仪工作原理示意图（四）臭氧监测仪器

1.紫外光度法臭氧监测仪单光路型仪器图9-7紫外吸收式O3分析仪工作原理示意图图9-8双光路紫外光度法O3监测仪工作原理示意图双光路型仪器（四）臭氧监测仪器

1.紫外光度法臭氧监测仪2.化学发光法臭氧监测仪图9-9乙烯法O3监测仪工作原理示意图（五）一氧化碳监测仪器

1.非色散红外吸收法CO监测仪图9-10非色散红外吸收法CO监测仪原理示意图2.相关红外吸收法CO监测仪图9-11相关红外吸收法CO监测仪工作原理示意图（六）总烃及非甲烷烃的测定污染环境空气的烃类一般指具有挥发性的碳氢化合物(C1～C8)，常用两种方法表示：一种是包括甲烷在内的碳氢化合物，称为总烃(THC)，另一种是除甲烷以外的碳氢化合物，称为非甲烷烃(NMHC)。空气中的碳氢化合物主要来自石油炼制、焦化、化工等生产过程中逸散和排放的废气及汽车尾气，局部地区也来自天然气、油田气的逸散。测定方法：气相色谱法、光电离检测法。图9-12总烃自动测定仪工作原理示意图总烃监测仪（七）可吸入颗粒物（PM10、飘尘）监测仪图9-13β射线可吸入颗粒物测定仪工作原理示意图五、气象观测仪器

空气污染状况与气象条件有着密切关系，因此，在进行污染物质监测的同时，往往还要进行气象观测，气象观测包括两部分，即地面常规气象观测和梯度观测。前者是对地面的气象参数进行观测，其观测项目有风向、风速、温度、湿度、气压、太阳辐射、雨量等。梯度观测是在一定高度气层内观测温度、风向、风速等随高度的变化情况。六、空气污染监测车空气污染监测车是装备有采样系统、污染物自动监测仪器、气象参数观测仪器、数据处理装置及其他辅助设备的汽车。它是一种流动监测站，也是地面空气自动监测系统的补充，可以随时开到发生污染事故的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。

第九章

环境污染自动监测第二节地表水污染连续自动监测系统一、地表水污染连续自动监测系统的组成采水设备、水质污染监测仪器及附属设备，水文、气象参数测量仪器，微型计算机及无线电台。任务是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；将监测数据作短期贮存，并按中心站的调令，通过无线电传递系统传递给中心站。二、水质自动监测站的布设及装备

采水设备网状过滤器采水泵送水管道高位贮水槽吸水泵潜水泵配置2套定期清洗压缩空气压缩喷射清洁水超声波或化学试剂清洗三、监测项目及监测方法表9.3水污染可自动监测的项目及方法项目监测方法常规指标水温pH电导率浊度溶解氧铂电阻法或热敏电阻法电位法(pH玻璃电极法)电导电极法光散射法隔膜电极法(极谱或原电池型)综合指标化学需氧量(COD)高锰酸盐指数总需氧量(TOD)总有机碳(TOC)生化需氧量(BOD)库仑滴定法或比色法电位滴定法高温氧化-氧化锆氧量仪法燃烧氧化-非色散红外吸收法或紫外催化氧化-非色散红外吸收法微生物膜电极法单项污染指标总氮总磷氟离子氯离子氰离子氨氮六价铬苯酚密封燃烧氧化-化学发光法比色法离子选择电极法离子选择电极法离子选择电极法离子选择电极法或膜浓缩-电导率法比色法比色法或紫外吸收法图9-16连续自动监测水质常规指标系统示意图三、水污染连续自动监测仪器（一）水温监测仪器图9-17水温自动测量原理示意图图9-19pH连续自动测定原理示意图（三）pH监测仪图9-20溶解氧连续自动测定原理示意图（四）溶解氧监测仪（五）浊度监测仪图9-22表面散射式浊度自动监测仪工作原理示意图（六）高锰酸盐指数监测仪（七）COD监测仪图9-24COD自动监测仪测定流程示意图（九）TOC监测仪（十）UV（紫外）吸收监测仪图9-26单光程双波长UV吸收自动监测仪工作原理示意图各种TN监测仪的测量原理流程各种TP监测仪的测量原理流程五、水质污染监测船水质污染监测船是一种水上流动的水质分析实验室。一般装备有水体、底质、浮游生物等采样系统或工具。第三节污染源连续自动监测系统一、水污染源连续自动监测系统

