2023/2/51環境監測過程的

質量保證

陳玲（同濟大學）2023/2/52環境監測的基本概念定義：環境學科的一個重要分支學科，通過對影響環境質量因素的代表值的測定，確定環境質量（或污染程度）及其變化趨勢。環境監測的目的：準確、及時、全面地反映環境質量現狀及發展趨勢，為環境管理、污染源控制、環境規劃等提供科學依據。概述2023/2/53環境監測的內容（1）確定污染物質的濃度、分布現狀、發展趨勢和速度，以追究污染物的污染途徑和污染源，并判斷污染物在時間和空間上的分布、遷移、轉化和發展規律。（2）確定污染源造成的污染影響，掌握污染物作用于大氣、水體、土壤和生態系統的規律性，判斷濃度最高和問題潛在最嚴重的區域所在，以確定控制和防治的對策；評價防治措施的效果。概述2023/2/54（3）為研究污染擴散模式，做出新污染源對環境污染影響的預斷評價及環境污染的預測預報，提供數據資料。

（4）判斷環境質量是否合乎國家制定的環境質量標準，定期提出環境質量報告。

（5）收集環境本底數據，積累長期監測資料，為研究環境容量、實施總量控制和完善環境管理體系提供基礎數據。

（6）為保護人類健康、保護環境、合理使用資源、制訂和修訂各種環境法規、標準等提供依據。概述2023/2/55

環境監測的功能監視性監測

監視性監測包括對污染源的監督監測和對環境質量的監測。事故性監測

發生污染事故時進行的應急性監測，以確定引起事故的污染物種類、污染程度、擴散方向及危及范圍，為控制污染提供依據；協助判斷與仲裁造成事故的原因及采取有效措施以降低和消除事故危害和影響。研究性監測

為研究污染物在環境中的擴散模式、遷移規律和對環境、人體和生物的影響，研究污染治理工藝和技術，以及建立和改進分析方法等而進行的監測。第三方監測：法律性監測？概述2023/2/56

環境監測的全過程選擇和確定環境樣品的保存方法現場調查資料收集確定監測項目環境樣品的分析測試數據處理確定監測點布置及采樣時間和方式綜合分析及環境監測報告概述2023/2/57質量保證基本要求

監測方法及其選擇監測項目的確定監測點的設置樣品采集與保存樣品預處理分析測試誤差計算和結果表達質量控制方法2023/2/58污染物類型變化糞便污染1900194019802000-

微生物污染

耗氧有機物SO2、顆粒物光化學煙霧酸雨重金屬氮磷富營養化垃圾溫室氣體黑碳、氣溶膠有機金屬污染物持久性有機物污染二次污染、微污染核廢料工業危險廢棄物面臨全球最嚴峻、最復雜的環境問題三代污染物共存階段二代污染物共存階段第一代污染物階段監測方法及其選擇2023/2/59（1）國家標準分析方法√

（2）統一分析方法

（3）等效方法監測分析方法體系監測分析方法類型（1）化學分析√

（2）儀器分析√

（3）生物分析

利用植物和動物在污染環境中所產生的各種反應信息（體內濃度、傷害癥狀、生理生化反應、群落結構和種類變化等）來判斷環境質量的方法，綜合性反應最直接。

監測方法及其選擇2023/2/510水和廢水各類監測分析方法所占比重方法名稱中國水和廢水監測分析方法美國水和廢水標準檢驗法（15版）項目方法數比例（％）項目方法數比例（％）重量法73.9137.0容量法3519.44121.0光度法6335.07037.4熒光光度法31.7原子吸收法2413.32312.3火焰光度法21.142.1原子熒光法31.7電極法52.884.3極譜法95.0離子色譜法63.3氣相色譜法116.163.2液相色譜法10.5其它116.12211.8合計180100187100監測方法及其選擇2023/2/511

對于同一個監測項目，可以選擇不同的分析方法，但正確選用監測分析方法，是獲得準確測試結果的關鍵所在。

選擇分析方法的基本原則：

（1）方法靈敏度能滿足定量要求；√

（2）方法比較成熟、準確；

（3）操作簡便、易于普及；

（4）抗干擾能力強；

（5）試劑無毒或毒性較小。監測方法及其選擇2023/2/512受人力、物力和財力的限制，目前我國對環境質量監測和廢物排放性標準推行必測項目和選測項目的“雙軌制”，選測項目中大多數為有機物測試指標。

