教学课件-环境监测基础篇

环境监测（基础篇）高等职业教育化工类课程规划教材第1章绪论第2章环境监测质量保证第3章水和污水监测第4章大气和废气监测第5章噪声监测第6章土壤污染监测及固体废物监测第7章生物污染监测第8章放射性污染监测第9章现代环境监测技术目录

掌握环境监测的概念和过程，了解环境监测的目的、内容、类型、原则和要求，理解环境污染和监测的特点，了解环境监测的主要分析测试技术，掌握环境标准的种类，熟悉常用环境标准。

1.1环境监测的概念、目的和内容

1.2环境监测的原则、特点和要求

1.3环境监测技术及其发展

1.4环境标准第1章绪论1.1.1环境监测的概念1.概念环境监测就是通过对影响环境质量因素的代表值的监视、监控和测定，从而确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势的过程。2.环境监测过程现场调查并收集所需资料→在研究资料的基础上制定监测方案→样品采集→样品保存和运输→样品预处理→分析测试→数据处理→综合评价等。1.1环境监测的概念、目的和内容

监测方案由以下几方面组成:①采样方案，包括确定监测项目、采样点位、采样时间和频率、采样方法、样品的保存和运输方法、样品预处理方法等内容;②分析测定方案，包括项目监测方法的选择、监测操作、制定质量保证措施等;③数据处理方案，包括数据处理方法、评价标准、监测报告、综合评价等内容。1.1.2环境监测的目的环境监测是环保工作的“耳目”，其目的是准确、及时、全面、客观地反映环境质量和污染源的现状及其发展趋势，为环境管理、环境规划、环境评价、污染源控制、环境工程设计等工作提供科学依据。具体目的可概括为以下几方面:

（1）与环境质量标准比较，确定环境质量状况;对照污染物排放标准，确定污染源排污程度及达标情况。（2）根据掌握的污染物分布和浓度、污染速度、发展趋势以及影响程度，追踪污染路线，寻找污染源，为实现监督管理和控制污染提供依据。（3）根据长期积累的环境监测资料，为研究环境容量、实施总量控制、目标管理、预测预报环境质量提供依据。（4）为保护人类健康、合理使用自然资源、保护环境、制定和修订环境法规、环境质量标准等服务。（5）为环境科学研究提供基础数据。1.1.3环境监测的内容1.水和污水监测物理性监测项目有水温、色度、浊度、残渣、电导率、臭、透明度、矿化度等;金属化合物监测项目有汞、镉、铅、铜、锌、铬等;非金属无机物监测项目有溶解氧、pH值、氟化物、氰化物、硫化物、含氮化合物等;有机化合物监测项目有化学需氧量（CODcr）、高锰酸盐指数、生化需氧量（BOD5）、总有机碳和总需氧量、挥发酚、油类;生物监测指标有细菌总数、大肠菌群等2.大气和废气监测分子态污染物（SO2、NOx、CO、O3、氟化物、甲醛、总烃和非甲烷烃、硫酸盐化速率等）；粒子态污染物（总悬浮颗粒物TSP、可吸入颗粒物PM10、自然降尘、TSP中的主要成分）；此外还有对大气降水进行的常规监测以及大气污染生物监测，影响污染物扩散的气象因素（风向、风速、气温、气压、雨量、湿度等）、太阳辐射和能见度等。3.噪声污染监测

主要是对城市区域环境噪声、交通噪声、企业厂界噪声及扰民噪声等的监测。4.土壤污染监测

主要监测项目包括土壤水分含量、有机农药、重金属元素等。5.固体废物监测

主要包括对有害物质的监测和有害特性的分析以及对生活垃圾的特性分析等。6.生物污染监测

生物污染监测是对生物体内污染物质进行的监测。7.放射性污染监测放射性污染监测主要是对环境中的各种放射线进行监测。1.1.4环境监测的类型1.监视性监测

监视性监测又称常规监测或例行监测，是对各环境要素进行的定期经常性的监测，是监测站第一位的主体工作。2.特定目的监测（1）污染事故监测（2）仲裁监测（3）考核验证监测（4）咨询服务监测3.研究性监测

包括标准方法研究监测、污染规律研究监测、背景调查监测等。1.2.1环境监测的原则对优先污染物进行的监测称为“优先监测”。环境监测应遵循“优先监测”的原则。“中国环境优先监测研究”也已完成并提出了“中国环境优先污染物黑名单”，包括14种化学类别，共68种有毒化学物质，其中有机物58种，无机物10种。见下表中国环境优先污染物名单。1.2环境监测的原则、特点和要求

序号化学类别

名称1卤代(烷、烯)烃类二氯乙烷、三氯乙烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、三溴甲烷2苯系物苯、甲苯、乙苯、邻-二甲苯、间-二甲苯、对-二甲苯3氯代苯类氯苯、邻-二氯苯、对-二氯苯、六氯苯4多氯联苯类多氯联苯5酚类苯酚、间-甲酚、2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚、五氯酚、对-硝基酚6硝基苯类硝基苯、对-硝基甲苯、2,4-二硝基甲苯、三硝基甲苯、对-硝基氯苯、2,4-二硝基氯苯7苯胺类苯胺、二硝基苯胺、对-硝基苯胺、2,6-二氯硝基苯胺8多环芳烃萘、荧蒽、苯并［b］荧蒽、苯并［k］荧蒽、苯并［a］芘、茚并［1,2,3-c,d］芘、苯并［g,h,i］芘9酞酸酯类酞酸二甲酯、酞酸二丁酯、酞酸二辛酯10农药六六六、滴滴涕、滴滴畏、乐果、对硫磷、甲基对硫磷除草醚、敌百虫11丙烯腈丙烯腈12亚硝胺类N-亚硝基二丙胺、N-亚硝基二正丙胺13氰化物氰化物14重金属及其化合物砷及其化合物、铍及其化合物、镉及其化合物、铬及其化合物、铜及其化合物、铅及其化合物、汞及其化合物、镍及其化合物、铊及其化合物1.2.2环境污染和环境监测的特点1.环境污染的特点

