环境监测新技术.ppt
环境监测,第七章 环境监测新技术,第一部分 在线自动监测系统,在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核，运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通信网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。,主页,退出,后退,上一页,下一页,目录,一 空气自动监测系统,二 水质自动监测系统,三 水质在线自动分析仪器的分析方法,一 空气自动监测系统,（一）、空气自动监测系统的构成,环境空气质量自动监测系统是由监测子站、中心计算机室、质量保证实验室和系统支持实验室等部分组成，如图1所示。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（二）、各部分主要任务,监测子部的主要任务：对环境空气质量和气象状况进行边连续自动监测；采集、处理和存储监测数据；按中心计算机指令定时或随时向中心计算机传输监测数据和设备 工作状态信息。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,中心计算机室的主要任务：,通过有线或无线通信设备收集各子部的监测数据和设备工作状态信息，并对所收取的监测数据进行判别、检查和存储；对采集的的监测数据进行统计处理分析；对监测子站的监测仪器进行远程诊断和校准。,质量保证实验室的主要任务：,对系统所用监测设备进行标定、校准和审核；对检修后的仪器设备进行校准和主要技术指标的运行老核；制定和落实系统有关监测质量控制的措施。,系统支持实验室的主要任务：,根据仪器设备的运行要求，对系统仪器设备进行日常保养、维护；及时对发生故障的仪器设备进行检修、更换。,（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法,1、二氧化硫监测仪二氧化硫在线自动分析仪的主要技术原理有：（1）溶液电导法（EC）：其原理是利用酸性过氧化氢溶液吸收空气中的SO2，由测定溶液电导率的变化求出空气中SO2的含量。（2）动态库仑法：通常采用三电极态库仑滴定法，一对Pt电极，外加一个恒电流，当SO2气进入库仑时由于SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr,破坏了电极反应平衡，阴极电流降低，降低的部分从第三个活性炭参考电极流出，由测定参考电极电流即可求出与之成正比例的SO2含量。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法,1、二氧化硫监测仪（3）色谱火焰光度法（FPD）：空气中的硫化物进入富氢火焰时，在还原焰中形成的硫原子结合成激发状态的硫分子，当它返回到基态发射出光子，用光电倍增管经一窄带滤光片接收总硫的特征光谱即可求出空气中的总硫含量。（4）紫外荧光法：二氧化硫分子吸收紫外光转化成激发态，当它回到基态时，放射出荧光，荧光强度与二氧化硫浓度成正比。用光电倍增管接受荧光，并转化为电信号，经过放大器输出，即可测定出二氧化硫浓度。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法,2、氮氧化物监测仪氮氧化物在线自动分析仪的主要技术原理有：（1）比色法：将空气中的NO转换成NO2，与Saltzman试剂反应生成偶氮染料再进行比色测定。（2）化学发光法：其检测原理是基于一氧化氮与臭氧发生化学反应时，产生激发态的二氧化氮分子，激发态的二氧化氮分子回到基态时发出光。发出的光强与一氧化氮的浓度成正比关系。通过检测发光强度进行一氧化氮浓度的检测。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法,3、一氧化碳连续监测仪 一氧化碳在线自动分析仪的主要技术原理为非色散红外光谱法（NDIR），这是监测CO最常见的方法，利用CO对红外线的特征吸收来测定CO的浓度。由炽热金属丝辐射出红外线，不经分光直接照射到参比池及测定池，两池之间的红外吸收差由薄膜微音式检测器检出，该检测器利用光声效应吸收差在膜的两端形成压力差，此压差改变了电容器极间距离从而产生充放电电流，测此电流即可求出CO浓度。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法,4、飘尘监测仪 可吸入颗粒物（飘尘）在线自动分析仪的主要技术原理有：（1）光学法：对空气中粒度中0.110m范围的飘尘浓度的测定，可根据微粒的光学效应采用各种光学方法。（2）压电晶体差频法：传感器由一对完全相同的石英晶片及振荡器组成，一片晶片作参比，另一片作测量用。石英片位于采样室内由振荡器振荡获得一定的谐振频率，当飘尘微粒通过采样室时，由于被高压静电针放电电离，成为带负电的微粒，沉积于测量晶片的表面，从而使振动频率降低，由测得频率的变化，即可求得飘尘的浓度。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法,4、飘尘监测仪（3）射线吸收法：将射线通过特定物质后，其强度衰减程度与所透过的物质质量有关，而与物质的物理、化学性质无关。