环境监测学.docx

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第一章、绪论

1、环境监测（environmentalmonitoring）：

通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势。

环境质量的双重含义：

①质量现状②质量变化趋势

2、环境监测的分类

按监测目的分类:

监视性监测、特定目的性监测、研究性监测

3、环境监测设计流程图

监测目标—资料调研—初步方案（设计框架）—现场调查—方案设计—方案论证与审批—实施计划

4、环境监测原则：

a、实用性原则：

监测结果有用

b、经济性原则：

从减少布点而又能满足质量要求，充分发挥站、点功能，协

作或网络化，资源共享而尽量减少投入

c、质量优先原则：

在保证质量前提下减少投入

d、污染物优先监测原则：

（1）污染物毒性大，或潜在毒性大，或污染趋势向重的污染物

（2）有监测手段（3）有评价标准的污染物。

5、环境优先污染物和优先监测

A、环境优先污染物（PriorityPollutants）：

经过优先选择的污染物称为环境优先污染物。

优先污染物特点：

难以降解、在环境中有一定残留水平、出现频率较高、具有生物积累性、三致物质、毒性较大或潜在危害性较大以及现代已有检出方法的。

B、优先监测：

对优先污染物进行的监测。

美国最早开展优先监测：

水体中129种，空气中43种。

前苏联：

水体中664种，空气中1122种。

“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，其中有机物占58种。

6、环境标准

环境标准（environmentalstandards）定义：

环境标准就是为了保护人群健康，防治环境污促使生态良性循环，合理利用资源，促进经济发展，依据环境保护法和有关政策，对有关环境的各项工作（例如：

有害成分含量及其排放源规定的限量阈值和技术规范）所做的规定。

7、环境标准的体系

A、国家环境标准体系：

国家环境质量标准、国家污染物排放标准、国家环境监测方法标准、国家环境标准样品标准、国家环境基础标准、国家环境保护行业标准

B、地方环境保护标准：

地方环境质量标准、地方污染物排放标准

第二章、环境监测质量保证

1、实验用水

2、试剂与试液

（一）化学试剂的级别

一级品 优级纯 GR（guaranteereagent） 绿色 精密的分析工作，在环境分析中用于配制标准溶液

二级品 分析纯 AR（analyticreagent） 红色 配制定量分析中普通试液。

如无注明环境监测所用试剂均应为二级或二级以上

三级品 化学纯 CP（chemicallypure） 蓝色 配制半定量、定性分析小试液和清洁液等

3、监测中所得到的许多物理、化学和生物学数据，是描述和评价环境质量的基本依据。

11、数据的4、处理和结果表述

有效数字及其修约规则、计算规则

⑴有效数字：

系指在分析工作中实际能测量到的数字。

一个有效数字由其前面的所有准确数字及最后一位可疑数字构成。

⑵数字修约规则：

常采用“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”规则。

例如：

14.3426→14.3；14.2631→14.3；14.2501→14.3；14.2500→14.2。

例：

请将下列数据修约到只保留二位小数：

302.21549；302.22499；302.22600；302.22500；302.215000；

5、编制控制图的基本假设

质量控制图的绘制及使用

测定结果在受控的条件下具有一定的精密度和准确度，并按正态分布。

　质量控制图的基本组成见图。

预期值—即图中的中心线；

目标值—图中上、下警告限之间区域；

实测值的可接受范围—图中上、下控制限之间的区域；

辅助线—上、下各一线，在中心线两侧与上、下警告限之间各一半处。

6、天平精度分级及环境分析要求

级别：

级值=名义分度值/最大荷载（天平上有标识）

环境分析要求：

一般为3级，即5×10-7

例如：

0.1mg（名义分度值）/200g（最大荷载）=5×10-7

7、仪器洗液及其主要功能表

8、标液浓度与保存时间

（1）原则，保存储备液，而标液现稀释现用

（2）保存时间与浓度的关系

9、标准试剂的预处理

（1）烘干水分：

105-110℃，3-4h或恒重后入干燥器

例如：

As2O3，K2CrO7，KSCN，NH4Cl等

（2）灼烧，去结晶水：

500-800℃，1h或恒重，

→不宜吸潮者，入干燥器，如CaSO4·7H2O等

→宜吸潮者：

入硫酸干燥器，如：

NaCl、K2CO3·2H2O等

（3）入常温真空硫酸干燥器，去水分及防止试剂分解（48h）

