第一章 緒 論第一節 環境監測的基本概念 一、什么是環境監測？1、環境分析（Environmental Analysis） 早期的環境監測早期人們認識的環境污染主要是由有害化學物質在環境中過度積累而造成的。 為了控制和消除污染，保護人類健康，需要研究污染物質的性質、來源、含量及其分布狀態，這種研究是以基本化學物質為單位，進行的定性和定量分析，這就是環境分析。環境分析是環境化學學科的一個重要分支，其主要任務是應用化學分析法和儀器分析法對水、大氣、土壤、生物等環境要素中的污染物作定性檢測（detection）和定量測定（determination ） 。環境分析的一般工作程序：采樣、樣品保存和預處理、定性檢測和定量分析、數據處理、報告結果2、環境監測（Environmental Monitoring）環境監測是環境科學的一個重要分支，定義如下：中國大百科全書環境分冊的定義：間斷或連續地測定環境中污染物的種類、濃度，觀察分析其變 化和對環境影響的過程。 簡明定義：通過對影響環境質量因素的代表值的測定，來判環境質量（或污染程度） ，并預測其變化趨勢。本教材的定義：運用物理、化學和生物等現代科學技術手段，通過對影響人類和環境質量的代表性環境要素進行測定（監視、監控、定性、定量）和系統的綜合分析，以探索研究環境質量的變化規律，從而科學評價環境質量及其變化趨勢的操作過程。注意：環境監測不僅僅是為獲得影響環境質量的因素的定量數值，更重要的是利用數據來描述和判斷環境質量的現狀，并預測環境質量的發展變化趨勢。二、環境監測與環境分析的區別、聯系目前廣泛使用的“環境監測”一詞涵蓋了環境分析的內容，它不僅僅是環境分析。 環境分析是環境監測的重要組成部分，當前 80%左右的污染來自化學污染，因此，環境監測的核心內容是環境分析。 從發展時間上看，環境分析開展在先，環境監測則是該技術的現代發展產物。 從測定對象上看，環境監測已由單純的化學物質而遍及各種物理參數（如光污染、聲 污染、電磁波、熱污染等）和生物參數（如細菌鑒定和計數、生物量的測定等） ； 在獲取環境信息方面，監測技術已經具備了實時性、連續性、完整性等特點，它涉及的學科范圍已經遍及化學、物理、生物、儀器儀表、自動化、計算機、遙感遙測等許多方面。三、環境監測的一般過程四、環境監測包括的主要內容化學指標的測定：采用化學、物理化學方法對化學污染物進行分析測試。物理指標的監測：對物理因子（如熱、聲、光、電磁輻射、振動及放射性等）強度、能量和狀態的監測。生物、生態系統的監測：是指測定和分析生命系統各層次對污染物或環境變化所發出的各種反應和信息，如群落、種群的遷移變化、受害癥狀等。 五、環境監測的對象自然因素：如火山爆發、泥石流、氣候變化、地震、水災、旱災等。 人為因素：如工農業的排放、生活污水的排放，對環境造成危害的各種成分：包括化學成分及物理成分。第二節 環境監測的目的和分類一、環境監測的目的、任務環境監測的目的是準確、及時、全面地反映環境質量現狀及其發展變化趨勢，為環境管理、環境規劃、污染源控制、環境評價提供科學依據。環境監測作為環境保護工作的基礎，主要的任務是： 評價環境質量，預測環境質量發展趨勢。 揭示污染危害，探明污染情況，進行監督管理。 積累環境本底資料，研究和掌握環境容量和環境污染總量控制，為實施目標管理提供依據。 為制訂和執行環境法規、標準及環境規劃、環境污染綜合防治對策提供科學依據。二、環境監測的分類（一）按監測目的分類1、監視性監測（又稱例行監測或常規監測）是對指定的有關項目進行定期的、長時間的監測，以確定環境質量及污染源狀況、評價控制措施的效果、衡量環境標準實施情況和環境保護工作的進展。包括對污染源的監督監測和環境質量監測。