通过测清洁带（未采尘）和采尘滤带（已采尘）对射线吸收程度的差异来测定采尘量。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（四）、空气在线自动监测系统主要监测项目,空气在线自动监测系统子站监测项目分为两类：一类是温度、湿度、大气压、风速、风向及日照量等气象参数，另一类是二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、可吸入颗粒物、臭氧、总碳氢化合物、甲烷烃、非甲烷轻等污染参数。随子站代表的功能区和所在位置不同，选择的监测参数也有差异。我国环境监测技术规范规定，空气自动监测系统的监测站分为类测点和类测点。类测点数据按要求进国家数据库，类测点数据由各省市管理。类测点测定温度、湿度、大气压、风向、风速五项气象参数和表8-1中的污染参数。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（四）、空气在线自动监测系统主要监测项目,类测点的测定项目可根据具体情况确定。污染源监测子站主要监控固定源排放烟气中二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物浓度及其排放总量和烟气排放量等。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,二 水质自动监测系统,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,想想水质自动监测系统应该具有什么功能？这些功能应该由哪些仪器来支持？,一套完整的水质自动监测系统能连续、及时、准确地监测目标水域的水质及其变化状况。中心控制室可随时取得各子站的实时监测数据，统计、处理监测数据，可打印输出日、周、月、季、年平均数据以及日、周、月、季、年最大值、最小值等各种监测、统计报告及图表（棒状图、曲线图、多轨迹图、对比图等），并可输入中心数据库或上网。收集并可长期存储指定的监测数据及各种运行资料、环境资料备检索。系统具有监测项目超标及子站状态信号显示、报警功能，自动运行，停电保护、来电自动恢复功能，维护检修状态测试，便于例行维修和应急故障处理等功能。,二 水质自动监测系统,实施水质自动监测，可以实现:1)水质的实时连续监测和远程监控;2)及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况;3)预警预报重大或流域性水质污染事故;4)解决跨行政区域的水污染事故纠纷;5)监督总量控制制度落实情况、排放达标情况等目的。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,二 水质自动监测系统,1、水质自动监测系统的构成,水质监测系统由一个中心监测站和若干个固定监测子站组成，如图所示。中心站通过卫星和电话拨号两种通讯方式实现对各子站的实时监视、远程控制及数据传输功能；托管站也可以通过电话拨号方式实现对所托管子站的实时监视、远程控制及数据传输功能；其他经授权的相关部门可通过电话拨号方式实现对相关子站的实时监视和数据传输功能。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,1污水处理场,1-污水处理场；2-污水处理场监测站；3-污染源监测站；4-河川监测站；5-数据处理装置、磁盘磁带装置；6-通信装置；7-输入输出打字机；8-CRI；9通信打字机；10操作台；11显示盘；12行式打字机；13绘图机；14数据传送装置,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（1）由一台或多台小型的多参数水质自动分析仪（如：常规五参数分析仪）组成的子站（多台组合可用于测量不同水深的水质）。其特点是仪器可直接放于水中测量，系统构成灵活方便。（2）固定式子站：为较传统的系统组成方式。其特点是监测项目的选择范围宽。（3）流动式子站：一种为固定式子站仪器设备全部装于一辆拖车(监测小屋)上，可根据需要迁移场所，也可认为是半固定式子站。其特点是组成成本较高。,2、水质自动监测系统的构成,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,3、水质自动监测的技术关键,（1）采水单元：包括供水、管路、供电及安装结构部分。在设计上必须对各种气候、地形、水位变化及水中泥沙等提出相应解决措施，能够自动连续地与整个系统同步工作，向系统提供可靠、有效水样。（2）配水单位：包括水样预处理装置、自动清洗装置及辅助部分。配水单元直接向自动监测仪器供水，具有在线除泥沙和在线过滤、手动和自动管道反冲洗和除藻装置。其水质、水压和水量应满足自动监测仪器的需要。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,3、水质自动监测的技术关键,（3）分析单元：由一系列水质自动分析和测量仪器组成，包括：水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指数、总有机碳、总氮、总磷、硝酸盐、磷酸盐、氰化物、氟化物、氯化物、酚类、油类、金属离子、水位计、流量（流速、流向）计及自动采样器等组成。