環境監測第七章環境監測新技術第一部分在線自動監測系統在線自動監測系統是一套以在線自動分析儀器為核，運用現代傳感技術、自動測量技術、自動控制技術、計算機應用技術以及相關的專用分析軟件和通信網絡所組成的一個綜合性的在線自動監測體系。主頁退出后退上一頁下一頁目錄一空氣自動監測系統二水質自動監測系統三水質在線自動分析儀器的分析方法一空氣自動監測系統（一）、空氣自動監測系統的構成環境空氣質量自動監測系統是由監測子站、中心計算機室、質量保證實驗室和系統支持實驗室等部分組成，如圖1所示。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（二）、各部分主要任務

監測子部的主要任務：

對環境空氣質量和氣象狀況進行邊連續自動監測；采集、處理和存儲監測數據；按中心計算機指令定時或隨時向中心計算機傳輸監測數據和設備工作狀態信息。主頁目錄上一頁下一頁后退退出中心計算機室的主要任務：通過有線或無線通信設備收集各子部的監測數據和設備工作狀態信息，并對所收取的監測數據進行判別、檢查和存儲；對采集的的監測數據進行統計處理分析；對監測子站的監測儀器進行遠程診斷和校準。質量保證實驗室的主要任務：對系統所用監測設備進行標定、校準和審核；對檢修后的儀器設備進行校準和主要技術指標的運行老核；制定和落實系統有關監測質量控制的措施。系統支持實驗室的主要任務：根據儀器設備的運行要求，對系統儀器設備進行日常保養、維護；及時對發生故障的儀器設備進行檢修、更換。（三）、空氣在線自動分析儀器的分析方法1、二氧化硫監測儀二氧化硫在線自動分析儀的主要技術原理有：（1）溶液電導法（EC）：其原理是利用酸性過氧化氫溶液吸收空氣中的SO2，由測定溶液電導率的變化求出空氣中SO2的含量。（2）動態庫侖法：通常采用三電極態庫侖滴定法，一對Pt電極，外加一個恒電流，當SO2氣進入庫侖時由于SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr,破壞了電極反應平衡，陰極電流降低，降低的部分從第三個活性炭參考電極流出，由測定參考電極電流即可求出與之成正比例的SO2含量。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（三）、空氣在線自動分析儀器的分析方法1、二氧化硫監測儀（3）色譜火焰光度法（FPD）：空氣中的硫化物進入富氫火焰時，在還原焰中形成的硫原子結合成激發狀態的硫分子，當它返回到基態發射出光子，用光電倍增管經一窄帶濾光片接收總硫的特征光譜即可求出空氣中的總硫含量。（4）紫外熒光法：二氧化硫分子吸收紫外光轉化成激發態，當它回到基態時，放射出熒光，熒光強度與二氧化硫濃度成正比。用光電倍增管接受熒光，并轉化為電信號，經過放大器輸出，即可測定出二氧化硫濃度。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（三）、空氣在線自動分析儀器的分析方法2、氮氧化物監測儀氮氧化物在線自動分析儀的主要技術原理有：（1）比色法：將空氣中的NO轉換成NO2，與Saltzman試劑反應生成偶氮染料再進行比色測定。（2）化學發光法：其檢測原理是基于一氧化氮與臭氧發生化學反應時，產生激發態的二氧化氮分子，激發態的二氧化氮分子回到基態時發出光。發出的光強與一氧化氮的濃度成正比關系。通過檢測發光強度進行一氧化氮濃度的檢測。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（三）、空氣在線自動分析儀器的分析方法3、一氧化碳連續監測儀一氧化碳在線自動分析儀的主要技術原理為非色散紅外光譜法（NDIR），這是監測CO最常見的方法，利用CO對紅外線的特征吸收來測定CO的濃度。由熾熱金屬絲輻射出紅外線，不經分光直接照射到參比池及測定池，兩池之間的紅外吸收差由薄膜微音式檢測器檢出，該檢測器利用光—聲效應吸收差在膜的兩端形成壓力差，此壓差改變了電容器極間距離從而產生充放電電流，測此電流即可求出CO濃度。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（三）、空氣在線自動分析儀器的分析方法4、飄塵監測儀可吸入顆粒物（飄塵）在線自動分析儀的主要技術原理有：（1）光學法：對空氣中粒度中0.1～10μm范圍的飄塵濃度的測定，可根據微粒的光學效應采用各種光學方法。（2）壓電晶體差頻法：傳感器由一對完全相同的石英晶片及振蕩器組成，一片晶片作參比，另一片作測量用。石英片位于采樣室內由振蕩器振蕩獲得一定的諧振頻率，當飄塵微粒通過采樣室時，由于被高壓靜電針放電電離，成為帶負電的微粒，沉積于測量晶片的表面，從而使振動頻率降低，由測得頻率的變化，即可求得飄塵的濃度。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（三）、空氣在線自動分析儀器的分析方法4、飄塵監測儀（3）β射線吸收法：將β射線通過特定物質后，其強度衰減程度與所透過的物質質量有關，而與物質的物理、化學性質無關。通過測清潔帶（未采塵）和采塵濾帶（已采塵）對β射線吸收程度的差異來測定采塵量。