如：

I2、HOSO2·NH2（氨基磺酸）、KCN、KSCN等。

10、样品前处理的原则

1．不污染样品

2．不损失目的元素

3．与后续测定方法相匹配

第三章、水和废水监测

一、水质监测的对象

水质监测可分为环境水体监测和水污染源监测。

环境水体包括地表水（江、河、湖、库、海水）和地下水；水污染源包括生活污水、医院污水及各种废水。

二、确定监测项目的依据

三、水质监测分析方法

正确选择监测分析方法，是获得准确结果的关键因素之一。

选择分析方法应遵循的原则是选择分析方法的原则

1）灵敏度、准确度能满足定量要求；

2）方法成熟；

3）操作简便，易于普及；

4）抗干扰能力好。

根据水体的不同和污染物的不同分为三个层次：

（1）国家标准分析方法

（2）统一分析方法

（3）等效方法

四、拟订水质监测方案

一）监测任务的总体构思和设计（制订流程）

1、明确监测目的

2、进行调查研究

3、确定监测对象

4、设计监测网点

5、安排采样时间和频率

6、选定采样和保存方法

7、选定分析测定技术

8、提出监测报告要求

9、制订质量保证程序、措施和方案的实施计划

1、监测断面的布设原则

1）在对调查研究结果和有关资料进行综合分析的基础上，监测断面的布设应有代表性，即能较真实、全面地反映水质及污染物的空间分布和变化规律；根据监测目的和监测项目，并考虑人力、物力等因素确定监测断面和采样点。

（2）有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游。

较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处，入海河流的河口处，受潮汐影响的河段和严重水土流失区。

湖泊、水库、河口的主要入口和出口。

国际河流出入国境线的出入口处。

3）饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水力设施所在地等功能区。

（4）断面位置应避开死水区及回水区，尽量选择河段顺直、河床稳定、水流平稳、无急流浅滩处。

（5）应尽可能与水文测量断面重合；并要求交通方便，有明显岸边标志。

2湖泊、水库监测断面的设置

首先判断湖、库是单一水体还是复杂水体；考滤汇入湖、库的河流数量，水体的径流量、季节变化及动态变化，沿岸污染源分布及污染物扩散与自净规律、生态环境特点等。

   然后按照前面讲的设置原则确定监测断面的位置：

1）进出湖、水库的河流汇合处分别设置监测断面。

2）以各功能区（如城市和工厂的排污口、饮用水源、风景游览区、排灌站等）为中心，在其辅射线上设置弧形监测断面。

3）在湖库中心，深、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。

4）无明显功能区别，可用网格法等设置监测垂线。

五河流监测断面设置

采样垂线、点位的设置

说明:

1）监测断面上采样垂线的布设，应避开岸边污染带。

对有必要进行监测的污染带，可在污染带内酌情增加垂线。

2）对无排污河段或有充分数据证明断面上水质均匀时，可只设一条中泓垂线。

3）凡布设于河口，要计算污染物排放通量的断面，必须按本规定设置采样垂线。

说明：

1）水深不足1m时，在1/2水深处；

2）河流封冻时，在冰下0.5m处；

3）若有充分数据证明垂线上水质均匀，可酌情减少采样点数；

4）凡布设于河口，要计算污染物排放通量的断面，必须按本规定设置采样点。

***断面设置图看课本43页或PPT

六、水样的类型

七、废水样保存方法与时间

保存方法

1）、冷藏或冷冻法

2）、加入化学试剂保存法

（1）加入生物抑制剂

（2）调节pH值（3）加入氧化剂或还原剂

保存时间要求：

即最长贮放时间，一般污水的存放时间越短越好。

清洁水样72h；轻污染水样48h；严重污染水样12h；运输时间24h以内。

水样的保存

1、保存要求：

不发生物理、化学、生物变化；不损失组分；

不玷污（不增加待测组分和干扰组分）

2、容器的要求

选性能稳定，不易吸附预测组分，杂质含量低的材料制成的容器，如聚乙烯和硼硅玻璃材质的容器是常规监测中广泛使用的，也可用石英或聚四氟乙烯制成的容器，但价格昂贵。

3、保存时间要求：

即最长贮放时间，一般污水的存放时间越短越好。

清洁水样72h；轻污染水样48h；严重污染水样12h；运输时间24h以内。

工业废水

（1）在车间或车间处理设备的废水排放口设置采样点，测一类污染物（汞、镉、砷、铅、六价铬、有机氯化合物、强致癌物质等）。

（2）在工厂废水总排放口布设采样点，测二类污染物（悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、有机磷化合物、石油类、铜、锌、氟、硝基苯类、苯胺类等）。