（4）控制单元：包括系统控制柜和系统控制软件，数据采集、处理与存储及其应用软件，有线通信和卫星通信设备。（5）子站站房及配套设施：包括站房主体和配套设施。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,三 水质在线自动分析仪器的分析方法,水质自动监测仪器仍在发展之中，比较成熟的常规监测项目有：水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、氧化还原电位、流速和水位等。常用的监测项目有：COD、高锰酸盐指数、TOC、氨氮、总氮、总磷。其他还有：氟化物、氯化物、硝酸盐、亚硝酸盐、氰化物、硫酸盐、磷酸盐、活性氯、TOD、BOD、UV、油类、酚、叶绿素、金属离子等。目前的自动分析仪一般具有如下功能：自动量程转换，遥控、标准输出接口和数字显示，自动清洗，状态自检和报警功能，干运转和断电保护、来电自动恢复，COD、氨氮、TOC、总磷、总氮等仪器具有自动标定校正功能。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（一）常规五参数分析仪 常规五参数分析仪经常采用流通式多传感测量池结构，无零点漂移，无需基线校正，具有一体化生物清洗及压缩空气清洗装置。常规五参数的测量原理分别为：水温为温度传感器，pH为玻璃或锑电极法，DO为金银膜电极法，电导率为电极法，浊度为光学法。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（二）化学需氧量（COD）分析仪 COD在线自动分析仪的主要技术原理有六种：重铬酸钾消解光度测量法；重铬酸钾消解库仑滴定法；重铬酸钾消解氧化还原滴定法；UV计（254nm）；氢氧基及臭氧（混合氧化剂）氧化电化学测量法；臭氧氧化电化学测量法。（三）高锰酸盐指数分析仪 高锰酸盐指数在线自动分析的主要技术原理有三种：高锰酸盐氧化化学测量法；高锰酸盐氧化电流/电位滴定法；UV计法（与在线COD仪类似）。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（四）总有机碳（TOC）分析仪 TOC自动分析仪在欧、美、日本和澳大利亚等地的应用较广泛，其主要技术原理有五种：（催化）燃烧氧化非色散红外色谱法（NDIR法）；UV催化过硫酸盐氧化NDIR法；UV过硫酸盐氧化离子选择电极法计法；加热过硫酸盐氧化NDIR法；UVTOC分析计法。（五）氨氮和总氮分析仪 氨氮在线自动分析仪的技术原理主要有三种：氨气敏电极电位法（pH电极法）；分光光度法；傅立叶变换光谱法。在线氨氮仪等需要连续和间断测量方式，在经过在线过滤装置后，水样测定值相对偏差较大。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（六）磷酸盐和总磷分析仪 磷酸盐自动分析仪主要的技术原理为光度法。总磷在线自动分析仪的主要技术原理有：过硫酸盐消解光度法；紫外线照射钼催化加热消解，分光光度法。,主页,目录,上一页,下一页,后退,退出,（七）其他在线分析仪器TOD自动分析仪：技术原理一般为燃烧氧化电极法。油类自动分析仪：技术原理一般为荧光光度法。酚类自动分析仪：技术原理一般为比色法。UV自动分析仪：技术原理为比色法。硝酸盐和氰化物自动分析仪：技术原理主要有离子 选择电极法；光度法。氟化物和氯化物自动分析仪：技术原理一般为离子选择电极法。,主页,目录,上一页,下一页,后退,第二节 应急监测,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,突发性环境污染事故是威胁人类健康的重要因素，其危害制约着生态平衡及经济、社会的发展。,一 突发性环境污染事故及其 类型与特征,二 突发性环境污染事故的应急监测,应急监测,下一页,退 出,突发环境事件指突然发生，造成或者可能造成重大人员伤亡、重大财产损失和对全国或者某一地区的经济社会稳定、政治安定构成重大威胁和损害，有重大社会影响的涉及公共安全的环境事件。1993年至2004年，全国共发生环境污染事故21152次，其中重大事故566次，特大事故374次。,一 突发性环境污染事故及其类型与特征,主 页,目 录,上一页,后 退,应急监测,一 突发性环境污染事故及其类型与特征,（一）、突发性环境污染事故的类型 按照突发事件严重性和紧急程度，突发环境事件分为：1 核污染事故 核污染事故是指核电厂发生火灾，核反应器爆炸，反应堆冷却系统破裂，放射化学实验室发生化学爆炸，核物质容器破裂、爆炸放出的放射性物质以及放射源丢失于环境中等，对人体造成不同程度的辐射伤害与环境破坏的事故。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,应急监测,2、剧毒农药和有毒化学品的泄漏、扩散污染事故 有机磷农药、有机氮农药及有毒化学品因贮存不当或翻车、翻船造成贮罐泄漏，以及液氯、HCl、HF、光气、芥子气、沙林毒剂、H2S、PH3、AsH3等保管不当引起泄漏排放时极易发生污染事故，这些物质一旦泄漏扩散不仅引起空气、水体、土壤等严重污染，甚至还会致人畜死亡。