连续自动监测技术与简易监测方法

第一节空气污染连续自动监测系统第二节水污染连续自动监测系统第三节工厂企业环境自动监测系统第四节遥感监测技术第五节简易监测方法第六节突发性环境污染事故的应急监测

第一节空气污染连续自动监测系统10.1.1系统的组成和功能

10.1.2子站布设及监测项目

10.1.3子站内的仪器装备

10.1.4空气污染自动监测仪器

10.1.5气象观测仪器

10.1.6空气污染监测车

10.1.1系统的组成和功能

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图10.1系统组成方框图10.1.2子站布设及监测项目

（一）子站的布设

（二）监测项目我国《环境监测技术规范》中，将地面大气将地面大气自动监测系统的监测点分为Ⅰ类测点和Ⅱ类测点。Ⅰ类测点数据按要求进国家环境数据库，Ⅱ类测点数据由各省、市管理。Ⅰ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表10－1。Ⅱ类测点的测定项目可根据具体情况确定。

必测项目选测项目二氧化硫臭氧氮氧化物总碳氢化合物可吸入颗粒物或总悬浮颗粒物一氧化碳表10.1Ⅰ类点测定项目10.1.3子站内的仪器装备

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。电台环境微机磁带机打印机气象仪TSP监测仪CO监测仪NOx监测仪SO2监测仪控制器动态校准仪大气采样系统子站仪器装备方框图10.1.4空气污染自动监测仪器

（一）仪器选型表10.2美、日、中空气自动监测仪器比较国别项目测定方法自动监测仪器美国SO2CONOxO3总烃可吸入颗粒物脉冲紫外荧光法非色散相关红外吸收法化学发光法紫外光度法气相色谱法(FID)β射线吸收法脉冲紫外荧光SO2监测仪相关红外CO监测仪化学发光NOx监测仪紫外光度O3监测仪气相色谱仪β射线可吸入颗粒物监测仪日本SO2CONOxO3总烃可吸入颗粒物紫外荧光法非色散红外吸收法化学发光法紫外光度法气相色谱法(FID)β射线吸收法紫外荧光SO2监测仪非色散红外CO监测仪化学发光NOx监测仪紫外光度O3监测仪气相色谱仪β射线可吸入颗粒物监测仪中国SO2CONOxO3总烃可吸入颗粒物紫外荧光法非色散红外吸收法化学发光法紫外光度法气相色谱法(FID)β射线吸收法紫外荧光SO2监测仪非色散红外CO监测仪化学发光NOx监测仪紫外光度O3监测仪气相色谱仪β射线可吸入颗粒物监测仪（二）二氧化硫监测仪1.紫外脉冲荧光SO2监测仪SO2监测仪荧光计工作原理示意图紫外荧光SO2监测仪气路系统示意图2.电导式SO2自动监测仪电导式SO2自动监测仪工作原理示意图

为了减小电极极化现象，除了应用较高频率的交流电压外，还可以采用下图所示的四电极法测量电路：四电极法测量电路示意图（三）氮氧化物监测仪器

化学发光法NOx监测仪：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紫外吸收式O3分析仪工作原理示意图双光路紫外光度法O3监测仪工作原理示意图双光路型仪器2.化学发光法臭氧监测仪器乙烯法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监测仪相关红外吸收法CO监测仪工作原理示意图（六）总烃监测仪总烃自动测定仪工作原理示意图（七）可吸入颗粒物（PM10、飘尘）监测仪β射线可吸入颗粒物测定仪工作原理示意图10.1.5气象观测仪器

为取得所监测地区的主要气象数据，一般大气监测系统的各子站内都安装有风向、风速、气压、温度、湿度及太阳辐射等参数的自动观测仪器。10.1.6大气污染监测车

概念

大气污染监测车是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。10.2水污染连续自动监测系统

10.2.1水污染连续自动监测系统的组成10.2.2子站布设及监测项目10.2.3水污染连续自动监测仪器10.2.4水质污染监测船

10.2.1水污染连续自动监测系统的组成

与大气污染连续自动监测系统类似，水污染连续自动监测系统也由一个监测中心站、若干个固定监测站（子站）和信息，数据传递系统组成。中心站的任务与大气污染连续自动监测系统相同。各子站装备有采水设备、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。水污染连续自动监测系统包括地表水和废(污)水监测系统。

