第十章第十章 自动监测与简易监测技术自动监测与简易监测技术4要控制污染，保护环境，必须掌握环境质要控制污染，保护环境，必须掌握环境质量变化状况，进行定点、定时人工采样与量变化状况，进行定点、定时人工采样与监测。月复一月，年复一年的积累各类监监测。月复一月，年复一年的积累各类监测数据，然后通过综合分析了解污染现状测数据，然后通过综合分析了解污染现状和找出其变化规律，但是这要花费很多的和找出其变化规律，但是这要花费很多的人力、物力和财力，而取得的数据也仅是人力、物力和财力，而取得的数据也仅是瞬时的有限的数据。瞬时的有限的数据。4因此，因此，2020世纪世纪7070年代初，一些国家或地区年代初，一些国家或地区相继建立起了常年连续工作的大气污染自相继建立起了常年连续工作的大气污染自动监测系统和水质污染自动监测系统，使动监测系统和水质污染自动监测系统，使环境监测工作向连续自动化方向发展。环境监测工作向连续自动化方向发展。第一节第一节 自动监测技术自动监测技术原理4自动监测系统无论是空气污染连续自动监测系统，还是水质污染连续自动监测系统，都是由一个中心监测站和若干个固定监测分站组成4中心站的信息和数据传输由有线或无线电收发传输系统来完成。分站内装有测定各种污染物的单项指标和综合指标以及气象参数的检测一、大气污染连续自动监测系统一、大气污染连续自动监测系统子站布设及监测项目子站布设及监测项目（一）子站的布设（一）子站的布设（二）监测项目（二）监测项目4我我国国环环境境监监测测技技术术规规范范中中，将将地地面面大大气气将将地地面面大大气气自自动动监监测测系系统统的的监监测测点点分分为为类类测测点点和和类类测测点点。类类测测点点数数据据按按要要求求进进国国家家环环境境数数据据库库，类类测测点点数数据据由由各各省省、市市管管理理。类类测测点点除除测测定定气气温温、湿湿度度、大大气气压压，风风向向、风风速速等等五五项项气气象象参参数数外外，规规定定测测定定的的污污染染因因子子列列于于表表101。类测点的测定项目可根据具体情况确定。类测点的测定项目可根据具体情况确定。4子站内的仪器装备：子站内设有自动采子站内的仪器装备：子站内设有自动采样和预处理系统、污染物自动监测仪器样和预处理系统、污染物自动监测仪器及其校准设备、气象测量仪器、环境微及其校准设备、气象测量仪器、环境微机及信息传输系统等。机及信息传输系统等。（三）（四）大气污染自动监测仪器（四）大气污染自动监测仪器4大气污染自动监测仪器是获得准确污染信息大气污染自动监测仪器是获得准确污染信息的关键设备，必须具备连续运转能力强、灵的关键设备，必须具备连续运转能力强、灵敏准确、可靠。敏准确、可靠。大气污染监测车二、水污染连续自动监测系统二、水污染连续自动监测系统4（一）水污染连续自动监测系统的组成（一）水污染连续自动监测系统的组成4水质污染自动监测系统(WPMS)就是在个水系或一个地区设置若干个有连续自动监测仪器的监测站4与大气污染连续自动监测系统类似，水污染连续自动监测系统也由一个监测中心站、若干个固定监测站（子站）和信息，数据传递系统组成。中心站的任务与大气污染连续自动监测系统相同。（二）自动监测点（二）自动监测点(站站)数和点位的选定数和点位的选定4水质污染自动监测站通常为固定监测站，也设有流水质污染自动监测站通常为固定监测站，也设有流动监测站动监测站( (水质监测车、水质监测船水质监测车、水质监测船) )以辅助固定站以辅助固定站的工作。地面固定站的一般设在：的工作。地面固定站的一般设在：4(1) (1) 大型集中式给水系统取水口上游一定距离处，大型集中式给水系统取水口上游一定距离处，以便监测站发现河水水质有意外的严重污染时，给以便监测站发现河水水质有意外的严重污染时，给水部门能有较充分的时间，采取紧急措施。水部门能有较充分的时间，采取紧急措施。4(2) (2) 对河流水质能造成严重危害的某些工业废水排对河流水质能造成严重危害的某些工业废水排出口的下游，连续监测工业废水对河流水质的影响，出口的下游，连续监测工业废水对河流水质的影响，一旦发生偶然事故时，能及时控制污染源，并迅速一旦发生偶然事故时，能及时控制污染源，并迅速向下游发出污染预报。向下游发出污染预报。4(3) (3) 江、河人海口处，以便观察潮汐对江、河人海口处，以便观察潮汐对江河水质的影响，或设在江河支流的人江河水质的影响，或设在江河支流的人口处，以便观察支流对主流水质的影响。口处，以便观察支流对主流水质的影响。4(4) (4) 对国际水域、省际水域，可在国、对国际水域、省际水域，可在国、省界处设立监测站。省界处设立监测站。4(5) (5) 对重要的水产资源的水域或重点水对重要的水产资源的水域或重点水源保护区设立监测站。源保护区设立监测站。（三）自动站水样的采集装置（三）自动站水样的采集装置4水污染固定监测站是连续工作的，因此水样水污染固定监测站是连续工作的，因此水样也要连续采集并供给检测仪器。通常将潜水也要连续采集并供给检测仪器。通常将潜水泵安装在采样位置一定深度的水面上，经输泵安装在采样位置一定深度的水面上，经输水管道将水样输送到分站监测室内的高位配水管道将水样输送到分站监测室内的高位配水槽中。水槽中。