（1）时空分布性（2）综合效应

①单独作用

②相加作用

③相乘作用

④拮抗作用2.环境监测的特点

（1）生产性（2）综合性（3）追踪性（4）持续性（5）执法性1.2.3环境监测的要求

1.代表性指所采集的样品必须能够反映样品总体的真实情况。

2.完整性强调整个监测过程按监测方案切实完成（包括监测过程中的每一细节），即保证按预期计划取得有系统性和连续性的有效样品，而且无缺漏地获得这些样品的监测结果及有关信息。

3.可比性指用不同测定方法测量同一水样的某种污染物时，所得出结果的吻合程度。

4.准确性指测定值与真实值的符合程度。

5.精密性表现为测定值有良好的重复性和再现性。1.3.1监测技术概述1.化学分析法化学分析法是以化学反应为基础的分析方法，分为重量分析法和滴定分析法两种。2.仪器分析法仪器分析是利用被测物质的物理或物理化学性质来进行分析的方法，这类分析方法一般需要较精密的仪器，因此称为仪器分析。3.生物监测技术这种技术是利用生物在被污染的环境中所产生的各种反映信息来判断环境质量的一种最直接的综合监测方法。1.3.2环境监测技术的发展1.3环境监测技术及其发展

化学分析法重量分析法酸碱滴定法络合滴定法滴定分析法沉淀滴定法氧化还原滴定法原子发射光谱法原子光谱法原子吸收光谱法光学分析法原子荧光光谱法红外吸收光谱法分子光谱法紫外、可见光吸收光谱法分子荧光光谱法监测方法电导分析法电化学分析法电位分析法（含离子选择性电极法）库仑分析法仪器分析法伏安与极谱分析法柱色谱气相色谱分析法色谱分析法液相色谱分析法纸色谱、薄层色谱法离子色谱法质谱分析法放射化学分析法专项监测仪器分析法生物监测技术自动监测系统及遥感、遥测技术1.4.1环境标准的概念及作用1.概念环境标准是控制污染、保护环境的各种标准的总称，是国家为了保护人民健康和社会财产安全，防治环境污染，促进生态良性循环，同时又合理利用资源，促进经济发展，在综合考虑自然环境特征、科学技术水平和经济条件的基础上，对环境中污染物的允许含量及污染源排放数量、浓度、时间、速率和技术规范等所作的规定。1.4环境标准

2.环境标准的作用

（1）环境标准是评价环境质量优劣程度的尺度，是判断企业污染治理是否符合国家或地方要求的尺度。（2）环境标准是各级环保部门进行环境管理、监督执法的基本依据。（3）环境标准是环境规划、环境治理、污染控制、环境评价、排污收费、环境技术开发和产品生产等活动的依据。（4）环境标准是提高环境质量的重要手段。

1.4.2环境标准的分类和分级

我国目前的环境标准体系是根据我国国情，总结多年环境标准工作经验并参考国外的环境标准体系制定的，确定为六类、两级。六类标准为：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、环境标准物质标准和环保仪器设备标准。两级标准为国家标准和地方标准。

1.环境质量标准环境质量标准是以保护人体健康，促进生态良性循环为目标，对环境中各类有害物质在一定时间和空间范围内的允许浓度所做的限制性规定。2.污染物排放标准污染物排放标准是根据环境质量要求，结合环境特点和社会、经济、技术条件，对污染源排入环境的有害物质和产生的有害因素的允许限值或排放量所做的规定。3.环境基础标准环境基础标准是指在环境保护工作范围内，对有指导意义的符号、代号、图式、指南、导则和规范等所作的国家统一规定。4.环境方法标准环境方法标准是国家对环境保护工作中涉及的采样、抽样、分析、试验、统计、计算、测定等方法制定的标准。5.环境标准样品标准环境标准样品是环境保护工作中用来标定仪器、验证测量方法、评价实验室管理效能和监测人员技术水平、进行量值传递或质量控制的标准材料或物质。6.环保仪器设备标准为了保证污染治理设备的效率和环境监测数据的可靠性、可比性，对环境保护仪器、设备的技术要求所做的统一规定，均为环保仪器设备标准。1.4.3我国环境标准简介国家环境标准代码如下：

GB——国家强制标准；

GB/T——国家推荐标准；

GB/Z——国家指导性技术标准；

GHZB——国家环境质量标准；

GWPB——国家污染物排放标准；

GWKB——国家污染物控制标准；

HJ——国家环保总局标准；

HJ/T——国家环保总局推荐标准。1.水质标准

地表水环境质量标准（GB3838—2002）；海水水质标准（GB3097—97）；农田灌溉水质标准（GB5084—92）；渔业水质标准（GB11607—89）；地下水质量标准（GB/T14843—93）；污水综合排放标准（GB8978—1996）等。

（1）地表水环境质量标准（GB3838—2002）该标准自2002年6月1日起实施

Ⅰ类主要适用于源头水、国家自然保护区；

Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；

Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖等渔业水域及游泳区；

Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；

Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。（2）海水水质标准（GB3097—1997）

第一类适用于海洋渔业水域、海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区。

第二类适用于水产养殖区、海水浴场、人体直接接触海水的海上运动或娱乐区以及与人类食用直接有关的工业用水区。

第三类适用于一般工业用水区、滨海风景旅游区。

第四类适用于海洋港口水域、海洋开发作业区。（3）污水综合排放标准（GB8978—1996）2.大气标准

（1）环境空气质量标准（GB3095—1996）一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区；二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；三类区为特定工业区。（2）大气污染物综合排放标准（GB16297—1996）位于一类区的污染源执行一级标准（一类区禁止新、扩建污染源，一类区现有污染源改建时执行现有污染源的一级标准）；位于二类区的污染源执行二级标准；位于三类区的污染源执行三级标准。3.噪声标准

