第八章环境监测及环境质量评价Word文档格式.docx

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（4）为保护人类健康、保护环境，合理使用自然资源、制定环境法规、标准、规划等服务。

3．环境监测的分类：

根据环境监测的目的不同，可将其分为：

（1）监视性监测：

监视性监测是指对污染源排放和区域环境质量以及环境污染趋势进行的例行监测。

它是环境监测的主体，是环境综合整治和环境管理的基础。

监测的内容包括：

①污染源排放的监控。

即在工业、生活等污染源排放口设置自动监测仪器，或定期采样，测定有害物质的瞬间浓度，单位时间平均浓度和排放量，污染物形态等，并建立监测台帐及污染源档案，编制表报、判断排放标准执行情况和治理措施效果，为环境总量控制提供依据。

②区域环境的趋势监测。

定期、定点年复一年地测定大气、水体、土壤、生物等环境要素中已知污染物的形态浓度在时间和空间的分布状况，并调查或测定影响环境质量变化的气象、水文、地质、地理、社会生产、能源和人口情况，综合分析环境质量现状、问题和变化趋势，提出改善环境质量和实现环境目标的对策。

其发展方向是进一步扩大监视视野和增强监视功能，建立综合观测体系和国际合作监测网络，对多要素进行同步监测，并运用现代信息传递系统，使世界环境状况瞬间进入视野，实现对环境质量的有效控制。