針對不同監測環境和對象，監測項目的選擇首先依據國家標準、地方標準和行業標準。監測項目的選擇監測項目確定2023/2/513監測項目選擇（依據相應國家標準）1、水質監測項目地表水（河流、飲用水源地、湖泊、水庫等）和地下水工業廢水生活污水醫院廢水2、大氣監測項目大氣環境質量廢氣排放源室內空氣質量3、固體廢棄物監測項目危險廢物生活垃圾4、噪聲污染監測項目城市區域環境噪聲城市交通噪聲工業源噪聲監測項目確定2023/2/514排污總量監測項目與監測方法

我國于2002年12月首次頒布了《水污染物排放總量監測技術規范》（HJ/T92-2002），于2003年1月1日開始生效。（“雙控”概念）實施的水污染物總量控制的監測項目是COD、石油類、氨氮、氰化物、六價鉻、汞、鉛、鎘和砷。(9個指標)相應措施：實施污染物總量控制時必須考慮對流量進行測量，同時建立實時在線監測系統。

COD、SO2于2007年上升為考核國家各級政府節能、減排績效的“約束性指標”。監測項目確定2023/2/515地表水采樣點的設置

對流域或水系應布設背景斷面、控制斷面（若干）和出境斷面或入海斷面。

對行政區域可設背景斷面（對水系源頭）或入境斷面（對國境河流）或對照斷面、控制斷面（若干）和入海口斷面或出境斷面。在各控制斷面下游，如果河流有足夠長度（>10km），還應設消減斷面。水監測點的設置2023/2/516河流監測斷面布設對照斷面入境斷面其余均為控制斷面消減斷面水監測點的設置2023/2/517湖、庫監測斷面設置水監測點的設置2023/2/518采樣點位的確定水面寬垂線數說明≤50m一條(中泓)1．垂線布設應避開污染帶，要測污染帶應另加垂線；2.確能證明該斷面水質均勻時，可僅設中泓垂線；3.凡在該監測斷面要計算污染物同量時，必須按本表設置垂線。50m~100m二條（近左、右岸有明顯水流處）>100m三條（左、中、右各一條）采樣垂線上的

采樣點數的確定水深采樣點數說明5m上層一點1．上層至水面下0.5m處，水深不到0.5m時，在水深1/2處。2．下層指河底以上0.5m處。3．中層指1/2水深處。4．封凍時在冰下0.5m處采樣，水深不到0.5m時，在水深1/2處。5．凡在該斷面要計算污染物通量時，必須按本表布設采樣點。5m～10m上、下層兩點＞10m上、中、下三層三點采樣垂線數的確定水監測點的設置7m？2023/2/519采樣頻次與采樣時間1、河流采樣頻次和時間的確定長江、黃河干流采樣頻次每年不得少于12次，每月中旬采樣。中小河流采樣頻次每年不得少于6次，豐、平、枯水期各2次。飲用水源地各級保護區及其水域采樣斷面采樣頻次每年不得少于12次，采樣時間根據具體要求確定。2、湖泊(水庫)采樣頻率和時間的確定具有向城市供水功能的湖泊(水庫)，每月采樣一次，全年12次。在河流、湖泊(水庫)最枯水位和封凍期，應適當增加采樣頻次。飲用水源地各級保護區及其水域采樣斷面采樣頻次每年不得少于12次，采樣時間根據具體要求確定。水監測點的設置2023/2/520第一類污染物（汞、鎘、砷、鉛、六價鉻、有機氯化合物、強致癌物質等）：在車間或車間處理設備的廢水排放口設置采樣點。第二類污染物（懸浮物、硫化物、揮發酚、氰化物、有機磷化合物、石油類、銅、鋅、氟、硝基苯類、苯胺類等）：在工廠廢水總排放口布設采樣點。工業廢水采樣點的布設水監測點的設置2023/2/521

水質比較穩定的廢水（污水）的采樣按生產周期確定監測頻率，生產周期在8h以內的，每2h采樣一次；生產周期大于8h的，每4h采集一次；其他污水采集，24h不少于2次。廢水污染物濃度和廢水流量應同步監測，并盡可能實現同步的連續在線監測。對重點污染源（日排水量100噸以上的企業）每年至少進行4次總量控制監督性監測（一般每個季度一次）；一般污染源（日排水量100噸以下的企業）每年2~4次（上、下半年各1~2次）監督性監測。工業廢水采樣時間和頻次