主頁目錄上一頁下一頁后退退出（四）、空氣在線自動監測系統主要監測項目

空氣在線自動監測系統子站監測項目分為兩類：一類是溫度、濕度、大氣壓、風速、風向及日照量等氣象參數，另一類是二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、可吸入顆粒物、臭氧、總碳氫化合物、甲烷烴、非甲烷輕等污染參數。隨子站代表的功能區和所在位置不同，選擇的監測參數也有差異。我國環境監測技術規范規定，空氣自動監測系統的監測站分為Ⅰ類測點和Ⅱ類測點。Ⅰ類測點數據按要求進國家數據庫，Ⅱ類測點數據由各省市管理。

Ⅰ類測點測定溫度、濕度、大氣壓、風向、風速五項氣象參數和表8-1中的污染參數。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（四）、空氣在線自動監測系統主要監測項目

Ⅱ類測點的測定項目可根據具體情況確定。污染源監測子站主要監控固定源排放煙氣中二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物濃度及其排放總量和煙氣排放量等。主頁目錄上一頁下一頁后退退出二水質自動監測系統

主頁目錄上一頁下一頁后退退出想想水質自動監測系統應該具有什么功能？這些功能應該由哪些儀器來支持？一套完整的水質自動監測系統能連續、及時、準確地監測目標水域的水質及其變化狀況。中心控制室可隨時取得各子站的實時監測數據，統計、處理監測數據，可打印輸出日、周、月、季、年平均數據以及日、周、月、季、年最大值、最小值等各種監測、統計報告及圖表（棒狀圖、曲線圖、多軌跡圖、對比圖等），并可輸入中心數據庫或上網。收集并可長期存儲指定的監測數據及各種運行資料、環境資料備檢索。系統具有監測項目超標及子站狀態信號顯示、報警功能，自動運行，停電保護、來電自動恢復功能，維護檢修狀態測試，便于例行維修和應急故障處理等功能。

二水質自動監測系統

實施水質自動監測，可以實現水質的實時連續監測和遠程監控，達到及時掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況、預警預報重大或流域性水質污染事故、解決跨行政區域的水污染事故糾紛、監督總量控制制度落實情況、排放達標情況等目的。主頁目錄上一頁下一頁后退退出二水質自動監測系統

1、水質自動監測系統的構成水質監測系統由一個中心監測站和若干個固定監測子站組成，如圖所示。

中心站通過衛星和電話撥號兩種通訊方式實現對各子站的實時監視、遠程控制及數據傳輸功能；

托管站也可以通過電話撥號方式實現對所托管子站的實時監視、遠程控制及數據傳輸功能；

其他經授權的相關部門可通過電話撥號方式實現對相關子站的實時監視和數據傳輸功能。主頁目錄上一頁下一頁后退退出1—污水處理場

1-污水處理場；2-污水處理場監測站；3-污染源監測站；4-河川監測站；5-數據處理裝置、磁盤磁帶裝置；6-通信裝置；7-輸入輸出打字機；8-CRI；9—通信打字機；10—操作臺；11—顯示盤；12—行式打字機；13—繪圖機；14—數據傳送裝置主頁目錄上一頁下一頁后退退出

（1）由一臺或多臺小型的多參數水質自動分析儀（如：常規五參數分析儀）組成的子站（多臺組合可用于測量不同水深的水質）。其特點是儀器可直接放于水中測量，系統構成靈活方便。