污染趋势监测基本上是采用各种监测网（如水质监测网），在设置的测定点上长时间、年复一年不间断的收集数据，用以评价污染现状及变化趋势，以及环境改善所取得的进展等。

（2）研究性监测：

研究性监测是为研究环境质量，发展监测分析方法、监测技术和监测管理而进行的探索。

是推动环境监测和环境科学发展的基础性工作。

主要包括：

①研究环境质量。

如研究环境背景值，分析环境质量变化趋势，鉴定污染因素，验证污染物扩散模式，为制定环境标准提供依据，为环境科研提示方向，为预测预报环境质量服务。

②研究监测方法。

如研究布点、采样优化方法，环境分析标准分析方法，监测质量保证方法，研制标准物质，研究监测数据处理方法，提高数据信息化程度及其应用价值。

③研究环境监测手段。

主要是研制和鉴定采样与分析、在线监测与遥感遥测仪器，实现监测硬件系统标准化。

④研究和验证环境监测的管理方法。

如监测网络管理方法，优化网络布局，建立和验证监测站的最大空间覆盖面和最合理的监测频率的数学模型；

研究监测技术路线，确定监测的近期对策和远期目标；

研究信息传递技术、提供监测情报和数据库的运营技术等。

（3）特定目的监测（特例监测、应急监测）

这类监测多为严重污染发出警报，确定各种紧急情况下的污染程度和波及范围，以便污染造成危害之前采取措施。

主要内容包括：

①污染事故监测：

在发生污染事故时及时深入事故地点进行应急监测，确定污染物的种类、扩散方向、速度和污染程度及危害范围，查找污染发生的原因，为控制污染事故提供科学依据。

这类监测常采用流动监测（车、船等）、简易监测、低空航测、遥感等手段。

②纠纷仲裁监测

主要针对污染事故纠纷、环境执法过程中所产生的矛盾进行监测，提供公证数据。

仲裁监测应由国家指定的具有质量认证资质的部门进行，以提供具有法律效力的数据，供执法部门仲裁。

③考核验证监测

包括人员考核、方法验证、新建项目的环境考核评价、排污许可证制度考核监测、项目验收监测、污染治理项目竣工时的验收监测。

④咨询服务监测

为政府部门、科研机构、生产单位所提供的服务性监测。

为国家政府部门制订环境保护法规、标准、规划提供基础数据和手段。

如建设新企业应进行环境影响评价时，需要按评价要求进行监测。

二、环境监测的内容

环境监测的过程一般为接受任务，现场调查和收集资料，监测计划设计，优化布点，样品采集，样品运输和保存，样品的预处理，分析测试，数据处理，综合评价等。

根据监测对象不同，可分为如下几类：

1.大气环境监测

清洁的空气是人类和生物赖以生存的环境要素之一，随着工业及交通的发展，大量有害物质如粉尘、二氧化硫、一氧化碳、碳氢化合物等排放到空气中。

当这些有害物质浓度超过大气的环境容量时，就会破换大气环境、对人体健康和动植物产生危害，也会腐蚀各种建筑物和材料，这种情况即空气污染。

大气环境监测就是通过对大气中污染物质进行定期或连续的监测，判断是否符合《环境空气质量标准》或环境规划的要求，为空气质量状况评价、研究大气中污染物迁移、转化和治理提供依据。

大气中的主要污染物有二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳以及颗粒污染物等。

各种污染物监测方法如下：

（1）二氧化硫测定

二氧化硫是最常见的硫氧化物，大气主要污染物之一。

许多工业过程中也会产生二氧化硫。

由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃烧时也会生成二氧化硫。

当二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸（酸雨的主要成分）。

二氧化硫是无色气体，有强烈刺激性气味，能通过呼吸道进入气管，对局部组织产生刺激和腐蚀作用，是诱发支气管炎等疾病的原因之一。

二氧化硫与空气中的烟尘有协同作用，可加重对呼吸道粘膜的损害，使呼吸道疾病发病率增高。

测定空气中的二氧化硫常用的方法有分光光度法、紫外荧光法、电导法、库仑滴定法、气相色谱法等。

其中紫外荧光法和电导法主要用于自动监测。

分光光度法是采用四氯汞钾、甲醛缓冲溶液等吸收液吸收二氧化硫气体，再与络合剂反应生成紫红色的络合物，可用分光光度法进行定量分析测定。

现颁布的大气质量分析方法标准，共规定了两个大气中二氧化硫含量的测定方法，即四氯汞盐-盐酸副玫瑰苯胺比色法（GB/T8970—1988）和甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法（GB/T15262—1994）。

①四氯汞盐-盐酸副玫瑰苯胺比色法

空气中的二氧化硫被四氯汞钾溶液吸收后，生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物，该络合物与甲醛及盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫红色络合物，其颜色深浅与吸收液中二氧化硫的含量成正比，用分光光度法在575nm处进行测定。

使用这种方法测定时需要注意的是显色反应受温度、酸度、显色时间影响较大，监测时标准溶液和试样溶液操作条件应保持一致，另外，氮氧化物、臭氧及锰、铁、铬等离子对测定有干扰，采样后放置片刻可使臭氧自行分解，加入磷酸和乙二胺四乙酸二钠盐可减小或消除某些金属离子的干扰。

该方法是国内外广泛采用的测定空气中二氧化硫的标准方法，具有灵敏度高、选择性好等优点，但缺点是吸收液毒性较大。

②甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法

空气中的二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟基甲基磺酸加成化合物，加入氢氧化钠使加成化合物分解，释放出二氧化硫与盐酸副玫瑰苯胺反应，生成紫红色络合物，用分光光度法在577nm处进行测定。