（1）城市环境噪声标准（GB3096—1993）

Ⅰ类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。

Ⅱ类标准适用于居住、商业和工业混杂区。

Ⅲ类标准适用于工业区。

Ⅳ类标准适用于城市中的道路交通干线两侧区域、穿越城区的内河航道两侧区域。（2）工业企业厂界噪声标准（GB12348—90）

I类标准适用于以居住、文教机关为主的区域；

II类标准适用于居住、商业、工业混杂区及商业中心区；

III类标准适用于工业区；

IV类标准适用于交通干线道路两侧区域。（3）建筑施工场界噪声标准（GB12523—90）

掌握质量保证涉及的基本概念和常用方法，尤其是数据处理质量保证和监测实验室质量保证中涉及到的概念和方法，并对监测方法质量保证和环境标准物质有一定的把握，实际工作中能较好地运用质量保证措施来保证监测结果的准确可靠。

2.1概述

2.2数据处理的质量保证

2.3监测实验室的质量保证

2.4监测方法的质量保证

2.5环境标准物质第2章环境监测的质量保证2.1.1质量保证的意义和内容环境监测是环境保护工作的眼睛，其目的就是利用数据语言来准确描述监测对象的内在和外在特征，监测工作的成果是监测数据，因此提高监测分析质量、保证监测结果的准确可靠，是环境监测的关键问题。对于数据质量常以“五性”来评价，即代表性、完整性、可比性、精密性和准确性。2.1概述

环境监测质量保证是整个监测过程的全面质量管理，其内容包括制定监测方案、布点采样、样品保存和运输、样品预处理、实验室供应，仪器设备和器皿的选择及校准，试剂和基准物质的选用，统一监测方法，质量控制程序，数据的记录和整理，各类人员的要求和技术培训，实验室的清洁和安全，以及编写有关的文件、指南和手册等。环境监测质量控制是环境监测质量保证的一部分，它包括实验室内部质量控制和外部质量控制两部分。

2.1.2质量保证体系的构成

质量保证体系及控制要点质量保证体系内容控制要点布点系统

（1）监测目标系统的控制（2）监测点位、点数的优化控制控制空间代表性及可比性采样系统（1）采样次数和采样频率的优化（2）采集工具方法的统一规范化控制时间代表性及可比性运储系统（1）样品的运输过程控制（2）样品固定保存控制控制可靠性及代表性分析测试系统（1）分析方法的准确度、精密度、检测范围控制（2）分析人员素质及实验室间质量的控制控制准确性、精密性、可靠性及可比性数据处理系统（1）数据整理、处理及精度检验控制（2）数据分布、分类管理制度的控制控制可靠性、可比性、完整性及科学性综合评价系统（1）信息量的控制（2）成果表达控制（3）结论完整性、透彻性及对策控制控制真实性、完整性、科学性及适用性2.1.3我国环境监测质量保证工作的现状

20世纪70年代末，随着环境保护工作日益受到重视，各地纷纷建立了环境保护监测站，并迅速发展为一个独立的系统。制定了《环境监测质量保证管理制度》、《环境监测人员合格证制度》、《环境监测优秀实验室评比制度》等。2.2.1基本概念1.误差测量值和真值之间的差异，即为误差。2.2数据处理的质量保证（1）误差分类误差按其产生原因和性质，可分为系统误差、随机误差和过失误差。①系统误差又称可测误差、恒定误差。产生系统误差的原因及校正方法见下表。产生原因校正方法方法误差（如:分析方法不够完善）做对照实验，找出校正系数仪器误差（仪器本身缺陷或未校准引起）仪器定期校准试剂误差（试剂含有杂质）做空白实验或试剂提纯恒定的个人误差（个人固有的习惯等）严格按规范操作恒定的环境误差（如:不同季节室温变化等）尽可能保持室温恒定，并严格按方法要求执行②随机误差又称偶然误差或不可测误差，是由测定过程中某些偶然因素造成的。③过失误差又称粗差，是分析人员由于粗心大意而发生的不应有的错误造成的，如所用器皿不干净、加错试剂、记录错误、计算错误等。（2）误差的表示绝对误差=测量值－真值相对误差=×100%2.偏差偏差是指个别测量值与多次测量均值之间的偏离，可用绝对偏差、相对偏差、平均偏差、相对平均偏差、标准偏差、相对标准偏差来表示。（1）绝对偏差绝对偏差=某次测量值－多次测量均值（2）相对偏差相对偏差=×100%（3）平均偏差（4）相对平均偏差

相对平均偏差=×100%（5）标准偏差标准偏差是由各次测量值的绝对偏差平方后求得的，所以它能比较正确地反映数据离散程度的大小，是一种最常用的统计量。

s=式中n——样品测定次数；

——多次测定均值；

xi——任一次测量值。（6）相对标准偏差

Cv=×100%

在环境分析工作中，精密度常用相对偏差、标准偏差和变异系数来表示。

3.极差

一组测量值内最大值与最小值之差，称为极差，用R表示。R＝xmax－

xmin2.2.2有效数字及数据修约有效数据修约规则是：四舍六入五考虑，五后非零则进一，五后皆零视奇偶，五前为偶应舍去，五前为奇则进一。2.2.3可疑数据处理1.检验法（Dixon检验法）（1）排队：将测定结果按从小到大的顺序排列。

x1、x2、x3……xn-2

、x

n-1、xn（2）计算Q值：根据测定次数n及表2-3中的公式，计算Q值。（3）查表得Qx：在表2-3中查得临界值Qx。（4）判断分析：将计算值Q与临界值Qx比较。

表2-3Q检验的统计量计算公式与临界值

统计量n显著性水平α统计量n显著性水平α

0.010.050.010.05Q=

（检验x1）

Q=

（检验xn）345670.9880.8890.7800.6980.6370.9410.7650.6420.5600.507Q=（检验x1）

Q=（检验xn）1415161718192021222324250.6410.6160.5950.5770.5610.5470.5350.5240.5140.5050.4970.4890.5460.5250.5070.4900.4750.4620.4500.4400.4300.4210.4130.406Q=（检验x1）

Q=（检验xn）89100.6830.6350.5970.5540.5120.477Q=（检验x1）

Q=（检验xn）1112130.6790.6420.6150.5760.5460.521【例题2-1】某一实验的5次测量值为2.63，2.50，2.65，2.63，2.65，试用Q检验法检验2.50是否为离群值。解：查表2-3可知，当n=5时，用下式计算。