水監測點的設置2023/2/522空氣質量監測分類大氣環境質量監測氣體污染源監測

室內空氣污染監測空氣監測點的設置2023/2/523大氣和廢氣監測網點的布設（1）基本要求覆蓋整個監測區域的高、中、低3種不同污染濃度的地方；在污染比較集中、主導風向比較明顯的情況下，應將污染源的下風向作為主要監測范圍，布設較多的點；上風向布設少量點作為對照；工業密集區等污染物超標地區，要適當增設采樣點；空氣監測點的設置2023/2/524采樣點周圍應開闊，無局地污染源。采樣口水平線與周圍建筑物高度的夾角應不大于30°，并應避開樹木及吸附性較強的建筑物。交通密集區的采樣點應設在據人行道邊緣至少1.5m遠處；各采樣點的設置條件要盡可能一致或標準化，使獲得的監測數據具有可比性；采樣高度根據監測目的而定。對人體危害監測時，采樣口應在距地面1.5-2m處；對植物與器物影響時，采樣口應與基礎面有1.5m以上的相對高度，以減少揚塵的影響。特殊地形地區可視實際環境選擇采樣高度。大氣監測點的設置2023/2/525（2）布設采樣點的原則污染物濃度污染源工業分布人口密度超標情況監測類型優化布點基本原則大氣監測點的設置2023/2/526功能區法多用于區域性常規監測。網格法在監測區域有多個污染源，且污染源分布較均勻；同心圓法適應于多個污染源構成的污染群，大氣污染較集中的地區。扇形法適應于孤立的高架點源，且主導風向明顯的地區。大氣監測點的設置（3）布點方法2023/2/527（4）采樣點數通常按城市人口多少設置城市大氣地面自動監測站（點）的數目。我國大氣環境污染例行監測采樣點設置數目市區人口（萬）SO2、NOx、TSP灰塵自然降塵量硫酸鹽化速率≤503≥3≥650~10044~86~12100~20058~1112~18200~400612~2018~30>400720~3030~40大氣監測點的設置2023/2/528（5）采樣時間和頻率采樣時間：每次采樣從開始到結束所經歷的時間。可分為：短期采樣長期采樣間歇性采樣采樣頻率：指一定時間范圍內的采樣次數濃度分布-時間特性時間平均濃度例如：日平均濃度，每隔2~4h采樣一次大氣監測點的設置2023/2/529監測項目采樣時間和頻率二氧化硫隔日采樣，每天24±0.5小時，每年12個月氮氧化物同二氧化硫總懸浮顆粒物隔雙日采樣，每天連續24±0.5小時，每月5－6天，每年12個月灰塵自然降塵量每月采樣30±2天，每年12個月硫速鹽化速率每月采樣30±2天，每年12個月采樣時間和采樣頻率表大氣監測點的設置2023/2/530

樣品采集和保存的主要原則是：

（1）樣品必須具有足夠的代表性；

（2）樣品采集與保存過程中必須不受任何

意外的污染。

樣品采集與保存樣品采集與保存2023/2/531（1）瞬時水樣:

某一定的時間

某地點

（2）混合水樣（平均混合水樣）：

某一時段內

同一采樣點

相等時間間隔

采集等體積多個水樣的混合樣

適用于廢水流量較穩定（變化小于20%時）但水體中污染物濃度隨時間有變化的廢水。水樣采集水樣品采集與保存2023/2/532（3）綜合水樣：

不同采樣點

同時采集

所得到的混合水樣

（4）等比例混合水樣（平均比例混合水樣）

某一時段內

同一采樣點

采集隨時間或流量成比例變化的混合水樣

水樣品采集與保存2023/2/533水樣采集

采樣前準備：

采樣器盛水器采樣量水樣品采集與保存采樣方法：淺水采樣深層采樣自動采樣2023/2/534水樣的運輸與保存

水樣允許保存的時間與水樣的性質、分析指標、溶液的酸度、保存容器和存放溫度等多種因素有關。

不同類型水樣允許的存放時間也有所不同。

清潔水樣 72小時

輕污染水樣 48小時

重污染水樣 12小時

通常，以24小時為最大運輸存放時間。水樣品采集與保存2023/2/535

水樣主要的保護性措施有：

（1）選擇合適的保存容器

（2）冷藏或冷凍

（3）加入保存藥劑

（4）過濾和離心分離水樣的保存

生物抑制劑

調節pH值

氧化或還原劑水樣品采集與保存2023/2/536COD√BOD√DO√Hg、Cd、Pb、Cr、Ca、Mg氨氮√

氰化物揮發酚√

油常規監測指標的水樣保存方法

來源、保存容器、保存方法等。水樣品采集與保存2023/2/537常用的保存劑的作用和應用范圍保存劑作用適用的監測項目HgCl2細菌抑制劑各種形式的氮或磷HNO3金屬溶劑，防止沉淀多種金屬H2SO4細菌抑制劑，與有機物形成鹽類有機水樣(COD、TOC、油和油脂)NaOH與揮發性化合物形成鹽類氰化物、有機酸類、酚類等冷藏或冷凍細菌抑制劑，減緩化學反應速率酸度、堿度、有機物、BOD、色度、生物機體等水樣品采集與保存2023/2/538