用甲醛缓冲液吸收-副玫瑰苯胺分光光度法测定二氧化硫，其优点是避免使用毒性大的四氯汞钾吸收液。

该方法在灵敏度、准确度方面均可与使用四氯汞钾吸收液的方法相媲美，样品采集后相当稳定，但操作条件要求较严格。

③钍试剂分光光度法

空气中的二氧化硫用过氧化氢溶液吸收并氧化为硫酸。

SO42-与定量加入的过量高氯酸钡反应，生成硫酸钡沉淀，剩余钡离子与钍试剂作用生成钍试剂-钡络合物（紫红色）。

根据颜色深浅，用分光光度法间接进行定量测定。

该方法也是国际标准化组织（ISO）推荐的测定二氧化硫标准方法。

它所用的吸收液无毒，采集样品后稳定，但灵敏度较低，所需气体样品体积大，适合测定二氧化硫日平均浓度。

（2）氮氧化物测定

大气中氮氧化物的主要成分为一氧化氮和二氧化氮。

一氧化氮在大气中可逐渐氧化成二氧化氮。

大气中的氮氧化物污染物的主要来源是：

石化燃料的高温燃烧；

硝酸和硫酸制造工业、氮肥工厂、硝化工艺、硝酸处理或熔解金属、硝酸盐的熔炼等工艺过程中排放的废气；

城市汽车尾气等。

当氮氧化物与碳氢化合物共存于大气中时，经阳光紫外线照射，发生光化学反应，生成光化学烟雾。

二氧化氮使植物枯黄。

一氧化氮毒性不大，只有轻度刺激性，高浓度时可引起变性血红蛋白的形成和中枢神经系统的轻度障碍等。

大气中氮氧化物和二氧化氮的检测方法有分光光度法、化学发光法及原电池库仑滴定法等。

环境空气质量标准（GB3095—1996）指定环境空气中二氧化氮和氮氧化物检测的方法标准为二氧化氮的测定Saltzman法（GB/T15435-1995）和氮氧化物的测定Saltzman法（GB/T15436-1995）。

二者均为分光光度法。

①盐酸萘乙二胺分光光度法

用对氨基苯磺酸、无水乙酸和盐酸萘乙二胺配制成吸收液采样，空气中的二氧化氮与吸收液中的对氨基苯磺酸进行重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色的偶氮染料，其颜色深浅与气样中二氧化氮的含量成正比，于波长540～545nm之间，测定吸光度，进行定量分析。

②酸性高锰酸钾溶液氧化法

采样时取两支内装吸收液的多孔玻板吸收瓶和一支内装酸性高锰酸钾的氧化瓶，按吸收瓶—氧化瓶—吸收瓶的顺序连接。

当空气通过吸收瓶时，二氧化氮被串联的第一支吸收瓶中的吸收液吸收生成玫瑰红色的偶氮染料。

空气中的一氧化氮不与第一支吸收瓶中的吸收液反应，进入串联在两支吸收瓶中间的氧化瓶内，被氧化瓶内的酸性高锰酸钾溶液氧化为二氧化氮，然后进入第二支吸收瓶中，被吸收液吸收生成玫瑰红色偶氮染料，于波长540～545nm之间处测定两支吸收瓶中吸收液的吸光度。

③三氧化铬-石英砂氧化法

将装有三氧化铬-石英砂的双球氧化管用硅橡胶管连接在吸收瓶前面。

空气中的一氧化氮被三氧化铬氧化为二氧化氮，再进入吸收瓶，二氧化氮与吸收液中的对氨基苯磺酸进行重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料，于波长540～545nm之间处测定吸光度。

（3）一氧化碳

一氧化碳是大气中的主要污染物质之一，一氧化碳的主要来源是炼焦、炼钢、炼铁、炼油、汽车尾气及家庭用煤的不完全燃烧产物等。

CO是无色无臭的气体，是一种窒息性的有毒气体，由于CO和血液中有输氧能力的血红蛋白的亲和力比氧气和血红蛋白的亲和力大200～300倍，因而能很快和血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白，使血液的输氧能力大大降低，导致心脏、头脑等重要器官严重缺氧。

大气中CO的测定方法有非色散红外吸收法、气相色谱法、定电位电解法、间接冷原子吸收法等。

我国颁布的空气质量CO测定的方法标准为非色散红外吸收法（GB9801—1988）。

①非色散红外法是通过一氧化碳对红外光的特征吸收进行定量分析。

其依据是一氧化碳对特征波长的吸收强度与一氧化碳的浓度之间的关系遵守朗伯-比尔定律，故可根据吸光度测定CO的浓度。

②气相色谱法

气相色谱法的原理是基于不同物质在相对运动的两相中具有不同的分配系数，当这些物质随流动相移动时，就在两相之间进行反复多次分配，使原来分配系数只有微小差异的各组分得到很好的分离，依次送入检测器测定达到分离、分析各组分的目的。