（2）固定式子站：為較傳統的系統組成方式。其特點是監測項目的選擇范圍寬。

（3）流動式子站：一種為固定式子站儀器設備全部裝于一輛拖車(監測小屋)上，可根據需要遷移場所，也可認為是半固定式子站。其特點是組成成本較高。

2、水質自動監測系統的構成主頁目錄上一頁下一頁后退退出

3、水質自動監測的技術關鍵（1）采水單元：包括供水、管路、供電及安裝結構部分。在設計上必須對各種氣候、地形、水位變化及水中泥沙等提出相應解決措施，能夠自動連續地與整個系統同步工作，向系統提供可靠、有效水樣。（2）配水單位：包括水樣預處理裝置、自動清洗裝置及輔助部分。配水單元直接向自動監測儀器供水，具有在線除泥沙和在線過濾、手動和自動管道反沖洗和除藻裝置。其水質、水壓和水量應滿足自動監測儀器的需要。主頁目錄上一頁下一頁后退退出

3、水質自動監測的技術關鍵（3）分析單元：由一系列水質自動分析和測量儀器組成，包括：水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度、氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽指數、總有機碳、總氮、總磷、硝酸鹽、磷酸鹽、氰化物、氟化物、氯化物、酚類、油類、金屬離子、水位計、流量（流速、流向）計及自動采樣器等組成。（4）控制單元：包括系統控制柜和系統控制軟件，數據采集、處理與存儲及其應用軟件，有線通信和衛星通信設備。（5）子站站房及配套設施：包括站房主體和配套設施。主頁目錄上一頁下一頁后退退出三水質在線自動分析儀器的分析方法

水質自動監測儀器仍在發展之中，比較成熟的常規監測項目有：水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度、氧化還原電位、流速和水位等。常用的監測項目有：COD、高錳酸鹽指數、TOC、氨氮、總氮、總磷。其他還有：氟化物、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氰化物、硫酸鹽、磷酸鹽、活性氯、TOD、BOD、UV、油類、酚、葉綠素、金屬離子等。目前的自動分析儀一般具有如下功能：自動量程轉換，遙控、標準輸出接口和數字顯示，自動清洗，狀態自檢和報警功能，干運轉和斷電保護、來電自動恢復，COD、氨氮、TOC、總磷、總氮等儀器具有自動標定校正功能。主頁目錄上一頁下一頁后退退出

（一）常規五參數分析儀常規五參數分析儀經常采用流通式多傳感測量池結構，無零點漂移，無需基線校正，具有一體化生物清洗及壓縮空氣清洗裝置。常規五參數的測量原理分別為：水溫為溫度傳感器，pH為玻璃或銻電極法，DO為金—銀膜電極法，電導率為電極法，濁度為光學法。主頁目錄上一頁下一頁后退退出

（二）化學需氧量（COD）分析儀

COD在線自動分析儀的主要技術原理有六種：①重鉻酸鉀消解—光度測量法；②重鉻酸鉀消解—庫侖滴定法；③重鉻酸鉀消解—氧化還原滴定法；④UV計（254nm）；⑤氫氧基及臭氧（混合氧化劑）氧化—電化學測量法；⑥臭氧氧化—電化學測量法。

（三）高錳酸鹽指數分析儀高錳酸鹽指數在線自動分析的主要技術原理有三種：①高錳酸鹽氧化—化學測量法；②高錳酸鹽氧化—電流/電位滴定法；③UV計法（與在線COD儀類似）。主頁目錄上一頁下一頁后退退出

（四）總有機碳（TOC）分析儀

TOC自動分析儀在歐、美、日本和澳大利亞等地的應用較廣泛，其主要技術原理有五種：①（催化）燃燒氧化—非色散紅外色譜法（NDIR法）；②UV催化—過硫酸鹽氧化—NDIR法；③UV—過硫酸鹽氧化—離子選擇電極法計法；④加熱—過硫酸鹽氧化—NDIR法；⑤UV—TOC分析計法。

（五）氨氮和總氮分析儀氨氮在線自動分析儀的技術原理主要有三種：①氨氣敏電極電位法（pH電極法）；②分光光度法；③傅立葉變換光譜法。在線氨氮儀等需要連續和間斷測量方式，在經過在線過濾裝置后，水樣測定值相對偏差較大。主頁目錄上一頁下一頁后退退出

（六）磷酸鹽和總磷分析儀磷酸鹽自動分析儀主要的技術原理為光度法。總磷在線自動分析儀的主要技術原理有：①過硫酸鹽消解—光度法；②紫外線照射—鉬催化加熱消解，FIA—光度法。

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（七）其他在線分析儀器TOD自動分析儀：技術原理一般為燃燒氧化—電極法。油類自動分析儀：技術原理一般為熒光光度法。酚類自動分析儀：技術原理一般為比色法。UV自動分析儀：技術原理為比色法。硝酸鹽和氰化物自動分析儀：技術原理主要有①離子選擇電極法；②光度法。氟化物和氯化物自動分析儀：技術原理一般為離子選擇電極法。主頁目錄上一頁下一頁后退第二節應急監測主頁目錄上一頁下一頁后退退出