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,应急监测,3、易燃易爆物的泄漏污染事故 由煤气、瓦斯气体、石油液化气、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、苯、甲苯等易挥发性有机溶剂泄漏而引起的环境污染事故。这类事故不仅污染空气、地表水、地下水和土壤，而且这些气体浓度达到爆炸极限后极易发生爆炸。另外，一些垃圾固体废物因堆放、处置不当，也会发生爆炸事故。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,应急监测,4、溢油事故 溢油事故可能是由油田或海上采油平台出现井喷、油轮触礁、油轮与其他船只相撞而发生的。据统计，在所有海洋石油污染中，与运输活动有关的约占50%，而在此50%之中，约30%与泄漏和事故有关。这类事故所造成的污染，严重破坏了海洋生态，使鱼类、海鸟死亡，往往还引起燃烧、爆炸。由于炼油厂、油库、油车漏油而引起的油污染也时有发生。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,应急监测,5、非正常大量排放废水造成的污染事故 是指当含有大量耗氧物质的城市污水或尾矿废水因垮坝突然泻入水体，致使某一河段、某一区域或流域水体质量急剧恶化的环境污染事故。这类事故一旦发生，致使鱼虾窒息死亡、水体发黑发臭给水产养殖业造成重大损失。同时还给居民饮水、工业用水造成困难。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,（二）、突发性环境污染事故的特征 突发性环境污染事故主要有以下特征：1、形式的多样性2、发生的突然性3、危害的严重性4、危害的持续性5、危害的累积性6、处理处置的艰巨性,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,（二）、突发性环境污染事故的处理与处置主要包括以下主要内容：（1）对受危害人员的救治；（2）切断污染源、隔离污染区、防止污染扩散；（3）减轻或消除污染物的危害；（4）消除污染物及善后处理；（5）通报事故情况，对可能造成影响的区域发出预警通报。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,二、突发性环境污染事故的应急监测 突发性环境污染事故应急监测，是环境监测人员在事故现场，用小型、便携、简易、快速检测仪器或装置，在尽可能短的时间内对下述内容进行监测、分析、研究和判断的过程：（1）污染物质的种类；（2）污染物质的浓度；（3）污染的范围及其可能的危害。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,（一）、应急监测的主要内容、作用与要求 现场应急监测的作用包括以下几个方面：（1）对事故特征予以表征：能迅速提供污染事故的初步分析结果，如污染物的释放量、形态及浓度，估计向环境扩散的速率、受污染的区域和范围、有无叠加作用、降解速率以及污染物的特点（包括毒性、挥发性、残留性）等。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,（2）为制定处置措施快速提供必要的信息：能迅速提出适当的应急处理处置措施，或者能为决策者及有关方面提供充分的信息，以确保对事故做出迅速有效的应急反应，将事故的有害影响降至最低程度。为此，必须保证所提供的监测数据及其他信息的高度准确和可靠。有关鉴定和判断污染事故严重程度的数据质量尤为重要。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,（3）连续、实时地监测事故的发展态势：这对于评估事故对公众和环境卫生的影响以及整个受影响地区产生的后果随时间的变化，对于污染事故的有效处理是非常重要的。这是因为在特定形势下的情况变化，必须对原拟定要采取的措施进行实时的修正。（4）为实验室分析提供第一信息源：有时要确切地弄清楚事故所涉及的是何种化学物质是很困难的，此时现场监测设备往往是不够用的，但根据现场测试结果，可为进一步的实验室分析提供许多有用的第一信息源，如正确的采样地点、采样范围、采样方法、采样数量及分析方法等。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,（5）为环境污染事故后的恢复计划提供充分的信息和数据：鉴于污染事故的类型、规模、污染物的性质等千差万别，所以试图预先建立一种确定的环境恢复计划意义不大。而现场监测系统可为特定的环境化学污染事故后的恢复计划及其修改和调整不断提供充分的信息和数据。（6）为事故的评价提供必需的资料：对一切环境化学污染事故进行事故后的报告、分析和评价，对于将来预防类似事故的发生或发生后的处理处置措施提供极为重要的参考资料。可提供的信息包括污染物的名称，性质，处理处置方法、急救措施及解毒剂等。