Q

计

===0.867

查表2-3可知，当n=5，α=0.01时，Q（5，0.01）=0.780，Q计>Q（5，0.01），故2.50可予舍去。2.T检验法（Grubbs检验法）该法常用于检验多组测定值的平均值的一致性，也可以用它来检验同组测定中各测定值的一致性，以剔除离群值。（1）排队将测定结果按从小到大的顺序排列：x1、x2......xn-1、xn。求出算术平均值和标准偏差s。最大值计为xmax，最小值计为xmin，这两个值是否可疑，需计算T值。（2）计算T值利用公式计算

T=或T=即T=（3）查表2-4得T的临界值T（α，n）（环境监测中，α常取0.05）。（4）比较判断2.2.4监测结果的表述对某一指标的测定，由于真实值很难测定，所以常用有限次的监测数值来反映真实值，其结果表达方式一般有以下三种。1.用算术均数表示算术均数反映了数据的集中趋势，因此用它代表监测结果具有相当的可靠程度。2.用算术均数和标准偏差±s表示算术均数代表集中趋势，标准偏差代表离散程度。3.用（±s，Cv）表示结果

相对标准偏差Cv表示标准偏差占平均值的百分数。

2.2.5监测结果的统计检验1.t检验法t检验法检验是否存在系统误差。（1）平均值与标准值的比较①计算t

计值：

t

计=式中——标样测定的均值；

μ——标样的标准值；

s——标样测定的标准偏差；

n——标样的测定次数。②查表2-5得t值，将t与t

计值进行比较。若t

计>t，则存在显著性差异，系统误差存在；反之则不存在，差异是由偶然误差引起的。环境监测中，置信度一般取95%，即显著性水平取α=0.05。（2）两组平均值的比较①计算t计

t计

=其中s合

=式中——第一组数据平均;——第二组数据平均;n——测定次数;s合——合并方差。②查表并作判断当P=95%，f=n

1＋

n2－

2时，查t值表。若t计

>t，则存在显著性差异，否则不存在。2.F检验法F检验法的具体步骤：①首先求出两组数据的标准方差s2，分别为s大2

和s小2

；②计算F值：F计=s大2/s小2③根据两组数据各自的自由度，查表2-6得出F表值，然后比较。若F计

>F表，则存在显著性差异，否则不存在。

注：F分布表中的f

1为两组数据中大方差的自由度，f2为小方差的自由度。【例题2-4】两个分析人员用同一种分析方法分析某水样中的锌含量，经计算得到二组测定结果为

n1=4=15.1

s1=0.41n2=3=14.9s2=0.31问两个人测定结果有无显著性差异。解:s

合

==0.37

t

计

==0.71

由α=0.05，f=3+4–2=5，查t值表得t=2.57，因t计<t，故两人的测定结果无显著性差异。【例题2-5】某一含铜样品，两个实验室5次测定结果如下：实验室1：n=5=0.0988s=0.00084实验室2：n=5=0.0988s=0.00148问这两个实验室所测数据的精密度是否存在显著性差异?解:s

大=0.00148s

小=0.00084F

计=s大2/s小2=0.001482/0.000842=3.10f1=f2=5－1=4查表2-6得F=6.39。因为F计<F，所以两组测定结果的精密度不存在显著性差异。

2.2.6回归与相关分析1.回归分析如果x、y之间呈直线趋势，则可用一条直线来描述：式中，截距a和斜率b均为常数。

2.相关分析（1）相关系数计算r值介于-1～1之间，即-1≤r≤1。其物理意义见图2-2。

图2-2相关系数物理意义图

（2）r的物理意义①0<r≤1时，x和y两变量间为正相关，同时增加或同时减小，r越趋近于1，x、y间相关性越好，反之越差；r=1时，为完全正相关，所有实验点均应落在回归直线上。②-1≤r<0时，x和y两变量间为负相关，呈相反的变化趋势，y随x的增大而减小，r越趋近于-1，相关性越好；r=-1时，两变量之间为完全负相关。③r=0时，两变量之间不相关。

2.2.7标准曲线的绘制（1）绘制要求①绘制标准曲线的分析步骤应与样品分析相同，而且不少于5个实验点。②标准曲线的斜率常随环境因素（如实验室温度）及试剂批号、贮存时间等实验条件的改变而发生变化，因此样品测定与标准曲线同时操作最为理想，否则应在测定样品的同时，平行测定零浓度和中等浓度的标准溶液各两份，取平均值并做空白校正后于原标准曲线上的相应点核对。（2）绘制过程①将实验数据列表并计算，求出xi2

、yi2

、xiyi及相应的加和值；②计算相关系数r，并判断x和y之间的相关性；③计算截距a和斜率b，得到直线方程；④在坐标纸上绘制标准曲线（取较远的两点连线，准确度较高）。

注：标准曲线是一段线段而不是直线，没有经过检验或无充分的依据，不能随意延伸。

2.3监测实验室的质量保证2.3.1名词解释

1.准确度准确度的评价方法有两种：一种是通过分析标准物质，由所得结果来确定数据的准确度（标准物质对比分析）；另一种是加标回收法，该法是目前实验室中最常用而方便的确定准确度的方法，一般应为样品数量的10%～20%。（1）标准物质对比分析标准物质（或质控样）的结果是经权威部门定值的有准确测定值的样品，它可以检查分析测试的准确性。使用时，可以是明码样，也可以是密码样。

（2）加标回收法在测定样品时，于同一样品中加入一定量的标准物质进行测定，将测定结果扣除样品的测定值，计算其回收率。计算公式为回收率=×100%

在做加标回收试验时应注意：①加标物形态应该和待测物形态相同；②加标量要合适。应尽量与样品中待测物含量相等或接近，一般为试样含量的0.5～2倍，且加标后的测定值不应超出方法测定上限的；③加标液的体积应很小。一般不超过所取试样体积的1%，浓度宜较高。在一批试样中，一般随机抽取10～20%的试样进行加标回收测定。