污染源監督監測旨在掌握污染源排向環境的污染物種類、濃度、數量，掌握其造成的影響，為控制和防治污染提供依據。環境質量監測，例如，城市環境空氣質量監測。2、特定目的監測（又稱特例監測或應急監測）（1）污染事故監測（事故性監測）（2）仲裁監測（3）考核驗證監測：如對監測人員的業務考核、分析方法驗證、新建項目的環境考核評價、污染治理后的驗收監測。 （4）咨詢服務監測：為政府部門、科研機構、生產單位等提供服務性監測，如，建設新企業的環境影響評價等。3、研究性監測（又稱科研監測）是針對特定目的科學研究而進行的高層次監測。（二）按監測介質對象分類：水質監測、空氣監測、土壤監測、固體廢物監測、生物監測、噪聲和振動監測、電磁輻射監測、放射性監測、熱監測、光監測、病源體監測等。 （三）按監測方式分類：手動的和自動方式的監測；儀器的和簡易方式的監測；現場的、實驗室的和遙感方式的監測。（四）按專業部門分類可分為：氣象監測、衛生監測、資源監測等。又可分為：化學監測、物理監測、生物監測等。（五） 按監測區域分類：可分為廠區監測和區域監測。廠區監測是指企業、事業單位對本單位內部污染源及總排放口的監測，各單位自設的監測站主要從事這部分工作。區域監測指全國或某地區環保部門對水體、大氣、海域、流域、風景區、游覽區環境的監測。第三節 環境監測技術概述一、環境監測技術概述監測技術包括：采樣技術、污染物的測試技術 數據處理技術、質量保證技術。二、環境監測技術的發展環境監測的發展： 20 世紀 5060 年代：污染監測或被動監測階段，主要采用的是化學分析手段環境分析技術。 20 世紀 70 年代：主動監測或目的監測階段，除化學手段外，還發展了物理的、生物的監測手段；同時由點污染的監測發展到面污染及區域性的監測。 上世紀 80 年代至今：污染防治監測或自動監測階段，遙感、遙測手段的應用、監測儀器與電子計算機的聯用，實現了測定及數據處理的自動化，使得在極短時間內觀察到空氣、水體污染的變化及預測預報未來環境質量成為可能。 環境監測技術的發展：目前，環境監測技術的發展主要集中在： 以現場人工采樣和實驗室分析為主向多參數網絡在線、多功能自動化檢測方向發展； 環境樣品預處理技術由手工單樣品處理向在線自動化和批量化處理方向發展； 由較窄的局部檢測、單純的地面環境監測向全方位領域監測和與遙感環境監測相結合的方向發展； 研究高效預富集、分離方法，應用于樣品組成復雜、待測組分含量很低的環境樣品分析測試； 野外和現場環境檢測儀器向便攜式、小型化方向發展。三、環境優先污染物和優先監測在各種污染的因素中，有毒化學污染約占 80%左右，是潛在危害最大的一種。據估計，已知的化學物質有 1000 多萬種，其中約有 3.5 萬多種對人體和環境具有潛在的危害。對眾多有毒污染物進行分級排隊，從中篩選出潛在危害大、在環境中出現頻率高的污染物作為監測和控制對象，這種經過優先選擇的污染物稱為環境優先污染物，簡稱為優先污染物（priority pollutants） 。對優先污染物進行的監測稱為優先監測。優先污染物的特點：對環境的潛在危害大，難以降解；在環境中有一定殘留水平；出現頻率較高；具有生物積累性；“三致”物質(致癌、致畸、致突變) ；毒性較大；有較可靠的監測方法。許多國家均提出了有關污染物的“黑名單”或“ 灰名單”。我國的優先污染物黑名單，包括 14種化學類別共 68 種有毒化合物，其中有機物 58 種。第二章 水和廢水監測 第一節 水污染及其監測技術概述1、監測對象天然水環境水體監測，包括江、河、湖、海及地下水、水庫、溝渠水 水污染源監測：生活污水、工業廢水、醫院污水 2、監測目的（1）對環境水體的污染物進行經常性監測，掌握現狀及其發展趨勢；（2）對工業廢水、生活污水進行監視性監測，為污染源管理和排污收費提供依據。