大气中CO、CO2、和CH4经TDX—01碳分子筛柱分离后，于氢气流中在镍催化剂（360±

10℃）作用下，CO、CO2转化为CH4，然后用氢火焰离子化检测器分别测定上述三种物质，出峰顺序为：

CO、CH4、CO2。

先用气样测校正值：

然后测定气样

（4）臭氧的测定

臭氧是大气中的重要微量气体成分之一，90%的臭氧集中于平流层中，是地球大气中能有效吸收太阳紫外辐射的重要气体。

但是在低层大气中（对流层），臭氧是氧化性光化学烟雾的主要参与者。

在紫外线的作用下，大气中的烃类、NOx和氧化剂之间发生一系列光化学反应，生成光化学烟雾。

大气中O3的测定方法有分光光度法、化学发光法、紫外光度法等。

我国颁布的空气质量O3测定的方法标准为靛蓝二磺酸钠分光光度法（GB/T15437—1995）和紫外光度法（GB／T15438—1995）。

①靛蓝二磺酸钠分光光度法

空气中的臭氧，在磷酸盐缓冲溶液存在下，与吸收液中蓝色的靛蓝二磺酸钠（C16H18Na2O8S2，简称IDS）等摩尔反应，褪色生成靛红二磺酸钠。

在610nm处测量吸光度。

该方法适用于测量环境中高含量的臭氧，当采样体积为5~30L时，测定质量浓度范围为0.030~1.200mg/m3。

二氧化氮产生正干扰；

空气中二氧化硫、硫化氢、过氧乙酰硝酸酯（PAN）和氟化氢的浓度分别高于750μg／m3、110μg／m3、1800μg／m3和2.5μg／m3时，产生负干扰。

②硼酸碘化钾分光光度法

用含有硫代硫酸钠的硼酸碘化钾溶液作吸收液采样，空气中的O3等氧化剂氧化碘离子为碘分子，而碘分子又立即被硫代硫酸钠还原，剩余硫代硫酸钠加入过量碘标准溶液氧化，剩余碘于352nm处以水为参比测定吸光度。

③紫外光度法

臭氧分子由三个氧原子组成。

根据臭氧对254nm波长的紫外光有特征吸收，且吸收程度与臭氧浓度之间的关系符合朗伯—比尔定律进行定量分析。

采用紫外臭氧分析仪的光源可以产生254nm的紫外单色光，光辐射穿过吸收池被检测器接收。

空气样品以恒定的流速进入仪器的气路系统，样品空气通过颗粒物过滤器滤去对臭氧测定有干扰的颗粒物。

样品空气通过臭氧去除器可生成不含臭氧的零空气，零空气通过吸收池后被光检测器检测的光强度为I0，而不经过臭氧去除器的含臭氧样品气体通过吸收池时被光检测器检测的光强度为I，经数据处理器根据I/I0计算出气样中臭氧浓度，直接显示和记录消除背景干扰后的测定结果。

（5）空气中颗粒物的测定

①空气中总悬浮颗粒物（TSP）的测定

总悬浮颗粒物（TSP）是指飘浮在空气中的固体和液体颗粒物的总称，其粒径范围为0.1～100μm。

监测方法采用重量法。

重量法即通过具有一定切割特征的采样器，以恒速抽取一定体积的空气，空气中粒径大于100μm的颗粒被除去，小于100μm的悬浮颗粒物被截留在已恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜质量之差及气体采样体积，计算TSP的质量浓度。

滤膜经处理后，可进行组分分析。

②可吸入颗粒物（PM10）的测定

一般将空气动力学当量直径≤10μm的颗粒物称为可吸入颗粒物，简称PM10。

监测PM10的方法与TSP相似，采用重量法。

气体首先进入采样器附带的10μm以上颗粒物切割器，将采样气体中粒径大于10μm以上的微粒分离出去。

小于这一粒径的微粒随气流经分离器的出口被阻留在已恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差及采样体积，计算可吸入颗粒物的浓度（mg／m3）。