八、水样的消解方法

十、水样物理性质的检验方法

1水温水温计法、颠倒温度计法

2臭和味定性描述法、臭阈值（稀释倍数）法

3色度铂钴标准比色法、稀释倍数法、分光光度法

4浊度目视比色法、分光光度法、浊度计法

5透明度铅字法、塞氏盘法、十字法

6残渣（总残渣、过滤性残渣、非过滤性残渣）

7矿化度重量法、电导法、阴阳离子加和法、离子交换法、比重法等，其中重量法是比较通用的方法。

8电导率K电导率仪

9氧化还原电位晶体毫伏计或pH计

十一、金属化合物的测定

铝电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）、间接火焰原子吸收法

汞冷原子吸收法、冷原子荧光法、双硫腙分光光度法

镉、铅、锌原子吸收分光光度法（AAS）、双硫腙分光光度法、示波极谱及阳极溶出伏安法

铜二乙氨基二硫代甲酸钠萃取分光光度法、新亚铜灵萃取分光光度法

铬二苯碳酰二肼（DPC）分光光度法、AAS法（螯合萃取AAS法）、滴定法

砷新银盐分光光度法、二乙氨基二硫代甲酸银（AgDDC）分光光度法

十二、非金属无机物的测定

1酸度和碱度酸碱指示剂法和电位滴定法

2pH值比色法、玻璃电极法

3溶解氧（DO）碘量法（清洁水样）、修正碘量法（受污染地面水和工业废水）、氧电极法（受污染地面水和工业废水）

4氰化物硝酸银滴定法、分光光度法

5氟化物氟离子选择电极法、氟试剂分光光度法

6含氮化合物

7硫化物对氨基二甲基苯胺分光光度法、碘量法、间接火焰原子吸收法、气相分子吸收光谱法

8磷（总磷、溶解性磷酸盐和溶解性总磷）钼锑抗分光光度法、孔雀绿—磷钼杂多酸分光光度法等

含氮化合物

（一）氨氮纳氏试剂分光光度法、水杨酸—次氯酸盐分光光度法、电极法、滴定法

（二）亚硝酸盐氮N－（1－萘基）－乙二胺分光光度法、离子色谱法、气相分子吸收光谱法

  （三）硝酸盐氮酚二磺酸分光光度法、紫外分光光度法、气相分子吸收光谱法

  （四）凯氏氮（有机氮=凯氏氮-氨氮）分光光度法或滴定法

  （五）总氮加和法、过硫酸钾氧化-紫外分光光度法、仪器测定法（燃烧法）

水体中三种形态氮检出的环境化学意义

十三、有机化合物的测定

生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）总有机碳（TOC）、总需氧量（TOD）等指标。

生化需氧量（BOD5）质量控制

要求：

（1）DO1-DO5＞2

DO5＞1

（2）DO空接种:

BOD空=0.3-1.0mg/L

不接种:

BOD空≤0.2mg/L

不合格原因：

（1）DO1-DO5≤2：

无菌种或稀释过度

（2）DO5≤1：

稀释倍数不够

例题

一废水估计CODCr=1000mg/L，稀释倍数分别为167，84，42，1号、2号、3号废水取样量分别为6.00，12.00，24.00mL，定容至1000mL，测定结果如下表，求该废水的BOD5。

解答

（1）判断:

稀释水:

△DO空＜0.2mg/L,8.98-8.80=0.18mg/L,符合质量要求;消耗DO:

1号：

△DO=0.51mg/L＜2mg/L，不符合质量要求，舍去；2号，3号符合质量要求;剩余DO5:

1号、2号符合质量要求;3号：

DO5=0.23mg/L，不符合质量要求，舍去；

（2）结论：

只有2号符合质量控制要求，测试结果可靠。

（3）计算：

在表示有机物含量时，下列指标值的意义：

CODCr：

有一部分有机物未检测。

多环芳烃、杂环、挥发性直链脂肪族化合物、苯等，（大约未测出的占总有机物的10％），对一般的有机物而言。

CODMn：

有一部分有机物未被测定。

一般生活废水而言大约有50％未被检测。

BOD5：

只能测可生化性有机物，难降解有机物含量未反映出来，并且只能测可生化有机物中碳在生化转化过程中的耗氧量。

TOC：

是以含有机总碳的mg/L表示的水样指标，除水样中N、S、P等元素未被测定以外，其它有机碳几乎全部被测定。

TOD：

基本上反映了总有机物含量的一个指标。

CODCr、CODMn与BOD5之间比较

一般而言

CODCr＞BODu＞BOD5＞CODMn

技术指标应用特点（评价废水的可生化性）：

BOD5/COD＞0.3废水宜采用生化处理；

BOD5/COD＜0.3废水中不可降解的有机物多，寻求其他处理途径

TOC与TOD

对含碳化合物

O2/C≈2.67即TOD≈2.67TOC

TOD/TOC≈2.67水样中主要是含碳有机物

TOD/TOC＞4.0水样中可能有较多的N、P

或S的有机物

TOD/TOC＜2.6水样中硝酸盐和亚硝酸盐

含量较大

十四、底质和活性污泥定义

底质是矿物、岩石、土壤的自然侵蚀产物，废（污）水排出物沉积及生物活动物质之间物理、化学反应等过程的产物。

指江、河、湖、库、海等水体底部表层沉积物质.

活性污泥：

是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称.

第四章、大气污染监测

环境空气：

指人群、植物、动物和建筑物所暴露的室外空气。

环境空气功能区分类

环境空气功能区分为二类：

一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的区域；二类区为居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区和农村地区。

一类区适用一级浓度限值，二类区适用二级浓度限值。

空气中污染物浓度表示方法

（一）污染物浓度表示方法

（1）单位体积质量浓度Cm（mg/m3或μg/m3）对任何状态的污染物都适用。

（2）体积比浓度CV（mL/m3或L/m3；ppm或ppb），仅适于气态或蒸汽态物质。

（二）气体体积换算

两种单位换算关系：

CV=22.4×Cm/M

把现场状态下的体积换算成标准状态下的体积:

Vo=Vt×273×P/（273+t）×101.325

习题1

已知处于100.30kPa、10℃状况下的空气中SO2的浓度为2×10-6（V/V），试换算成标准状况下以mg/m3为单位表示的浓度值。

解:

解得标准状态下体积为V=1.91ppm。

所以1.91=22.4*Cm/64

Cm=5.46mg/m3。

粒子状污染物

是分散在大气中的液体和固体颗粒。

粒径大小在0.01-100um之间，复杂的非均匀体系。

直径>10um为降尘

直径<10um为飘尘，又名气溶胶（雾，烟，尘）

布设采样点的原则和要求

1.覆盖全部监测区：

采样点应设在整个监测区域的高中低三种不同污染物浓度的地方

2.在污染源比较集中，主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多的采样点；上风向布设少量点作为对照

3.工业集中地区多取点，农村可少些；人口密度大的地区多取点，少的地区可少些

4.采样的周围应开阔，无局地污染源。

采样口水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于300。

交通密集区的采样点应设在距人行道边缘至少1.5m远处。

5.超标地区多取点，未超标地区少些

6.采样高度根据监测目的而定

采样站（点）布设方法

功能区布点法

多用于区域性的常规监测

（1）先将监测区域划分成工业区、商业区、居住区、工业和居住混合区、交通不同功能区

（2）再按功能区的地形、气象、人口密度、建筑密度等，在每个功能区设若干采样点

网格布点法

主导风向下风向占采样点60%单个网格应不大于2千米×2千米

同心圆布点法

适用于大污染源较集中的地区

扇形布点法

一般45度，＜90度，弧线上3-4个点，夹角一般10-20度

采样方法

1 .直接采样法

①被测组分浓度高

②分析方法灵敏度高

2.浓缩采样法

①被测组分浓度低

②分析方法灵敏度不够高

浓缩采样法

（1）溶液吸收法

（2）填充柱阻留法

（3）滤料阻留法

（4）低温冷凝法

（5）静电沉积法

（6）自然积集法

（7）扩散渗透法

（8）综合采样法

采样仪器

组成部分：

主要由收集器、流量计和采样动力三部分组成

例题

用甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2的日平均浓度。

甲醛缓冲溶液5ml，每隔4h采样一次，共采集6次，每次采30min，采样流量0.5L/min。

将6次气样的吸收液定容至50.00ml，取10.00ml用分光光度法测定并计算得SO2含量2.5ug。

已知某采样点的温度为27Ċ，大气压力为100KPa，求采样点大气在标准状态下SO2日平均质量浓度（用mg/m3表示）。

解：

设每次采集气体体积为：

V=30min×0.5L/min×6=90L

标准状况下体积为Vs，有

计算可知Vs=80.83L

则SO2日平均质量浓度：

[SO2]=[2.5μg×（50/10）×10-3/80.83×10-3]