（3）對水環境污染事故進行應急監測，為分析事故原因、危害及采取對策提供依據。（4）為政府制訂環保法規、標準及開展環境保護管理工作提供數據；（5）為開展水環境評價及進行科研提供基礎數據。環境標準的分類和分級分類：（1）按照環境標準的級別：分為國家、地方和行業標準。地方標準：地方環境標準由省級環保部門組織草擬，報同級人民政府審核、批準和頒發，并報國務院環境保護行政主管部門備案。在各地區內執行。 地方標準應符合以下條件： 對國家標準中所沒有規定的項目作出規定； 對國家標準中已有的項目，地方標準應嚴于國家標準，以對國家標準起到補充、完善的作用。標準之間的關系：國家標準與地方標準：地方標準優先執行。國家/地方標準與行業標準：行業標準優先執行，與國家標準不交叉。（2）按照環境標準的性質和內容分類：分為環境質量標準、污染物排放標準、環境基礎標準、環境方法標準、環境標準樣品標準、環保儀器、設備標準 6 類。（3）按照執行力度還可分為：強制性標準和推薦性標準。環境質量標準和污染物排放標準屬于強制性標準。推薦性環境標準被強制性環境標準引用，須強制執行 。 1、水質標準水質標準由具體的水質指標來體現。主要有水環境質量標準與排放標準。（一）地表水環境質量標準（ GB3838-2002 ）根據地表水水域環境功能和保護目標、控制功能高低依次將地表水劃分為五類功能區。注意：（1）地表水環境質量標準規定的不同功能水域類別分別執行相應類別的標準值；（2）同一水域兼有多類使用功能的，執行最高功能類別對應的標準值。按地表水域使用功能要求和污水排放去向，對排放的污水分別執行一、二、三級標準。排入類（地表水） ，類（海水）水域，執行一級標準；排入、（地表水） 、 （海水） ，執行二級標準；排入二級污水處理廠污水，執行三級標準。標準將排放的污染物按其性質及控制方式分為兩大類：1、第一類污染物：能在動植物內或環境中蓄積，對人體健康產生長遠不良影響的。對此類污染物，一律在車間或車間處理設施排污口取樣測其濃度。2、第二類污染物：指長遠影響遠小于第一類的污染物質。在排污單位排污口取樣測定此類污染物。 監測項目可歸納為以下幾類：1、物理指標；2、化學指標；3、生物學指標（一）地表水監測項目（二）生活飲用水監測項目 （三）廢（污）水 監測項目第一類：是在車間或車間處理設施排放口采樣測定的污染物，包括總汞、烷基汞、總鎘、總鉻、六價鉻、總砷、總鉛、總鎳、苯并（a）芘、總鈹、總銀、總 放射性、總 放射性。第二類：是在排污單位排放口采樣測定的污染物，包括 pH、色度、懸浮物、生化需氧量、化學需氧量、石油類、動植物油、揮發性酚、總氰化物、硫化物、氨氮、氟化物、磷酸鹽、甲醛、苯胺類、硝基苯類、陰離子表面活性劑、總銅、總鋅、總錳 。1、監測分析方法體系（1）國家或行業標準分析方法（A 類）：準確度高，適用于仲裁分析、及用于評價其他分析方法。可在環境監測與執法中使用。（2）統一分析方法（B 類）：是經研究和多個單位的實驗室驗證表明是成熟的方法。可在環境監測與執法中使用。（3）試用方法（C 類）：與前兩類方法的靈敏度、準確度、精確度具有可比性的分析方法稱為等效方法。這類方法可能是一些新方法、新技術，是在國內少數單位研究和應用過，或直接從發達國家引進，供監測科研人員試用的方法。2、水質監測常用的分析方法 有向儀器方法發展的趨勢，但常規監測還是以化學方法為主。（1）化學分析方法：國內外普遍采用，占方法總數的 50%以上。分為重量法、容量法（滴定法） 、 分光光度法。（2）儀器分析方法：原子吸收法：主要測金屬元素，操作簡單、快速，靈敏度、準確度好。原子熒光法：一般用于測 Hg，以及氰化物易揮發的 As、Bi、Sb、Se 等。