2.精密度精密度是指用一特定的分析方法在受控条件下重复分析均一样品所得测定值的一致程度，它反映分析方法或测量系统存在的随机误差的大小。（1）平行性平行性是指在同一实验室中，当分析人员、分析设备及分析时间都相同时，用同一分析方法对同一样品进行双份或多份平行测定结果之间的符合程度。（2）重复性重复性是指在同一实验室内，当分析人员、分析设备及分析时间中的任一项不相同时，用同一分析方法对同一样品进行两次或多次独立测定所得结果之间的符合程度。（3）再现性再现性是指在不同实验室中，当分析人员、分析设备及分析时间都不相同时用同一分析方法对同一样品进行测定，获得的单个结果之间的一致程度。

3.灵敏度分析方法的灵敏度是指某方法对单位浓度或单位量的待测物质的变化所引起的响应量变化的程度，可以用仪器的响应量或其他指示量与对应的待测物质的浓度或量之比来描述。如分光光度法常以校准曲线的斜率来度量灵敏度。

A=kc+a

式中A——仪器的响应量；

c——待测物质的浓度；

a——校准曲线的截距；

k——方法的灵敏度。k值越大，说明该方法的灵敏度越高。

4.空白试验空白试验又叫空白测定，是指用蒸馏水代替试样的测定，其所加试剂和操作步骤与试样测定完全相同。

5.校准曲线校准曲线是用于描述待测物质的浓度或量与相应的测量仪器的响应量或其他指示量之间定量关系的曲线。

6.检出限检出限为某一特定分析方法在给定的可靠程度内可从样品中检出待测物质的最小浓度或最小量。下面简要介绍几种常用检出限的规定：（1）在分光光度法中，一般以扣除空白值后与0.010吸光度相对应的浓度值为检出限。（2）气相色谱中最小检出量系指检测器恰能产生与噪声相区别的响应信号时所需进入色谱柱的物质的最小量。一般认为恰能辨别的响应信号应为仪器噪声的两倍。

7.测定限测定限为定量范围的两端，分为测定上限与测定下限。（1）测定上限在测定误差能满足预定要求的前提下，用该方法能准确测定待测物质的最大浓度或量，称为该方法的测定上限。（2）测定下限

在测定误差能满足预定要求的前提下，用该方法能准确测定待测物质的最小浓度或量，称为该方法的测定下限。最佳测定范围也称有效测定范围，是指在测定误差能满足预定要求的前提下，该测定方法的测定下限至测定上限之间的浓度范围。方法适用范围是指某一特定方法检测下限至检测上限之间的浓度范围。显然，最佳测定范围应小于方法适用范围。

2.3.2实验室内质量控制实验室是获得监测结果的关键部门，要使监测质量达到规定水平，必须要有合格的实验室和合格的分析操作人员。具体包括①仪器设备的正确使用、维护及定期校准；②玻璃仪器的选择、洗涤、校正及正确使用；③化学试剂和溶剂的选用，试剂规格及用途参见表2-7；④溶液的配制和标定；⑤实验室的清洁和安全工作；⑥实验室用水质量，参见表2-8；⑦分析人员的操作技术等。（详见配套的实训教材）

级别名称英文代号标志颜色应用范围一级品优级纯、基准试剂G.R.绿色用于微量分析、标准溶液的配制、精密的分析和测定工作二级品分析纯试剂A.R.

红色

用于常规分析监测中

三级品化学纯试剂

C.P.

蓝色

用于教学及一般化学实验

级别pH值范围（25℃）电导率（25℃）（μS/cm）吸光度（254nm，1cm光程）二氧化硅（mg/L）制备用途一级水—≤0.1

≤0.001

≤0.02

二级水再蒸馏、混合离子交换柱处理、石英蒸馏器蒸馏

用于制备标准水样或超痕量物质分析二级水—≤1.0

≤0.01≤0.05

离子交换柱处理、电渗析、玻璃蒸馏器二次蒸馏

用于精确分析和研究工作三级水5.0～7.5≤5.0

——

蒸馏、电渗析、离子交换柱处理

适用于一般实验工作表2-7化学试剂的规格及用途表2-8监测分析实验室用水

1.平行样分析平行样分析是指同一样品的两份或多份子样在完全相同的条件下进行同步分析。一般做平行双样，它反映测试的精密度（抽取样品数的10%～20%）。

2.密码样分析密码样分析是指由专职质控人员在所需分析的样品中，随机抽取10%～20%的样品，编为密码平行样或加标样而进行的分析。这些样品对分析者本人均是未知样品。

3.校准曲线的线性检验凡应用校准曲线的方法，都是在样品测得信号后，从标准曲线上查得其含量（或浓度）。因此绘制的校准曲线直接影响到样品分析结果的准确性，此外校准曲线也确定了方法的测定范围，为此需对校准曲线的线性关系进行检验。

4.标准物质（或质控样）对比分析标准物质（或质控样）可以是明码样，也可以是密码样，其结果是经权威部门（或一定范围的实验室）定值、有准确测定值的样品。测定样品时，同时测定标准物质（或质控样），用以检查分析测试的准确性。

5.方法比较分析对同一样品分别使用具有可比性的不同方法进行测定，并将结果进行比较。

6.质量控制图为了能直观地描绘数据质量的变化情况，以便及时发现分析误差的异常变化或变化趋势也可采取绘制质量控制图的方法。一般应由专职质控人员来执行。

（1）质量控制图的组成及绘制

质量控制图一般采用直角坐标系。横坐标代表抽样顺序或样品序号，纵坐标代表质量控制样品的统计值。质量控制图的基本组成如图2-3所示。

预期值——图中的中心线；目标值——图中上、下警告限之间区域;

辅助线——上、下各线在中心线与警告限的中间；实测值的可接受范围——图中上、下控制限之间的区域。图2-3质量控制图基本组成（2）质量控制图的分类①均数控制图

以测定顺序为横坐标，相应的测定值为纵坐标作图，同时作有关控制线。中心线——以总均值估计；上、下控制限——按±3s值绘制；上、下警告限——按±2s值绘制；上、下辅助线———按±s值绘制。