2.水环境监测

水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。

监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水（江、河、湖、海和地下水）及各种各样的工业排水等。

主要监测项目可分为两大类：

一类是反映水质状况的综合指标，如温度、色度、浊度、pH值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生化需氧量等；

另一类是一些有毒物质，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。

（1）水质状况综合指标的测定

①水温

水的理化性质、pH值、水中溶解氧的浓度、水生生物和微生物的活动等都与水温的变化有关。

水温应在现场测定，常用测量水温的仪器有水温计。

水温计是安装于金属半圆槽壳内的水银温度表，下端连接一金属储水杯，温度计位于金属杯的中央，顶端的槽壳带一环，环上拴一定长度的绳子。

测定水温时，将温度计插入水中，感温5分钟后，提出水面并读数。

这种方法适用于测量水的表层温度，深层水温计的储水杯较大，上有上下活动门，放入水中和提升是自动开启和关闭，使水桶装满水样。

②pH值

pH值表示水的酸碱度，天然水的pH值在6～9之间，当水体受到污染后，酸碱度可能会发生变化。

测量水体的pH值可以用pH试纸（粗略测量），比色法和电位法。

比色法是基于各种酸碱指示剂在不同pH值的水中显不同颜色，根据指示剂的变色范围，用已知pH值的缓冲溶液加入指示剂，配制成一系列的标准溶液，再将相同的指示剂加入到待测水样中，与标准溶液比较得到水样的pH值；

电位法是以pH玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，将二者与被测液组成原电池，根据电池电动势得出水样的pH值。

③溶解氧

水中的溶解氧（dissolvedoxygen）是指溶解在水中的分子态氧，简称DO。

水中溶解氧的含量与大气压、水温和水质有密切的关系。

在20℃、100kPa下，纯水里大约溶解氧9mg/L。

有些有机化合物在好氧菌作用下发生生物降解，要消耗水里的溶解氧。

水里的溶解氧由于空气里氧气的溶入及绿色水生植物的光合作用会不断得到补充。

但当水体受到有机物污染，耗氧严重，溶解氧得不到及时补充，水体中的厌氧菌就会很快繁殖，有机物因腐败而使水体变黑、发臭。

溶解氧值是评价水体水质指标之一。

水里的溶解氧被消耗，要恢复到初始状态，所需时间短，说明该水体的自净能力强，否则说明水体污染严重，自净能力弱。

常用的水中溶解氧的测定方法有碘量法和溶解氧仪。

碘量法是在水中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰，生成四价锰的氢氧化物棕色沉淀。

加酸后，氢氧化物沉淀溶解，并与碘离子反应而释放出游离碘。

以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘，据滴定溶液消耗量计算溶解氧含量。

溶解氧仪是一种稳定可靠、操作简单方便（可单手操作）的仪器，适合各行业水溶液中氧浓度（mg/L或ppm）和氧的饱和百分含量（%）及被测介质的温度（T）的测量，标配进口氧电极，采用极谱法测量，无需更换氧膜。