離子色譜法：是分離和測定水中常見離子的技術，選擇性好、靈敏度高。氣相色譜法：是分離和測定水中有機物的主要方法。液相色譜法：測難揮發有機物，如多環芳烴。等離子體發射光譜（ICP-AES）：可對樣品中多元素同時測定，一次進樣可測 1030 個元素。其靈敏度、準確度與原子吸收法相當。（3）其他方法：如電極法、極譜法。3、選擇監測分析方法的原則（1）方法的靈敏度應滿足定量的要求；（2）方法成熟、準確、重現性好；（3）方法操作簡便、易于普及（適合自己實驗室的條件） ；（4）方法的選擇性好，抗干擾能力強；（5）所用試劑無毒或毒性小。1、地表水監測技術路線地表水監測采用以流域為單元，優化斷面為基礎，連續自動監測分析技術為先導；以手工采樣、實驗室分析技術為主體；以移動式現場快速應急監測技術為輔助手段的自動監測、常規監測與應急監測相結合的監測技術路線。2、水污染源監測技術路線重點污染源采用以自動在線監測技術為主導，其它污染源采用以自動采樣和流量監測同步- 實驗室分析為基礎，并以手工混合采樣-實驗室分析為輔助手段的濃度監測與總量監測相結合的技術路線。第二節 水質監測方案的制訂一、水質監測點位的布設關系到監測數據是否有代表性、能否真實地反映水體環境質量現狀及污染發展趨勢。二、采樣目的及樣品的代表性1、采樣的目的：從所要研究的水體收集一小部分水樣，使其質量能反映水體的整體質量。為達到該目的，在采樣時就應考慮樣品的代表性。2、采樣是水質分析的首要環節（關鍵環節）：保證樣品具有代表性，是水質監測數據具有準確性、精密性和可比性的前提。要取得可靠的結果，采樣是關鍵。3、樣品的代表性：指在有代表性的時間、地點并按規定的要求采樣，及隨后的處理（如運輸、保存等）能確保待測物質的測定結果能真實反映水體質量及其在監測時期內的時間和空間變化。水體的一個重要特征就是流動性（與大米、礦石、泥土等有區別） ，具有隨時間和空間變化的特征。因此，要保證樣品的代表性就須選擇： 合理的采樣位置：以反映水體的空間變化； 合理的采樣時間及頻率：以反映水體的時間變化為獲得完整的監測信息，從理論上講 ，要求監測的空間和時間的分辨率越高越好，但從經濟觀點和實踐觀點看，單純追求高的空間和時間的分辨率，又是難以實現的。所以，追求以盡可能少的監測點位獲取最具有空間代表性的監測數據，是環境監測的最重要的指導思想之一。因此，監測點位的優化布設十分重要。 三、地表水監測斷面的設置 將水體看成一個三維空間，則具體的采樣點可看作一個幾何點。按空間斷面垂線采樣點的順序最終確定各采樣點在空間的位置。 （一）地表水監測斷面設置的原則 總體要求：斷面在總體和宏觀上應能反映水系的水環境質量狀況；各斷面的具體位置應能反映所在區域環境污染的特征；盡可能以最少的斷面獲得足夠代表性的環境信息；應考慮實際采樣的可行性和方便性。 具體設置原則： 對流域或水系要設立背景斷面、控制斷面（若干）和入海口斷面。對行政區域可設背景斷面（對水系源頭）或入境斷面（對過境河流）或對照斷面、控制斷面（若干）和入海河口斷面或出境斷面。在各控制斷面下游，如果河段有足夠長度（至少 10km） ，還應設消減斷面。 根據水體功能區設置控制監測斷面，同一水體功能區至少要設置 1 個監測斷面。 斷面位置應避開死水區、回水區、排污口處，盡量選擇順直河段、河床穩定、水流平穩，水面寬闊、無急流、無淺灘處。 監測斷面力求與水文測流斷面一致，以便利用其水文參數，實現水質監測與水量監測的結合。 監測斷面的布設應考慮社會經濟發展，監測工作的實際狀況和需要，要具有相對的長遠性。 流域同步監測中，根據流域規劃和污染源限期達標確定監測斷面。 入海河口斷面要設置在能反映入海河水水質并臨近入海的位置。