=0.15mg/m3

习题3

用容积为20L的配气瓶进行常压配气，如果SO2原料气的纯度为50%（V/V），欲配制50mL/m3的SO2标准气，需要加入多少毫升原料气？

解：

光化学氧化学剂

总氧化剂：

是指大气中能氧化碘化钾析出碘的物质，主要包括臭氧、过氧乙酰硝酸酯和氮氧化物等。

光化学氧化剂：

指除去NOx以外的能氧化碘化钾的氧化剂，

二者的关系为：

光化学氧化剂=总氧化剂-0.269×氮氧化物

总烃及非甲烷烃

总碳氢化合物常以两种方法表示：

总烃（THC）：

包括甲烷在内的碳氢化合物。

非甲烷烃（NMHC）：

除甲烷以外的碳氢化合物。

大气降水采样方法

（1）每次降雨（雪）开始，立即将清洁的采样器放置在预定的采样点支架上，采集全过程雨（雪）。

（2）采样器应高于基础面1.2m以上。

（3）样品采集好后，应贴上标签，编好号，记录采样地点、日期、采样起止时间、雨量等。

烟尘浓度

等速采样法：

测定烟气、烟尘浓度必须采用等速采样法，即烟气进入采样嘴的速度应与采样点烟气流速相等，否则，过大、过小均会造成测定误差。

流动污染源监测

——汽车发动机污染物来源与排放量

污染物排放量

（1）怠速

当汽车处于怠速工况时，CO、HC排放量较多。

（2）匀速

HC排放量随发动机转速的升高很快下降；CO当转速增加时很快降低，至中速后变化不大；NOx的排放量有所增加。

（3）加速

加速时，会产生大量的Nox，CO、HC的排放量增加。

（4）减速

CO、HC生成量增加，但几乎无NOx排放。

第五章、固体废弃物

危险废物：

是指国家危险废物名录中所列的废物或者根据国务院环保行政主管部门规定的危险废物鉴别标准认定的具有危险性的废物。

危险废物用四点来定义鉴别：

1、引起或严重导致死亡率增加；

2、引起各种疾病的增加；

3、降低对疾病的抵抗力；

4、在处理、储存、运送、处置或其他管理不当时，对人体健康或环境会造成现实的或潜在的危害。

我国对有害特性的定义：

（1）急性毒性

（2）易燃性（3）腐蚀性

（4）反应性（5）放射性（6）浸出毒性

样品的制备

制样的目的是将原始试样制成满足实验室分析要求的分析试样，即数量缩减到几百克、组成均匀（能代表原始样品）、粒度细（易于分解）。

制样的步骤包括：

粉碎、过筛、混均、缩分。

渗沥水定义：

渗沥水是指从生活垃圾接触中渗出来的水溶液，它提取或溶出了垃圾组成中的物质。

第六章、土壤污染监测

土壤环境质量标准GB15618－1995

根据土壤应用功能和保护目标，划分为三类：

Ⅰ类主要适用于国家规定的自然保护区（原有背景重金属含量高的除外）、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土壤质量基本保持自然背景水平。

Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。

Ⅲ类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤（蔬菜地除外）。

土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。

三级土壤标准

一级标准为保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量的限制值。

二级标准为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值。

三级标准为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值。

Ⅰ类土壤环境质量执行一级标准；Ⅱ类执行二级标准；Ⅲ类土壤环境质量执行三级标准

项目（11个）：

pH值、镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍、六六六、DDT

布点方法

放射状布点法

适用于大气污染型土壤。

网格布点法

适用于地形平缓的地块。

农用化 图见课本276页图（e）和图（f）

学物质污染型土壤、土壤背景值调

查常用这种方法。

对于综合污染型土壤，还可以采

用两种以上布点方法相结合的方法。

农田土壤监测点布点原则与方法

A农田土壤监测点是指人类活动产生的污染物进入土壤并累积到一定程度引起或怀疑引起土壤环境质量恶化的土壤样点。

农田土壤环境质量监测主要是指土壤环境质量现状监测，如禁产区划分监测、污染事故调查监测、无公害农产品基地监测等。

布点原则应坚持“哪里有污染就在哪里布点”，即将监测点布设在已证实