企业水污染源连续自动监测连续自动监测录像指对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测并将信息实时传输到主管部门的装置,被称为“烟气自动监控系统”,亦称“烟气排`放连续监测系统”或“烟气在线监测系统”。

1.CEMS介绍CEMS:ContinuousEmissionMonitoringSystem二、大气污染源在线监测系统（CEMS系统）1.CEMS介绍CEMS烟气参数监测子系统数据采集处理与通讯子系统气态污染物监测子系统颗粒物监测子系统2CEMS适用范围固体、液体为燃料或原料的火电厂锅炉、工业/民用锅炉、工业炉窑等固定污染源的烟气CEMS。生活垃圾焚烧炉、危险废物焚烧炉及以清洁能源为燃料的固定污染源的烟气CEMS可参照本技术规范执行。将原HJ/T75规范中的适用范围由火电厂锅炉的烟气CEMS扩大到现有范围。HJ/T75-2007<固定污染源烟气排放连续监测技术规范>3CEMS安装烟气CEMS安装目的大气污染源排放总量监控；按照国家或地方标准对大气污染源排放浓度实时监控；环保治理设施运行的监控。烟气CEMS安装位置每台固定污染源排放设备应安装一套烟气CEMS。烟气CEMS安装位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。若一个固定污染源排气先通过多个烟道后进入该固定污染源的总排气管时，应尽可能将烟气CEMS安装在该固定污染源的总排气管上；不得只在其中的一个烟道上安装一套烟气CEMS，将测定值的倍数作为整个源的排放结果，但允许在每个烟道安装相同的烟气CEMS，汇总排放结果。4CEMS运行流程5CEMS日常运行管理要求日常巡检巡检频率：至少7天一次巡检项目：运行状况记录、系统校准、系统清洁和维护等日常维护保养保养内容保养周期故障的及时维修：大于72小时可用备用仪器替换校准和校验按质量保证要求定时定期进行校准时应进行全系统的标定6CEMS日常运行质量保证定期维护定期校验定期校准责任主体维护运营商烟气CEMS失控数据的判别比对监测有效数据捕集率考核环保主管部门监测频率：每年至少一次；监测数据：颗粒物、流速、烟温至少3对；气态污染物至少6对7CEMS系统应用举例

以某大型燃煤发电厂为例，讲解CEMS系统在企业中的应用。公司概况：拥有两台600MW沪产引进型亚临界燃煤发电机组，每台发电容量达到60万KW;发电机组排出的废气经过静电除尘、脱硫等工艺后采用CEMS系统进行在线监测。静电除尘装置脱硫装置7CEMS系统应用举例

企业采用的烟气连续监测系统结构见下图，由采样系统、数据采集、监测站房、数据输出等系统组成。7CEMS系统应用举例

采样口采样系统7CEMS系统应用举例

NOx分析仪SO2分析仪监测系统监测站房7CEMS系统应用举例

数据输出7CEMS系统应用举例

第五节简易监测及其在应急监测中的应用一、简易比色法用视力比较试样溶液或采样后的试纸与标准色列的颜色深度，以确定欲测组分含量的方法称为简易比色法。(一)溶液比色法

该方法是将一系列不同浓度待测物质的标准溶液分别置于质料相同，高度、直径和壁厚一致的平底比色管(纳氏比色管)中，加入显色剂并稀释至刻度，经混合、显色后制成标准色列(或称标准色阶)。然后取一定体积试样，用与标准色列相同方法和条件显色，再用目视方法与标准色列比较，确定试样中被测物质的浓度。(一)溶液比色法表8-3溶液比色法测定空气污染物所用试剂及颜色变化被测物质所用主要试剂颜色变化氮氧化物对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺无色→玫瑰红色二氧化硫品红、甲醛、硫酸无色→紫色硫化氢硝酸银、淀粉、硫酸无色→黄褐色氟化氢硝酸锆、茜素磺酸钠紫色→黄色氨氯化汞、碘化钾、氢氧化钠红色→棕色苯甲醛、硫酸无色→橙色操作和所用仪器简单，且比色管长，液层厚度高，特别适用于浓度很低或颜色很浅的溶液的比色测定。(二)试纸比色法