10.2.2子站布设及监测项目

对水污染连续自动监测系统各子站的布设，首先也要调查研究，收集水文、气象、地质和地貌、污染源分布及污染现状、水体功能、重点水源保护区等基础资料，然后经过综合分析，确定各子站的位置，设置代表性的监测断面和监测点。关于监测断面和监测点的设置原则和方法与第二章“水和废水监测”中介绍的原则和方法基本相同。

连续自动监测水质一般指标系统示意图表10.3水污染可自动监测的项目及方法项目监测方法一般指标水温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三、水污染连续自动监测仪器（一）水温监测仪器水温自动测量原理示意图（二）电导率监测仪器图10.17电流法电导率仪工作原理示意图（三）pH监测仪pH连续自动测定原理示意图（四）溶解氧监测仪溶解氧连续自动测定原理示意图（五）浊度监测仪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电位滴定式高锰酸盐指数

自动监测仪工作原理示意图（七）COD监测仪COD自动监测仪测定流程示意图（八）微生物传感器BOD监测仪微生物传感器BOD自动监测仪示意图（九）TOC监测仪单通道TOC自动监测仪工作原理示意图（十）UV（紫外）吸收监测仪UV吸收自动监测仪工作原理示意图

（十一）其他污染物监测仪器

测定水中污染物的自动监测仪器还有总氮、总磷、氨氮、氟化物、氰化物、六价铬、总需氧量（TOD）等的监测仪。水样中的总氮用密封燃烧氧化—化学发光监测仪测定总磷监测仪的工作原理基于：在自控装置的控制下，按预定程度自动进行水样消解和用钼锑抗光度法氨氮、氟化物监测仪是以离子选择电极为传感器的自动监测仪。

10.2.4水质污染监测船

10.3工厂企业环境自动监测系统10.3.1自动监测系统简介

工厂环境自动监测系统的主要任务是连续或间歇地监测固定污染源向环境排放的污染物浓度及总量，达到从源头控制污染的目的，这是改善和提高环境质量最有效的手段。系统由厂内污染源监测站、厂区周围环境质量监测站、气象参数观测站、信息传输系统及监测管理中心组成。10.3.2钢铁企业环境自动监测系统

(一)厂内监测

1.烟气监测

2.排水监测

3.环境噪声监测

4.气象观测

(二)厂外监测

(三)监测管理中心某钢厂环境自动监测系统示意图10.3.3烟气排放连续自动监测系统（CEMS）烟气排放连续监测系统示意图10.4遥感监测技术

遥感监测就是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。10.4遥感监测技术

10.4.1摄影遥感技术

10.4.2红外扫描遥测技术

10.4.3相关光谱遥测技术

10.4.4激光雷达遥测技术10.4.5用3S技术研究全球环境问题

10.4.1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。土壤、植物和水体对电磁波的反射能力示意图10.4.2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示意图10.4.3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。相关光谱法原理示意图相关光谱遥测仪组件示意图10.4.4激光雷达遥测技术

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。应用拉曼散射原理制作的激光雷达可用于遥测大气中SO2、NO、CO、CO2、H2S和CH4等污染组分。拉曼激光雷达系统示意图10.4.5用3S技术研究全球环境问题3S技术：遥感（RS）全球定位系统（GPS）全球信息系统（GIS）10.5简易监测方法

10.5.1简易比色法

10.5.2检气管法

10.5.3环炉监测技术

10.5.1简易比色法

概念：

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。常用的有溶液比色法和试纸比色法。（一）溶液比色法

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→橙色表10.5溶液比色法测定空气污染物所用试剂及颜色变化（二）试纸比色法

表10.6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(1)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（四）人工标准色列人工标准色列是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。

(三)植物酯酶片法测定蔬菜、水果上的有机磷农药

固体型色列可用明胶，硝化纤维素，有机玻璃等作原料，用适当溶剂溶解成液体后加入不同颜色和不同量的染料，按照标准色列颜色要求调配成色阶，倾入适合的模具中，再将溶剂挥发掉，制成人工比色柱或比色板。10.5.2检气管法

检气管法的原理：将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。检气管法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。该方法具有现场使用简便、测定快速、便于携带并有一定准确度等优点。每种检气管有一定测定范围、采气体积、抽气速度和使用期限，需严格按规定操作才能保证测定准确度。

（一）载体的选择与处理

（二）检气管的制备一、试剂和载体粒度的选择供制备填充载体的化学试剂（称指示剂）应与待测物质显色反应灵敏，这就要求一方面尽量选择灵敏度高，选择性好的指示剂，另一方面需要控制试剂的用量和载体的粒度。二、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。