（二）監測斷面的分類及設置方法 采樣斷面：指在河流和湖泊采樣中，實施水樣采集的整個剖面，分為背景斷面、入境斷面、控制斷面、出境斷面、潮汐河流斷面和管理斷面等。1、背景斷面* ：指為評價一完整水系的污染程度，在未受人類生產和生活活動影響的清潔河段上設置的斷面，以取得江、河水系的背景值。應設在基本未受人類活動影響的清潔河段上，原則上應設在水系源頭處或未受污染的上游河段。 2、入境斷面（對照斷面）：用來反映水系進入某行政區域時的水質狀況，以了解流入監測河段前的水體水質狀況。應設置在水系進入本區域且尚未受到本區域污染源影響處。 3、控制斷面：指為了解兩岸工業和生活污染源及相關支流對水質的影響、了解水環境受污染程度及其變化情況的斷面。一般設在排污口下游 5001000m 處，或與支流匯合口的上游。（根據污染物的遷移、轉化規律及河流的水力特征確定）4、出境斷面：出境斷面用來反映水系進入下一行政區域前的水質。因此應設置在本區域最后的污水排放口下游，污水與河水已基本混勻并盡可能靠近水系出境處。如果在此行政區域內，河流有足夠長度，則應設消減斷面。5、消減斷面：主要反映河流對污染物的稀釋凈化情況，應設置在控制斷面下游，污染物被稀釋、降解（自凈作用） ，使主要污染物的濃度顯著降低的斷面。一般設在工業區最后一個排污口下游 1500m 外的河段。6、潮汐河流監測斷面：潮汐河流監測斷面的布設原則與其它河流相同，設有防潮橋閘的潮汐河流，根據需要在橋閘的上、下游分別設置斷面。根據潮汐河流的水文特征，潮汐河流的對照斷面一般設在潮區界以上。 7、管理斷面：為特定管理需要而設置的斷面。常見的有：定量化考核、了解各污染源排污、監視引用水源、流域污染源限期達標排放、河道整治等。 （三）湖泊、水庫采樣斷面的設置考慮沿岸污染源及進出湖、岸的河流對水體的影響以及結合湖、庫水體的生態特點而設置。（四）給定監測斷面上采樣點位的設置1、江河水的給定斷面上采樣點的設置，應根據江河、湖泊的寬度和深度而定。水面寬度 50m 時，只設一條中垂線； 50100m，設左、右兩條垂線（近左、右岸有明顯水流處） ；100m ，設左、中、右三條垂線；在每條垂線上，根據水的深度設點，水深： 1m，在 1/2 水深處設采樣點； 5m，水面下 0.5m 處設一個采樣點；5 10m，設兩點，即水面下 0.5m 和河底上 0.5m 處各設一點；10m，設三點，即水面下 0.5m 處，1/2 水深處和河底上約 0.5m 處各設一個采樣點；2、湖泊、水庫監測斷面上采樣點的設置（1） 確定方法同江、河水（2） 如果存在間溫層（溫躍層） ，確定分層情況后，在決定垂線上的采樣點位時，一般除在即水面下 0.5m 處和河底上 0.5m 處各設點外，還要在每一間溫層 1/2 水深處設點。四、地下水采樣點的設置 （了解）地下水：是指存儲于土壤和巖石空隙（孔隙、裂隙、溶隙）中的水，廣義指地表以下各種形式的水。相對地表水而言，地下水的流動性和水質參數的改變較緩慢。監測方案的制定與地表水基本相同，但側重點有所不同。由于地質結構的復雜性，使地下水采樣點的設置也變得復雜。 五、水污染源采樣點的設置水污染源包括工業廢水、城市污水等。水污染源一般經管道或溝渠排放，截面積較小，不需要設置斷面，而直接確定采樣點。 1、工業廢水采樣點的設置（1）監測一類污染物：在車間或車間處理設施排放口設置采樣點。（2）監測二類污染物：在工廠廢水的總排放口設置采樣點。對已有廢水處理設施的工廠，在處理設施的總排放口布設采樣點。如需了解廢水處理效果，還要在處理設施入口處設置采樣點。 在排污渠道上，采樣點應設在渠道較直，水量穩定，上游無污水匯入的地方。2、城市污水（生活污水和醫院污水等）（1）城市污水管網：采樣點應設置在排水支管接入污水干管的檢查井、城市污水干管的不同位置、污水進入水體的總排放口等。