消解作用：

破壞有機物、溶解顆粒物，并將各種價態的待測元素氧化成單一高價態或轉換成易于分解的無機化合物。

常用的消解方法有濕式消解法和干灰化法。1、樣品的消解（金屬總量測定）樣品預處理水樣品預處理2023/2/539

常用的消解氧化劑有單元酸體系、多元酸體系和堿分解體系。最常使用的單元酸為硝酸。采用多元酸的目的是提高消解溫度、加快氧化速度和改善消解效果。

（1）硝酸消解法

（2）硝酸-硫酸消解法

（3）硝酸-高氯酸消解法

（4）硝酸-磷酸消解法

（5）硝酸-氫氟酸消解法

（6）硝酸-高錳酸鉀消解法

（7）多元消解法

（8）干灰化法

硝酸/硫酸混酸消解過程水樣品預處理2023/2/5402、樣品分離與富集（無機物和有機物）（1）揮發和蒸發濃縮法√（2）蒸餾濃縮法（3）溶劑萃取法√（4）沉淀分離法（5）吸附分離法√水樣品預處理2023/2/541大氣樣品采集與保存

大氣污染物及其存在形態已發現有危害而被人注意的就有一百多種，其中大部分是有機物。兩種方法進行分類

按形成過程分類一次污染物二次污染物按存在狀態分類分子狀態污染物粒子狀態污染物大氣樣品采集與保存2023/2/542直接采樣法：被測組分濃度高、分析方法靈敏度高注射器采樣塑料袋采樣 采氣管采樣真空瓶采樣濃縮采樣法：被測組分濃度低或分析方法靈敏度不夠高

溶液吸收法填充柱吸收法、濾料采樣法低溫冷凝法自然積累法大氣樣品采集與保存大氣樣品采集與保存2023/2/543專用采樣裝置大氣樣品采集與保存樣品收集器排氣采樣頭流量計抽氣泵空氣采樣系統由采樣頭、樣品收集器、流量計和采樣動力四部分組成。2023/2/544空氣中污染物濃度表示方法

1、污染物濃度表示方法單位體積質量濃度（mg/m3或μg/m3）：對任何狀態的污染物都適用。體積比濃度（mL/m3或L/m3；ppm或ppb）:僅適于氣態或蒸汽態物質。2、氣體體積換算兩種單位換算關系：把現場狀態下的體積換算成標準狀態下的體積:大氣樣品采集與保存2023/2/545固體樣品采集與保存采樣程序：確定批廢物→明確采樣目的及要求→背景調查及現場踏勘→采樣方法確定→份樣量的確定→份樣數的確定→采樣點確定→采樣工具的確定→制定安全及質量控制措施→采樣。固體樣品采集與保存2023/2/546采樣方法：簡單隨機采樣法：抽簽法；隨機數字表法系統采樣法分層采樣法兩段采樣法權威采樣法份樣量的確定：不同顆粒粒徑的固態廢物的一個分樣所需采取的最小分樣量份樣數的確定2023/2/547采樣點的確定堆存、運輸中的固態工業固體廢物和大池（坑、塘）中的液體工業固體廢物，可按對角線型、梅花型、棋盤型、蛇型等點分布確定采樣點粉末狀，小顆粒的工業固體廢物，可按垂直方向、一定深度的部位確定采樣點運輸車及容器內的工業固體廢物，可按上部、中部及下部確定采樣點。在車中，采樣點應均勻分布在車廂的對角線上廢渣堆采樣點的分布根據采樣方式確定采樣點2023/2/548采樣工具固體廢物：尖頭鋼鍬、

鋼錘、采樣探子、采樣鉆、鋼尖鎬、采樣鏟、取樣鏟、具蓋采樣桶或內襯塑料的采樣袋等。液態廢物：采樣勺、采樣管、采樣瓶、罐或攪拌器等半固態廢物按固態廢物采樣或液態廢物采樣規定樣品的制備樣品風干→粉碎→篩分→混合→縮分