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,（三）、采样方法 环境空气污染事故应尽可能在事故发生地就近采样；并以事故地点为中心，根据事故发生地的地理特点、风向及其自然条件，在事故发生地下风向影响区域、掩体或低洼地等位置，按一定间隔的圆形布点采样，并根据污染的特性在不同高度采样，同时在事故点的上风向适当位置布设对照点。在距事故发生地最近的居民住宅区或其他敏感区域应布点采样。采样的过程中应注意风向的变化，及时调整采样点的位置。利用检气管快速监测污染物的种类和浓度范围，现场确定采样流量和采样时间。采样时应同时记录气温、气压、风向和风速，采样总体积应换算为标准状态下的体积。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,（三）、采样方法 突发性水环境污染事故的应急监测一般分为事故现场监测和跟踪监测两部分，其采样原则如下：1、现场监测采样（1）现场监测的采样一般以事故发生地点及其附近为主，根据现场的具体情况和污染特性布点采样和确定采样频次。（2）事故发生地点要设立明显标志，如有必要则进行现场录像和拍照。（3）现场要采平行双样，一份供现场快速测定，一份供送回实验室测定。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,（三）、采样方法 2、跟踪监测采样 为掌握污染程度、范围及变化趋势，在事故发生后，往往要进行连续的跟踪监测，直至环境恢复正常。（1）对江河污染的跟踪监测要根据污染物质的性质和数量及河流的水文要素等，沿河段设置数个采样断面，并在采样点设立明显标志。采样频次根据事故程度确定。（2）对湖（库）污染的跟踪监测，应根据具体情况布点，但在出水口和饮用水取水口处必须设置采样点。由于湖（库）的水体较稳定，要考虑不同水层采样，采样频次每天不得少于2次。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,（三）采样方法现场记录 要绘制事故现场的位置图，标出采样点位，记录发生时间、事故原因、事故持续时间、采样时间、水体感观性描述、可能存在的污染物、采样人员等事项。,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,（四）、应急监测报告 根据现场情况和监测结果，编写现场监测报告并迅速上报有关单位，报告的主要内容有：（1）事故发生的时间，接到通知的时间，到达现场监 测时间。（2）事故发生的具体位置（3）监测实施情况，包括采样点位、监测频次、监测 方法（4）事故发生的性质、原因及伤亡损失情况（5）主要污染物的种类、流失量、浓度及影响范围（6）简要说明污染物的有害特性及处理处置建议（7）附现场示意图及录像或照片（8）应急监测单位及负责人盖章签字,主 页,目 录,上一页,下一页,后 退,退 出,第三节 环境监测新技术开发(New techniques development of Environmental Monitoring),优势：简单、快速及价廉，能在野外或实验室内进行大批量的筛选实验。,生态监测技术在环境监测的应用,ENVIS数字化网络生态监测系统,生态遥感监测技术的开发,我国生态监测方面考虑的主要内容有：空气环境监测；土地覆盖的变化及对全球变化的影响；海洋环境的监测，生态网络系统，人对环境的影响，危机带(脆弱、不稳定的过渡带)监测系统，西藏高原对全球变化的影响等等。遥感是监测全球环境变化的最重要的技术手段。在获取空间数据方面，可以充分利用北京、广州和乌鲁木齐3个气象卫星地面站接收的气象卫星(NOAA、我国风云一号Fyl等)数据。,气象卫星（NOAA）,“三S”技术的开发,“三S”技术是指遥感RS(Remote Sensing)、GPS(Global position System)和地理信息系统GIS(Geographic lnformation System)。前两个S是通过遥感接收、传送的；后一个S是地面的计算机图像图形和属性数据的处理。整体“3S”系统要经过地面和卫星遥感通讯联成计算机网络。,全球卫星导航系统,卫星遥感技术可应用于空气污染扩散规律研究、水体污染监测、海洋污染监测、城市环境生态与污染监测、环境灾害监测，还可提供沙漠化进程、土地盐渍化和水土流失的情况、生态环境恶化状况以及工业废水和生活污水对水体的污染、石油对海洋的污染等基本状况和发展程度的数据和资料，还可获取生态环境变化的基本数据和图像资料。,全球定位系统,渤海综合治理工程,有机污染监测技术的开发(monitoring techniques of organic pollutants),就我国现状而言、GC柱的标准化、监测有机污染物的提取(从水、废水和空气、废气采集的样品中)、净化等监测技术仍需要研究和提高。农牧产品及各类食品中农药残留量(pesticide residue)的分析是环境监测分析工作者的重要任务之一。,ICPMS是以ICP作为离子化源的质谱分析方法，比ICPAES灵敏度高23个数量级，比AAS高12个数量级，并可实现多元素同时分析。,无机污染监测技术的开发(monitoring technique of inorganic pollutants),