【例题2-6】某一铁的控制水样，其20个平行样的数据如表2-9，试作控制图。

表2-9平行样数据

序号/（mg/L）序号/（mg/L）序号/（mg/L）序号/（mg/L）序号/（mg/L）10.25150.23590.262130.263170.22520.25060.240100.234140.300180.25030.25070.260110.229150.260190.25640.26380.290120.250160.270200.250解：总均值：

=0.256标准偏差：

=0.020+s=0.276-

s=0.236+2s=0.296-2s=0.216+3s=0.316-3s=0.196根据以上数据作图，如图2-4所示。图2-4均数控制图②均数-极差控制图2.3.3实验室间质量控制实验室间质量控制的目的是检查各实验室是否存在系统误差，并找出误差来源，提高实验室的分析质量，从而增强各实验室之间分析结果的可比性。2.4监测方法的质量保证2.4.1监测分析方法的层次1.标准分析方法标准分析方法，标志符号为A，是国家颁布的带有权威性的分析方法，主要用于方法对比和仲裁分析，也用于常规分析。2.统一分析方法统一分析方法，标志符号为B，是监测部门或其他有关部门经过实验验证建立的实用分析方法。统一分析方法经过实践检验，通过标准化程序进行筛选验证可上升为标准分析方法。3.等效分析方法等效分析方法，标志符号为C，是根据地区和行业的环境特点而建立的与标准方法或统一方法可比的分析方法。

2.4.2标准分析方法（1）按照规定的程序编制。（2）按照规定的格式编写。（3）方法的成熟性得到公认。通过协作试验，确定了方法的误差范围。（4）由权威机构审批和发布。

2.4.3分析方法的标准化

国外标准化工作的一般程序是：（1）由一个专家委员会根据需要选择方法，确定准确度、精密度和检测限指标。

（2）专家委员会指定一个任务组（通常是有关的中央实验室负责）。任务组负责设计实验方案，编写详细的实验程序，制备和分发实验样品和标准物质。（3）任务组负责抽选6～10个参加实验室。其任务是熟悉任务组提供的实验步骤和样品，并按任务要求进行测定，将测定结果写出报告，交给任务组。（4）任务组整理各实验室报告，如果各项指标均达到设计要求，则上报权威机构出版公布;如达不到预定指标，需修正实验方案，重做实验，直到达到预定指标为止。我国标准化工作的组织管理系统，如图2-6所示。

图2-6我国标准化工作组织管理体系

2.4.4监测实验室间的协作实验

1.定义协作试验是指为了一个特定目的，按照预定的程序所进行的合作研究活动。

2.目的和意义分析方法标准化协作试验的目的，是为了确定拟作为标准的分析方法在实际应用的条件下可以达到的精密度和准确度，制定实际应用中分析误差的允许界限，以作为方法选择、质量控制和分析结果仲裁的依据。

3.影响因素（1）实验室的选择（2）分析方法的选择

（3）分析人员的选择

（4）实验设备的选择

（5）样品的类型和含量（6）分析时间和测定次数一次平行测定的平行样数目不得少于两个。每个实验室对每种含量的样品的总测定次数不应少于六次。（7）协作试验中的质量控制

4.数据处理

（1）整理原始数据，汇总成便于计算的表格；（2）核查数据并进行离群值检验；（3）计算精密度，并进行精密度与含量之间相关性检验；（4）计算允许差；（5）计算准确度。

2.5环境标准物质2.5.1环境标准物质及作用1.环境标准物质

环境标准物质是指已确定其中一种或几种特性，用于校准测量器具、评价测量方法或确定材料特性量值的物质。其具有高度的均匀性、良好的稳定性和量值准确性等特点。2.环境标准物质的作用

环境标准物质可以广泛地应用于环境监测，主要作用：（1）评价监测分析方法的准确度和精密度，研究和验证标准方法，发展新的监测方法；（2）校正并标定监测分析仪器，发展新的监测技术；（3）在协作实验中用于评价实验室的管理效能和监测人员的技术水平，从而加强实验室提供准确、可靠数据的能力；（4）把标准物质当作工作标准和监控标准使用；（5）通过标准物质的准确度传递系统和追溯系统，可以实现国际同行间、国内同行间以及实验室间数据的可比性和时间上的一致性；（6）作为相对真值，标准物质可以用作环境监测的技术仲裁依据；（7）以一级标准物质作为真实值，控制二级标准物质和质量控制样品的制备和定值，也可以为新类型的标准物质的研制与生产提供保证。2.5.2标准物质的分类

1.环境标准物质分类

环境标准物质的分类不同于一般标准物质，目前主要是按照物质的属性来进行分类的。大致有以下一些主要类别:水质标准物质、空气标准物质、土壤标准物质、汽车尾气标准物质、河流底泥标准物质、粮食标准物质、食品标准物质、有机污染物标准物质、放射性标准物质等。2.中国环境标准物质（1）标准物质等级中国的标准物质以BW为代号，分为国家一级标准物质和二级标准物质（部颁标准物质）。（2）中国已有的标准物质名称编号标准浓度不确定度名称编号标准浓度不确定度氮中甲烷BW010110~1000mL/m31%氮中一氧化氮BW012250~2000mL/m31%氮中一氧化碳BW010610~1000mL/m31%氮中氧BW012321%0.1%氮中二氧化碳BW011110~1000mL/m31%空气中一氧化碳BW01255~50mL/m31%氮中二氧化硫BW0116300~3000mL/m31.5%氮中丙烷

研制中空气中甲烷BW01211~100mL/m31%表2-11我国气体标准物质

表2-12我国部分水质标准样品标准名称标准号标准名称标准号水质——COD标准样品GSBZ500001-87水质——亚硝酸盐标准样品GSBZ500006-87水质——BOD标准样品GSBZ500002-87水质——硬度标准样品GSBZ500007-87水质——酚标准样品GSBZ500003-87水质——硝酸盐标准样品GSBZ500008-87水质——砷标准样品GSBZ500004-87水质——铜、铅、锌、镉、镍、铬混合标准样品GSBZ500009-87水质——氨氮标准样品GSBZ500005-87水质——氯、氟、硫酸根混合标准样品GSBZ500010-872.5.3标准物质的制备图2-7固体标准物质制备流程示意图