樣品的運輸與保存2023/2/549分析測試誤差計算和結果表達

環境監測對數據質量的要求

代表性完整性準確性精密性可比性

誤差

1、真值

(1)理論真值

(2)約定真值

(3)相對真值

2、誤差及其分類

(l)系統誤差

(2)隨機誤差

(3)過失誤差分析測試誤差計算和結果表達Δx–

測量誤差x–

測量結果x0

–

真值2023/2/550

相同條件下對同一樣品測定中的隨機誤差，均遵從正態分布。系統誤差的性質0.68260.95440.9973μ-2σμ-3σμ-σμμ+σμ+2σμ+3σx當測量次數足夠多時，偶然誤差算術平均值趨于0。①單峰性②對稱性③抵償性

分析測試誤差計算和結果表達2023/2/551誤差的表示方法絕對誤差和相對誤差

絕對誤差：測定值與真值之差，即： 絕對誤差＝測定值－真值

相對誤差：指絕對誤差與真值之比，常用百分數表示，即：

分析測試誤差計算和結果表達2023/2/552

準確度和精密度準確度

用一個特定的分析程序所獲得的分析結果（單次測定值和重復測定值的均值）與假定或公認的真值之間符合程度的量度。準確度反映分析方法或分析系統存在的系統誤差和隨機誤差的總和，并決定其分析結果的可靠性。常用相對誤差和絕對誤差表示。評價準確度的方法：①方法一定，多次分析標準物質，計算出準確度；②加標回收實驗法注意：加標量與待測組分的濃度水平應相一致分析測試誤差計算和結果表達2023/2/553精密度

指一個特定的分析程序在受控條件下，重復分析均一樣品所得到的測定值的一致程度，反映分析方法或分析系統所存在的隨機誤差的大小。表示方法：：

標準偏差

相對標準偏差分析測試誤差計算和結果表達2023/2/554監測數據的統計處理偏差

個別測量值與多次測量均值之偏離叫偏差,它分絕對偏差、相對偏差、平均偏差、相對平均偏差和標準偏差等。①絕對偏差：測定值與均值之差 ②相對偏差：絕對偏差與均值之比③平均偏差：絕對偏差絕對值之和的平均值④相對平均偏差：平均偏差與均值之比⑤相對標準偏差：標準偏差在測定結果平均值中所占的百分數。⑥極差：一組數據中最大值與最小值之差，表示誤差的范圍。分析測試誤差計算和結果表達2023/2/555誤差的表示方法（1）絕對偏差和相對偏差

絕對偏差：指某一測定（xi）與多次測量的平均值()之差，即：絕對偏差=測定值－平均值

相對偏差：指絕對偏差與平均值之比，常用百分數表示，即：分析測試誤差計算和結果表達2023/2/556（2）標準偏差和相對標準偏差

標準偏差又稱為均方根偏差，表達式如下：

式中，s—

標準偏差；

xi—

每次測定值，i=1，2，3，…，n；

—

平均值；

n—

測定次數（5<n<20）。

相對標準偏差也叫變異系數(CV)，即標準偏差在平均值中所占的百分數。分析測試誤差計算和結果表達2023/2/557總體、樣本和平均數

1、總體和個體 研究對象的全體稱為總體，其中一個單位叫個體。2、樣本和樣本容量 總體中的一部分叫樣本，樣本中含有個體的數目叫此樣本的容量，記作n。3、平均數 平均數代表一組變量的平均水平或集中趨勢，樣本觀測中大多數測量值靠近平均數。

(l)算術均數

(2)幾何均數（數據值間相差較大，呈指數關系）

(3)中位數（數據位次居中的數值）

(4)眾數（數據值出現次數最多的數據）

分析測試誤差計算和結果表達2023/2/558監測數據的回歸處理與相關分析1.直線回歸方程

2.相關系數r

①r＞0時，c和A正相關；

②r＜0時，c和A負相關；

③r＝0時，c和A不相關，即c和A無線性關系；

④r＝±1時，兩變量完全相關。當r＝1時，兩變量完全正相關；當r＝－1時，兩變量完全負相關。分析測試誤差計算和結果表達2023/2/559監測結果表述用算數均數代表集中趨勢；用算數均數和標準偏差表示測定結果的精密度。用表示監測結果。分析測試誤差計算和結果表達2023/2/560環境監測的質量要求質量保證定義：對監測過程的全面質量管理或質量控制，確保分析數據的準確度和精密度。質量保證意義：對整個監測過程的全面監測，包括制訂質量管理規劃；根據需要和可能確定監測指標及數據的質量要求；規定相應的分析監測系統等。質量保證內容：采樣、樣品的預處理、貯存、運輸、實驗室供應，儀器設備的選擇和校準，試劑、溶劑和基準物質的選用，統一測量方法，質量控制程序，數據的記錄和整理、人員培訓、實驗室安全等各個環節。質量控制方法202