突發性環境污染事故是威脅人類健康的重要因素，其危害制約著生態平衡及經濟、社會的發展。一突發性環境污染事故及其類型與特征二突發性環境污染事故的應急監測應急監測下一頁退出

突發環境事件指突然發生，造成或者可能造成重大人員傷亡、重大財產損失和對全國或者某一地區的經濟社會穩定、政治安定構成重大威脅和損害，有重大社會影響的涉及公共安全的環境事件。

1993年至2004年，全國共發生環境污染事故21152次，其中重大事故566次，特大事故374次。一突發性環境污染事故及其類型與特征主頁目錄上一頁后退

應急監測一突發性環境污染事故及其類型與特征（一）、突發性環境污染事故的類型

按照突發事件嚴重性和緊急程度，突發環境事件分為：1核污染事故核污染事故是指核電廠發生火災，核反應器爆炸，反應堆冷卻系統破裂，放射化學實驗室發生化學爆炸，核物質容器破裂、爆炸放出的放射性物質以及放射源丟失于環境中等，對人體造成不同程度的輻射傷害與環境破壞的事故。主頁目錄上一頁下一頁后退退出應急監測2、劇毒農藥和有毒化學品的泄漏、擴散污染事故有機磷農藥、有機氮農藥及有毒化學品因貯存不當或翻車、翻船造成貯罐泄漏，以及液氯、HCl、HF、光氣、芥子氣、沙林毒劑、H2S、PH3、AsH3等保管不當引起泄漏排放時極易發生污染事故，這些物質一旦泄漏擴散不僅引起空氣、水體、土壤等嚴重污染，甚至還會致人畜死亡。主頁目錄上一頁下一頁后退退出

應急監測3、易燃易爆物的泄漏污染事故由煤氣、瓦斯氣體、石油液化氣、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、苯、甲苯等易揮發性有機溶劑泄漏而引起的環境污染事故。這類事故不僅污染空氣、地表水、地下水和土壤，而且這些氣體濃度達到爆炸極限后極易發生爆炸。另外，一些垃圾固體廢物因堆放、處置不當，也會發生爆炸事故。主頁目錄上一頁下一頁后退退出

應急監測4、溢油事故溢油事故可能是由油田或海上采油平臺出現井噴、油輪觸礁、油輪與其他船只相撞而發生的。據統計，在所有海洋石油污染中，與運輸活動有關的約占50%，而在此50%之中，約30%與泄漏和事故有關。這類事故所造成的污染，嚴重破壞了海洋生態，使魚類、海鳥死亡，往往還引起燃燒、爆炸。由于煉油廠、油庫、油車漏油而引起的油污染也時有發生。主頁目錄上一頁下一頁后退退出

應急監測5、非正常大量排放廢水造成的污染事故是指當含有大量耗氧物質的城市污水或尾礦廢水因垮壩突然瀉入水體，致使某一河段、某一區域或流域水體質量急劇惡化的環境污染事故。這類事故一旦發生，致使魚蝦窒息死亡、水體發黑發臭給水產養殖業造成重大損失。同時還給居民飲水、工業用水造成困難。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（二）、突發性環境污染事故的特征突發性環境污染事故主要有以下特征：1、形式的多樣性2、發生的突然性3、危害的嚴重性4、危害的持續性5、危害的累積性6、處理處置的艱巨性主頁目錄上一頁下一頁后退退出（二）、突發性環境污染事故的處理與處置主要包括以下主要內容：（1）對受危害人員的救治；（2）切斷污染源、隔離污染區、防止污染擴散；（3）減輕或消除污染物的危害；（4）消除污染物及善后處理；（5）通報事故情況，對可能造成影響的區域發出預警通報。主頁目錄上一頁下一頁后退退出二、突發性環境污染事故的應急監測突發性環境污染事故應急監測，是環境監測人員在事故現場，用小型、便攜、簡易、快速檢測儀器或裝置，在盡可能短的時間內對下述內容進行監測、分析、研究和判斷的過程：

（1）污染物質的種類；（2）污染物質的濃度；（3）污染的范圍及其可能的危害。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（一）、應急監測的主要內容、作用與要求現場應急監測的作用包括以下幾個方面：（1）對事故特征予以表征：能迅速提供污染事故的初步分析結果，如污染物的釋放量、形態及濃度，估計向環境擴散的速率、受污染的區域和范圍、有無疊加作用、降解速率以及污染物的特點（包括毒性、揮發性、殘留性）等。主頁目錄上一頁下一頁后退退出