3.1概述

3.2水样的采集

3.3水样的运输、保存和预处理

3.4物理性指标的测定

3.5金属化合物指标的测定

3.6非金属无机物的测定

3.7有机化合物的测定

3.8底质监测

3.9水体污染生物监测第3章水和污水监测3.1.1水和水体污染1.水资源及其分布据估计地球上存在的总水量约有13.7×109亿m3，其中海水约占97.3%，淡水仅占2.7%。2.水体污染（1）水体水体是指河流、湖泊、沼泽、地下水、冰川、海洋等“地表贮水体”的总称。（2）水体污染及其类型进入水体中的污染物含量超过了水体本身的自净能力，使水质受到损害直至恶化，影响了水体正常使用功能和有效利用的现象，称为水体污染。3.1概述

根据污染来源，水体污染分为两大类，一类是自然污染，另一类是人为污染。按污染物性质，水体污染分为以下三种类型:①物理型污染指有色物质污染、悬浮固体污染、热污染和放射性污染等物理因素造成的水体污染。②化学型污染指随污水及其他废物排入水体中的无机物（如酸、碱、盐、重金属等）和有机物（如碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸）等造成的水体污染。③生物型污染指含有各种病原体（如病毒、病菌、寄生虫等）的生活污水、医院污水以及屠宰、畜牧、制革、餐饮等行业排放的污水进入水体而造成的污染。3.水体的自净当污染物进入水体后，随着被大量水稀释，同时发生挥发、絮凝、水解、络合、氧化还原及微生物降解等物理、化学变化和生物转化作用，使污染物的浓度降低或至无害化的过程，称为水体自净作用。

4.水质指标水质是指水和水中所含物质共同表现出来的综合特征，描述水质质量的参数称为水质指标，它是衡量水质优劣的依据。3.1.2水质监测的对象和目的

1.水质监测的对象水质监测主要分为两类：一类是环境水质监测，包括地表水（江、河、湖、库、海水）和地下水的监测；另一类是水污染源的水质监测，包括工业污水、生活污水和医院污水等。

2.水质监测的目的（1）对进入江河、湖库、海洋等地表水体的污染物质及渗透到地下水中的污染物质进行经常性地监测，以掌握水质现状及其发展趋势。（2）对生产过程、生活设施及其他排放源排放的各类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）对环境污染事故进行应急监测，为分析判断事故原因、危害及采取对策提供依据。（4）为国家政府部门制定和修订环境保护法规、标准和规划及全面开展环境保护管理工作提供有关数据和资料。（5）为开展水环境质量评价、预测预报及进行环境科学研究提供基础数据。3.1.3监测项目监测项目包括物理的、化学的和生物的三个方面。我国《环境监测技术规范》规定的监测项目如下:1.生活污水监测项目必测项目包括pH、COD、BOD、悬浮物、氨氮、挥发酚、油类、总氮、总磷、重金属；选测项目为氯化物。

2.医院污水监测项目必测项目包括pH、COD、BOD、悬浮物、油类、挥发酚、总氮、总磷、汞、砷、类大肠菌群、细菌总数；选测项目包括氟化物、氯化物、醛类、总有机碳。3.地表水监测项目（见表3-1）。4.工业污水监测项目（见表3-2）。5.海水监测项目必测项目35项；选测项目根据排污情况确定。表3-1地表水监测项目

注：①悬浮物在5mg/L以下时，测定浊度。表3-2工业污水监测项目

（续表）

（续表）

（续表）

从水体中取出的能反映水体水质状况的水，就是水样；将水样从水体中分离出来的过程就是水样的采集；采样地点的选择和监测网点的建立就是布点。3.2.1地表水的采集1.收集资料、调查研究2.监测断面的布设（1）布设原则（2）布设数量（3）监测断面的布设方法①河流监测断面的设置3.2水样的采集

对于流经城市或工业区的河段，一般设置三类断面，即对照断面、控制断面和消减断面。河流监测断面典型设置示意见图3-1所示。

●对照断面为了解河流进入监测河段前的水质状况而设置的断面，这类断面应设在河流进入城市或工业区之前的河段，一般设在距离最近排污口上游50～1000m范围内。●控制断面控制断面又称污染监测断面，是为了解河流受污染的程度及其变化情况而设置的断面。控制断面的数目及位置应根据河段沿岸污染源分布及主要污染物的迁移、扩散规律和水体径流情况确定，一般设在排污口下游500～1000m处。●消减断面指工业污水或生活污水在水体内流经一定距离而达到最大限度混合，污染物被稀释、降解，其主要污染物浓度有明显降低的断面。一般一条河流只设置一个消减断面，通常设在城市或工业区最后一个排污口下游1500m以外的河段上。②湖泊、水库监测断面的设置

对不同类型的湖泊、水库应区别对待。见图3-2所示。

（△—△为监测断面）图3-2湖泊、水库监测断面设置示意●进出湖、库的河流汇合处分别设监测断面。●以各功能区为中心（如城市和工厂的排污口、饮用水源、风景游览区、排灌站等），在其辐射线上设置弧形监测断面。●在湖库中心、深及浅水区、滞流区、不同鱼类的回游产卵区、水生生物经济区等设置监测断面。3.采样点的布设

以最少的监测断面、监测垂线和采样点获取最具代表性的水样，是监测点布设的总原则。设置监测断面后，应根据断面上河流宽度确定采样垂线数，在每条垂线上根据河流深度确定采样点的数目和位置。具体见表3-3和3-4。表3-3采样垂线的设置表3-4采样点的设置4.采样时间和频率的确定（1）确定原则依据不同的水体功能、水文要素和污染源、污染物排放等实际情况，力求以最低的采样频率取得最有时间代表性的样品，既能反映水质状况，又要切实可行。（2）确定方法①设有监测断面的河段，根据我国水质监测手段和力量，每年至少应在丰、枯、平水期各采样2次，北方有冰冻期和南方有洪水期的河流要分别增加相应水期的采样次数，即全年采样不少于6～8次；国控水系、河流、湖库上的监测断面，逢单月采样一次，全年6次。