常用的试纸比色法有两种：

将被测水样或气样作用于被试剂浸泡的滤纸，使试样中的待测物质与试纸上的试剂发生化学反应而产生颜色变化，与标准色列比较定量；

将被测水样或气样通过空白滤纸，使被测物质吸附或阻留在滤纸上，然后在滤纸上滴加或喷洒显色剂，据显色后颜色的深浅与标准色列比较定量。(二)试纸比色法表8-4几种污染物质的比色试纸被测物质试纸比色试剂颜色变化一氧化碳氯化钯白色→黑色二氧化硫亚硝基五氰络铁酸钠+硫酸锌浅玫瑰色→砖红色二氧化氮邻甲联苯胺(或联苯胺)白色→黄色光气二甲基苯胺+对二甲氨基苯甲醛+邻苯二甲酸二乙酯(2)硝基苯甲基吡啶+苯胺白色→蓝色白色→砖红色硫化氢醋酸铅白色→褐色氟化氢对二甲氨基偶氮苯胂酸棕色→红色氯化氢甲基橙黄色→红色臭氧邻甲联苯胺白色→蓝色汞碘化亚铜奶黄色→玫瑰红色铅玫瑰红酸钠白色→红色二氧化锰p,p´-四甲基二胺基二苯甲烷+过碘酸钾紫色→蓝色试纸比色法简便、快速，便于携带，但测定误差大，只能作为一种半定量方法。(三)植物酯酶片法测定蔬菜、水果上的有机磷农药

当蔬菜、水果样品浸泡液中不含有机磷农药时，则依次加入酶片和底物后，底物迅速分解，样品浸泡液很快由橙色变为蓝色，否则，酶受有机磷农药抑制，底物分解变慢或不分解，导致浸泡液在较长时间内保持橙色不变或呈浅蓝色。故可通过与标准样品浸泡液中加入酶片和底物后变色情况比较，确定样品中有机磷农药含量。(四)人工标准色列

按照溶液或试纸与被测物质反应所呈现的颜色，用不易退色的试剂或有色塑料制成的对应于不同被测物质浓度的色阶。前者为溶液型色列，后者为固体型色列。

二、检气管法

用适当试剂浸泡过的多孔颗粒状载体填充于玻璃管中制成，当被测气体以一定流速通过此管时，被测组分与试剂发生显色反应，根据生成有色化合物的颜色深度或填充柱的变色长度确定被测气体的浓度。

适用于测定空气中的气态或蒸气态物质，但不适合测定形成气溶胶的物质。

(一)载体的选择与处理

化学惰性；质地牢固又能被破碎成一定大小的颗粒；呈白色、多孔性或表面粗糙，以便于观察显色情况。常用的是硅胶、素陶瓷

(二)检气管的制备

1.试剂和载体粒度的选择：增加试剂量可使变色柱长度缩短或颜色加深，而载体颗粒大，则抽气阻力小，变色柱增长，但界限不清楚；颗粒小，则抽气阻力大，变色柱长度缩短，但界限清楚。因此，应通过试验选择粒度大小合适的载体。

2.填充载体的制备：先将试剂配成一定浓度的溶液，再将适量载体置于溶液中，不断地进行搅拌，使载体表面上均匀地吸附一层试剂溶液，然后，在适当的温度(视试剂性质而定)下，用蒸发或减压蒸发的方法除去溶剂。

3.检气管的玻璃管及封装：玻璃管径要均匀，长度要一致。玻璃管用清洗液浸泡、洗净、烘干，将一端熔封，并用玻璃棉或塑料纤维塞紧，装入制备好的载体。填装时敲打管壁，使填充物压紧，防止管内形成气体通道而使变色界限不清，造成测定误差。填充后，用玻璃棉塞紧，在氧化焰上快速熔封。(三)检气管的标定1.浓度标尺法以浓度对变色柱长度绘制标准曲线。图10.34标准曲线根据标准曲线，取整数浓度的变色柱长度制成浓度标尺，供现场使用。图10.35浓度标尺示意图用标准浓度表法标定的步骤是：首先从同批检气管中抽取粗、中、细管径的检气管各10支，根据其中指示剂填充物最长（OL）和最短（O’L´）的管画出如右图所示的四边形框。2.标准浓度表法图10.36不同管径检气管变色柱校正表按浓度与变色柱长度的关系，取左右两侧（OL和O’L´）上的交点，画出两条标准曲线，如下图所示：图10.37不同管径检气管的标准曲线根据标准曲线，取整数浓度的变色柱长度画成标准浓度表，如下图所示：图10.38标准浓度表图8-11商品检测管(四)检气管的抽气装置表8-15常用检气管检气管灵敏度/(mg·m-3)抽气量/mL抽气速度/(mL·s-1)颜色变化试剂测定方法一氧化碳20450～5001.5～1.7黄→绿→蓝硫酸钯、钼