（2）為制定處置措施快速提供必要的信息：

能迅速提出適當的應急處理處置措施，或者能為決策者及有關方面提供充分的信息，以確保對事故做出迅速有效的應急反應，將事故的有害影響降至最低程度。為此，必須保證所提供的監測數據及其他信息的高度準確和可靠。有關鑒定和判斷污染事故嚴重程度的數據質量尤為重要。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（3）連續、實時地監測事故的發展態勢：這對于評估事故對公眾和環境衛生的影響以及整個受影響地區產生的后果隨時間的變化，對于污染事故的有效處理是非常重要的。這是因為在特定形勢下的情況變化，必須對原擬定要采取的措施進行實時的修正。（4）為實驗室分析提供第一信息源：有時要確切地弄清楚事故所涉及的是何種化學物質是很困難的，此時現場監測設備往往是不夠用的，但根據現場測試結果，可為進一步的實驗室分析提供許多有用的第一信息源，如正確的采樣地點、采樣范圍、采樣方法、采樣數量及分析方法等。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（5）為環境污染事故后的恢復計劃提供充分的信息和數據：鑒于污染事故的類型、規模、污染物的性質等千差萬別，所以試圖預先建立一種確定的環境恢復計劃意義不大。而現場監測系統可為特定的環境化學污染事故后的恢復計劃及其修改和調整不斷提供充分的信息和數據。

（6）為事故的評價提供必需的資料：對一切環境化學污染事故進行事故后的報告、分析和評價，對于將來預防類似事故的發生或發生后的處理處置措施提供極為重要的參考資料。可提供的信息包括污染物的名稱，性質，處理處置方法、急救措施及解毒劑等。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（三）、采樣方法環境空氣污染事故應盡可能在事故發生地就近采樣；并以事故地點為中心，根據事故發生地的地理特點、風向及其自然條件，在事故發生地下風向影響區域、掩體或低洼地等位置，按一定間隔的圓形布點采樣，并根據污染的特性在不同高度采樣，同時在事故點的上風向適當位置布設對照點。在距事故發生地最近的居民住宅區或其他敏感區域應布點采樣。采樣的過程中應注意風向的變化，及時調整采樣點的位置。利用檢氣管快速監測污染物的種類和濃度范圍，現場確定采樣流量和采樣時間。采樣時應同時記錄氣溫、氣壓、風向和風速，采樣總體積應換算為標準狀態下的體積。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（三）、采樣方法突發性水環境污染事故的應急監測一般分為事故現場監測和跟蹤監測兩部分，其采樣原則如下：1、現場監測采樣（1）現場監測的采樣一般以事故發生地點及其附近為主，根據現場的具體情況和污染特性布點采樣和確定采樣頻次。（2）事故發生地點要設立明顯標志，如有必要則進行現場錄像和拍照。（3）現場要采平行雙樣，一份供現場快速測定，一份供送回實驗室測定。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（三）、采樣方法

2、跟蹤監測采樣為掌握污染程度、范圍及變化趨勢，在事故發生后，往往要進行連續的跟蹤監測，直至環境恢復正常。（1）對江河污染的跟蹤監測要根據污染物質的性質和數量及河流的水文要素等，沿河段設置數個采樣斷面，并在采樣點設立明顯標志。采樣頻次根據事故程度確定。（2）對湖（庫）污染的跟蹤監測，應根據具體情況布點，但在出水口和飲用水取水口處必須設置采樣點。由于湖（庫）的水體較穩定，要考慮不同水層采樣，采樣頻次每天不得少于2次。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（三）采樣方法現場記錄要繪制事故現場的位置圖，標出采樣點位，記錄發生時間、事故原因、事故持續時間、采樣時間、水體感觀性描述、可能存在的污染物、采樣人員等事項。主頁目錄上一頁下一頁后退退出（四）、應急監測報告根據現場情況和監測結果，編寫現場監測報告并迅速上報有關單位，報告的主要內容有：（1）事故發生的時間，接到通知的時間，到達現場監測時間。（2）事故發生的具體位置（3）監測實施情況，包括采樣點位、監測頻次、監測方法（4）事故發生的性質、原因及傷亡損失情況（5）主要污染物的種類、流失量、濃度及影響范圍（6）簡要說明污染物的有害特性及處理處置建議（7）附現場示意圖及錄像或照片（8）應急監測單位及負責人蓋章簽字主頁目錄上一頁下一頁后退退出