②国控监测断面，每月采样一次，在每月5日至10日内进行采样。③流经城市或工业区污染较严重的河流及特殊功能的水域（如饮用水源地、游览水域等），全年采样不少于12次，每月至少采样1次。④遇有特殊自然情况或发生污染事故时，要随时增加采样频次。为掌握短期内水质变化动态，可根据需要按一定的时间间隔进行1～3天的连续采样监测。有自动采样设备的可进行连续自动采样和监测。⑤对于潮汐河流，全年采样一般3次，丰、平、枯水期各一次，每次采样两天，分别在大潮期和小潮期进行，每次应采集当天涨、退潮水样并分别测定。⑥对于湖泊、水库，一般全年采样两次，在枯、丰水期各1次。若设有专门监测站，全年采样不少于12次，每月采样不少于1次。⑦水系的背景断面一般每年采样1次。5.采样方法（1）船只采样（2）桥梁采样（3）涉水采样（4）索道采样6.采样器及使用方法（1）水桶采样（2）有机玻璃采水器（如图3-3所示）

使用有机玻璃采水器采样时，应注意如下事项：

①有机玻璃采水器放入水体时，应保持与水面垂直。当水深流急时，应增加铅锤质量。②采水器到达指定水层后，稍停片刻即可提升出水面。在样品分装前，松开放水胶管夹子，先放掉少量水样再分装。③有机玻璃采水器强度较差，在采样过程中容易因碰撞或操作不当而引起采水器损坏。如发现采水器活动底板漏水或上盖板脱落，应立即停止使用。（3）单层采水器（如图3-4所示）

（4）急流采水器（如图3-5所示）

（5）双层采水器（如图3-6所示）

（6）其他采水器图3-3有机玻璃采水器1—进水阀门;2—压重铅阀;3—温度计;4—溢水门;5—橡皮管

图3-4单层采水器1—采水瓶;2，3—采水瓶架;4，5—平衡控制挂钩;6—固定采水器绳的挂钩;7—瓶塞;8—采水瓶绳;9—开瓶塞的软绳;10—铅锤图3-5急流采水器1—夹子;2—橡皮管;3—钢管;4—玻璃管;5—橡皮塞;6—玻璃取样瓶;7—铁框

图3-6双层采水器1—夹子;2—绳子;3—橡皮管;4—塑管5—大瓶;6—小瓶;7—带重锤的夹子

7.水样类型（1）瞬时水样瞬时水样是指在某一时间和地点从水体中随机采集的分散水样。（2）混合水样是指将同一采样点于不同时间所采集的瞬时水样混合后得到的水样，有时也称为“时间混合样”，以区别于其他混合水样。（3）综合水样把不同采样点同时采集的各个瞬时水样混合后所得到的水样，称综合水样。

8.采样注意事项（1）水环境的采样顺序是先水质后底质，采集多层次的深水水域样品时，按从浅到深的顺序采集。

（2）采样时应避免剧烈搅动水体，任何时候都要避免搅动底质。（3）采水器不能一次完成采样时，可以多次采集，将各次采得的水样集中装在洗涤干净的大容器中（容积大于5L的玻璃瓶或聚乙烯桶），样品分装前应充分摇匀。（4）在样品分装和添加保存剂时，应防止操作现场环境可能对样品的沾污，尤其测定微量物质的样品更应格外小心。（5）测定DO、BOD

5、pH值等项目的水样，采样时必须充满，避免残留空气对测定项目的干扰。（6）从采样器向样品瓶注入水样时，应沿瓶内壁注入，除特殊要求外，放水管不要插入液面下装样。（7）除现场测定项目外，样品采集后应立即按保存方法采取措施，加保存剂的操作应在采样现场进行。

（8）河流、湖泊、水库和河口、港湾水域可使用船舶进行采样监测，最好用专用的监测船或采样船。（9）采样结束前应核对采样计划、记录与水样，如有错误或遗漏，应立即补采或重采。9.采样中的质量控制样品（1）密码质控样即在同一采样点上采样时，同时采集双份平行样，按密码方式交付实验室进行分析。这是最简单的采样质控方法，相当于现场平行样，用于判断采样和分析过程中的精密性，无法估计采样误差的大小及来源。采集时应注意控制采样操作条件一致。（2）现场空白样也即现场-实验室质控样，在采样现场，用纯水按样品采集步骤装瓶，与水样同样处理，以掌握采样过程中环境与操作条件对监测结果的影响。

3.2.2地下水的采集1.收集资料、调查研究2.采样点的设置（1）背景采样点的设置地下水背景采样是调查和监测地下水的重要组成部分，其目的是在一定地区用不受或少受污染的地下水和其他地下水进行水质比较、对照。背景采样点应设在污染区的外围;对于新开发区域，应在引入污染源之前设置背景监测点。

（2）监测井（点）的设置工业区和重点污染源所在地的监测井的布设主要根据污染源形式及其在地下水中的扩散形式确定，分为以下几种情况：点状污染、条状污染、带状污染和块状污染。具体污染类型、污染原因及监测井布点方法列于表3-5。表3-5地下水污染类型、成因及监测井布点方法3.采样时间和采样频率对饮用水源监测点，要求每一采样期采样监测2次，期间至少相隔10天。对有异常情况的井点，应适当增加采样监测次数。

4.采样方法从监测井中采集水样常利用抽水机设备。3.2.3水污染源的采集1.采样前的现场调查和资料收集（1）工业污染源（2）生活和医院污染源2.采样点的布设（1）工业污水采样点的确定

①第一类污染物的采样点位置一律设在车间或车间处理设施排放口或专门处理此类污染物设施的排放口。第一类污染物包括汞、镉、砷、铅、六价铬和苯并［a］芘（简称B［a］P）等13类监测指标，这些污染物毒性大且有些在环境中不易降解，具有生物累积性。②第二类污染物的采样点位置一律设在排污单位的总排污口。这类污染物包括CODcr、BOD5、悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、氨氮、石油类、铜、锌等。

③有污染处理设施的企