（2）城市污水處理廠：應在污水進口和處理后的總排口布設采樣點。如需要了解各污水處理單元的處理效果，應在各處理設施單元的進出口分別設置采樣點。 六、采樣時間和頻率為保證采集的水樣具有代表性，除須選擇合理的采樣點外，還須確定合理的采樣時間及頻率。 確定原則：盡量投入較少的人力、物力而獲得足夠的準確度。第三節 水樣的采集和保存一、地表水水樣的類型 1、瞬時水樣：指某一時間和地點從水體隨機采集的分散水樣。適于水質穩定，其組分在相當長的時間或相當大的空間范圍內變化不大的水體。當水體組分及含量隨時間和空間變化時， 就應隔時、多點采集瞬時樣，分別進行分析。 2、時間混合水樣：指在同一采樣點、于不同采樣時間采集的瞬時水樣的混合。適于水質隨時間變化較大的水體，用于觀察平均濃度。但不宜用于測定 pH 值、溶解氧、BOD、細菌總數等在貯存過程中會發生明顯變化（不易保存）的組分。如果水的流量隨時間變化，必須采集流量比例混合樣。可用專用的流量比例采樣器采集這種水樣。 3、綜合水樣：在不同采樣點、同一時間采集的各個瞬時水樣混合后即得到綜合水樣。反映的是水體該時間的總的狀況。綜合水樣是獲得平均濃度的重要方式，可了解某一時間水體的綜合（整體）情況。4、單獨水樣：在天然水體和廢水監測中，有些組分分布很不均勻（如油類和懸浮物等） ，有些組分在放置過程中很容易發生變化，需要加入不同的試劑進行現場固定（如溶解氧、BOD 5、細菌總數、硫化物等） 。對這些組分的監測，不適于采集混合水樣，必須采集單獨水樣，分別進行現場固定和后續測定。需要單獨采樣監測的指標包括 pH 值、溶解氧、COD、BOD 5、有機物、余氯、糞大腸菌群、硫化物、油類、懸浮物、放射性和其他可溶性氣體等。二、地表水樣的采集 （一）采樣前的準備根據監測項目的性質和采樣方法的要求，選擇適宜的采樣器和盛水容器，并清洗干凈；并準備交通工具。（二）采樣方法和采樣設備（采水器）地表水樣采集時，常乘監測船或采樣船等交通工具到采樣點采集，也可涉水和在橋上采集。1、采集表層水樣：可直接用桶、瓶等盛水容器采集。2、深層水：借助采水器四、廢（污）水樣的采集（一）淺層廢水（污水） ，用采樣容器直接采取，可用長把塑料勺采集。（二）深層廢水（污水） ，借助采水器。（三）自動采樣，采用廢（污）水自動采水器采集。（四）采集廢水樣的類型：因廢水中污染物的組成和廢水流量隨工廠生產工藝的變化而經常發生變化，因此采集水樣的類型應根據生產情況而定。1、瞬時廢水樣：對生產工藝連續、穩定的工廠或車間，適于采集瞬時廢水樣。2、平均廢水樣：適用于生產工藝不穩定的工廠或車間。對企業而言，生產的周期性影響著排污的規律性。對生產工藝不穩定的工廠或車間，由于不同時間廢水的排放量和污染物濃度變化較大，為使監測結果具有代表性（往往要求得到平均濃度） ，需要增大采樣及測定頻率。為使監測結果具有代表性，而又能節省分析時間，此時可以采集混合水樣進行分析：（1）時間等比例水樣 ：即每隔相同時間采集等量廢水樣混合而成，測平均濃度。適于廢水流量較穩定，但污染物組分隨時間變化較大的情況；不適于測 pH 值、溶解氧、BOD、揮發酚、細菌總數、油類等隨時間變化大、不宜保存的組分。 （2）流量等比例水樣：在不同時間根據排污量的大小按比例采集水樣，然后混合而成。適于廢水流量和水質都不穩定的情況；不適于測 pH 值、溶解氧、 BOD、揮發酚、細菌總數、油類等隨時間變化大、不宜保存的組分。注意事項：在污染源監測中，采樣時應除去水面的雜物及垃圾等漂流物，但隨污水流動的懸浮物或細小固體微粒，應看成是污水樣的一個組成部分，不應在分析前濾除。 五、采集水樣注意事項 （1） 根據具體的情況選