三、检气管的玻璃管及封装

（三）检气管的标定一、浓度标尺法这种方法适用于对管径相同的检气管进行标定。任意选择5—10支新制成的检气管，用注射器分别抽取规定体积的5—7种不同浓度的标准气样，按规定速度分别推进或抽入检气管中，反应显色后测量各管的变色柱长度，一般每种浓度重复作几次，取其平均值。以浓度对变色柱长度绘制标准曲线。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。标准曲线浓度标尺示意图二、标准浓度表法用标准浓度表法标定的步骤：1.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′）的管画成四边形框；不同管径检气管变色柱校正表2.然后对每一种浓度的标准气分别取粗细不同的三支检气管进行抽气显色实验，将显色后的各管按指示剂填充物长度与LL′和OO′上下横线比齐，并将变色柱长度画下，得到三个点，连接三点成一条横线，交于两侧直线上，这条直线就代表了一种浓度；3.用同法作出5—6条不同浓度的横线。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（l1、l2、l3、l4、l5及l′1、l′2、l′3、l′4、l′5），画出两条标准曲线；不同管径检气管的标准曲线4.再据此标准曲线，取整数浓度的变色柱长度画成标准浓度表。标准浓度表商品检气管（四）检气管的抽气装置目前已制出数十种有害气体的检气管，可用于测定大气和作业环境空气中有毒、有害气体，也可以测定废水中挥发性的有害物质。10.5.3环炉技术

环炉技术是将水样滴于圆形滤纸的中央，以适当的溶剂冲洗滤纸中央的微量试样，借助于滤纸的毛细管效应，利用冲洗过程中可能发生沉淀、萃取或离子交换等作用，将试样中的待测组分选择性地洗出，并通过环炉仪加热而浓集在外圈，然后用适当的显色试剂进行显色，从而达到分离和测定的目的。这是一种特殊类型的点滴分析，具有设备简单，成本低廉，便于携带，并有较高灵敏度和一定准确度等优点，已成功地用于冶金、地质、生化、临床、法医及环境污染方面的分析检测。

（一）基本原理

环炉技术是利用纸上层析作用对欲测组分进行分离、浓缩和定性、定量的过程。点于滤纸上的试样中各组分，由于在冲洗液（流动相）中的迁移速度不同而彼此分开，也可以利用沉淀物质在不同溶剂中溶解度的差异进行分离。Cu2+、Fe3+分离示意图

环炉是环炉法使用的主要仪器，它分为电热式金属质环炉和玻璃环炉两种，均有商品生产。金属质环炉示意图玻璃环炉示意图（二）环炉技术在环境监测中的应用据有关资料报导，能用环炉法分析空气和水体中三十余种污染物质。例如，空气中二氧化硫、氮氧化物、硫酸雾、氯化氢、氟化氢和氯气等的测定；空气和水体中铅、汞、铜、铍、锌、镉、锰、铁、钴、镍、钒、锑、铝、银、硒、砷、氰化物、硫化物、硫酸盐、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、氯化物、氟化物、钙、镁、咖啡碱和放射性核素40Sr等的测定。10.6.1突发性环境污染事故的定义及产生原因

（一）突发性环境污染事故的定义非正常的，不可抗拒的，在时间、地点、场合、排污方式、排污途径、排污种类、数量、浓度等方面均难以预料的环境污染事故。

10.6突发性环境污染事故的应急监测表10.8世界上95个国家化学事故资料统计（二）突发性环境污染事故产生的原因

1.生产事故

2.贮运事故

3.自然灾害

4.人类战争10.6.2突发性环境污染事故的分类和特征

1.分类（1）有毒有害物质污染事故；

（2）毒气污染事故；

（3）爆炸事故；（4）农药污染事故；

（5）放射性污染事故；

（6）油污染事故；

（7）废水非正常排放污染事故。

2.特征

（1）形式多样性；

（2）发生的突然性；

（3）危害的严重性；（4）处理处置的艰巨性；

（5）突发性环境污染事故的规律性。三、突发性环境污染事故的应急监测

1.应急监测的任务和内容

2.应急监测的原则四、突发性事故的应急组织和网络

(一)应急响应系统应急响应程序应急组织系统应急通讯系统应急防护和救援应急预案 应急状态终止应急响应程序突发性环境