适用于测量0.0～20.0mg/L范围内的溶解氧。

④浊度

浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。

水中的悬浮物一般是泥土、砂粒、微细的有机物和无机物、浮游生物、微生物和胶体物质等。

水的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关，而且与它们的大小、形状及对光的散射特性等有关。

浊度可用目视比浊法或浊度仪法进行测定。

浊度仪是通过测定水样对一定波长光的透射或散射强度而实现浊度测定的专用仪器，有透射光式浊度仪、散射光式浊度仪和透射光-散射光式浊度仪。

散射光式浊度仪的测定原理基于：

浊度仪发出光线，使之穿过一段样品，并从与入射光呈90°

的方向上检测散射光，散射光强度与水样浊度成正比。

浊度仪既适用于野外和实验室内的测量，也适用于全天候的连续监测。

⑤色度

色度是水质的外观指标，纯水无色透明，天然水中含有泥土、有机质、无机矿物质、浮游生物等，往往呈现一定的颜色。

工业废水含有染料、生物色素、有色悬浮物等，是环境水体着色的主要来源。

有颜色的水减弱水的透光性，影响水生生物生长和观赏的价值，而且还含有有危害性的化学物质。

色度的测定方法有铂钴比色法和稀释倍数法。

钴比色法是用氯铂酸钾和氯化钴配制颜色标准溶液，与被测样品进行目视比较，以测定样品的颜色强度，即色度。

稀释倍数法首先用文字描述水样的颜色种类和深浅程度，如深蓝色、棕黄色、暗黑色等，然后将水样用光学纯水稀释至用目视比较与光学纯水相比刚好看不见颜色时的稀释倍数作为表达颜色的强度，单位为倍。

⑥悬浮物

悬浮物（suspendedsolids）指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。

水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一。

水中的悬浮物测定指水样通过孔径为0.45μm的滤膜，截留在滤膜上并于103～105℃烘干至恒重的物质。

测量时量取充分混合均匀的试样100mL抽吸过滤。

使水分全部通过滤膜。

再以每次10mL蒸馏水连续洗涤三次，继续吸滤以除去痕量水分。

停止吸滤后，仔细取出载有悬浮物的滤膜放在原恒重的称量瓶里，移入烘箱中于103～105℃下烘干一小时后移入干燥器中，使冷却到室温，称其重量，即可计算水质中悬浮物的量。

（2）水中重金属污染物的测定

①汞

汞及其化合物属于剧毒物质，天然水含汞极少，水中汞污染的主要来源是贵金属冶炼、农药、军工等工业废水。

汞的测定方法主要有双硫腙法、EDTA滴定法、冷原子吸收法、冷原子荧光法等。

常用冷原子吸收法，基于汞原子蒸气对波长253.7nm的紫外光具有选择性吸收，在一定浓度下，吸光度与浓度成正比，测量吸光度，计算试样中汞的含量。

②镉

镉是能在人体中蓄积、损害肾脏的一种金属。

水中镉的主要污染源有电镀、冶金、采矿的行业排放的污水。

常用的镉的测定方法是原子吸收分光光度法，根据基态镉原子蒸气对该元素特征谱线的选择性吸收，采用镉空心阴极灯发射的特征谱线，穿越被测水样中经原子化后产生的镉原子蒸气，产生特征吸收，吸光度与镉原子浓度成正比，测量吸光度确定试样中镉的浓度。

这种方法同样适用于测定水中其它重金属，如铜、锌、铅、铬等，测定不同金属时，采用相应元素的空心阴极灯。

（3）水中非金属无机物的测定

①氨氮

水中的氨氮是指以游离氨（NH3）和离子态氨（NH4+）形式存在的氮，两者的组成比取决于水的pH。

氨氮的测定方法，常用纳氏试剂分光光度法、蒸馏-酸滴定法和电极法等。

纳氏试剂分光光度法是利用碘化汞和碘化钾的强碱性溶液与氨反应生成黄棕色胶态化合物，其颜色深浅与氨氮含量成正比，通常可在波长410—425nm范围内测其吸光度，计算其含量。

该方法可适用于地面水、地下水、工业废水和生活污水中氨氮的测定，具有操作简便、灵敏度高等特点。

氨氮含量较高时，可采用蒸馏-酸滴定法。

②总磷

水中总磷的测定可以根据水质分析规定方法进行，水中的含磷化合物,在过硫酸钾的作用下,转变为正磷酸盐。

正磷酸盐在酸性介质中,可同钼酸铵和酒石酸锑氧钾反应,生成磷钼杂多酸，再被抗坏血酸还原,生成蓝色络合物磷钼蓝。

在700nm波长下,测定样品的吸光度。

从用同样方法处理的校准曲线上,查出水样含磷量,计算总磷浓度,用〈P,mg/L〉表示。

本法最低检出浓度为0.01mg/L。

（4）有机化合物

①化学需氧量（chemicaloxygendemand，COD）

化学需