4水泵安装点至岸边最好架设一个管理桥，以水泵安装点至岸边最好架设一个管理桥，以便能取得具有代表性的水样，这是水质污染便能取得具有代表性的水样，这是水质污染监测的重要关键。采样时要注意在河系的不监测的重要关键。采样时要注意在河系的不同地点同地点( (左岸附近、河心、右岸附近左岸附近、河心、右岸附近) )、不同、不同深度深度( (表层、中层及底质表层、中层及底质) )和不同断面和不同断面( (清洁、清洁、污染及净化断面污染及净化断面) )来采集。来采集。三、生态监测技术三、生态监测技术4生态监测就是运用可比的方法，在时间或空生态监测就是运用可比的方法，在时间或空间上对特定地域范围内生态系统或生态系统间上对特定地域范围内生态系统或生态系统聚合体的类型、数量、结构和功能等方面中聚合体的类型、数量、结构和功能等方面中一个或几个要素进行定期的、系统的测定和一个或几个要素进行定期的、系统的测定和观察过程。观察过程。(1)(1)对区域范围内珍贵的生态类型包括珍稀物种对区域范围内珍贵的生态类型包括珍稀物种以及因人类活动所引起的重要生态问题的发生面以及因人类活动所引起的重要生态问题的发生面积及数量在时间以及空间上动态变化的监测。积及数量在时间以及空间上动态变化的监测。（一）生态监测的基本任务（一）生态监测的基本任务4(2)(2)对人类的资源开发话动所引起的生态系对人类的资源开发话动所引起的生态系统的组成、结构和功能变化的监测。统的组成、结构和功能变化的监测。4(3)(3)环境污染物对生态系统的组成、结构和环境污染物对生态系统的组成、结构和功能的影响监测及其在生物链中的传递。功能的影响监测及其在生物链中的传递。4(4)(4)对破坏的生态系统在人类的治理过程中对破坏的生态系统在人类的治理过程中生态平衡恢复过程的监测。生态平衡恢复过程的监测。4(5)(5)通过监测数据的集积，研究上述各种生通过监测数据的集积，研究上述各种生态问题的变化规律及发展趋势，建立数学模态问题的变化规律及发展趋势，建立数学模型，为预测预报和影响评价打下基础。型，为预测预报和影响评价打下基础。4(6)(6)为政府部门制定有关环境法规，进行为政府部门制定有关环境法规，进行有关决策提供科学依据。有关决策提供科学依据。4(7)(7)寻求符合我国国情的资源开发治理模寻求符合我国国情的资源开发治理模式及途径，以保证我国生态环境的改善式及途径，以保证我国生态环境的改善及国民经济持续协调地发展。及国民经济持续协调地发展。4(8)(8)支持国际上一些重要的生态研究及监支持国际上一些重要的生态研究及监测计划，如测计划，如GEMSGEMS、MABMAB、IGBPIGBP等，加入国等，加入国际生态监测网络。际生态监测网络。（二）现代生态监测技术的实施路线（二）现代生态监测技术的实施路线4开展生态监测工作，首先要确定生态监开展生态监测工作，首先要确定生态监测技术大纲。技术大纲的主要工作内容测技术大纲。技术大纲的主要工作内容是明确生态监测的基本概念和工作范围，是明确生态监测的基本概念和工作范围，并制定相应的技术路线，提出主要的生并制定相应的技术路线，提出主要的生态问题以便进行优先监测，制定我国主态问题以便进行优先监测，制定我国主要生态类型和微观监测的指标体系，依要生态类型和微观监测的指标体系，依据目前的分析水平，选出常用的监测指据目前的分析水平，选出常用的监测指标分析方法。标分析方法。（三）优先监测的生态项目的选定（三）优先监测的生态项目的选定下列生态项目在我国开展生态监测中具有优先下列生态项目在我国开展生态监测中具有优先监测权：监测权：(1) (1) 全球气候变暖所引起的生态系统或动植物全球气候变暖所引起的生态系统或动植物区系位移的监测。区系位移的监测。(2) (2) 珍稀濒危动植物物种的分布及其栖息地的珍稀濒危动植物物种的分布及其栖息地的监测。监测。(3) (3) 水土流失的面积及其时空分布和环境影响水土流失的面积及其时空分布和环境影响的监测。的监测。(4) (4) 沙漠化的面积及其时空分布和环境影响的沙漠化的面积及其时空分布和环境影响的监测。监测。(5) (5) 草场沙化退化面积及其时空分布和环境影响草场沙化退化面积及其时空分布和环境影响的监测。的监测。(6) (6) 人类活动对陆地生态系统包括森林、草原、人类活动对陆地生态系统包括森林、草原、农田和荒漠等结构和功能的影响影响监测。农田和荒漠等结构和功能的影响影响监测。(7) (7) 主要环境污染物包括农药、化肥、有机污染主要环境污染物包括农药、化肥、有机污染物和重金属在土壤植物水体系统中的迁移物和重金属在土壤植物水体系统中的迁移和转化的监测。和转化的监测。(8) (8) 水土流失地、沙漠化地及草原退化地优化治水土流失地、沙漠化地及草原退化地优化治理模式的生态平衡监测。理模式的生态平衡监测。(9) (9) 各生态系统中微量气体的释放通量与吸收的各生态系统中微量气体的释放通量与吸收的监测。监测。（四）生态监测技术方法（四）生态监测技术方法41、生态监测指标体系、生态监测指标体系4生态监测指标体系主要是指野外生态站生态监测指标体系主要是指野外生态站的地面或水面监测项目。在设置指标体的地面或水面监测项目。在设置指标体系时，首要的考虑因素是生态类型及系系时，首要的考虑因素是生态类型及系统的完整性，统的完整性，4充分考虑生态系统的功能以及不同生态充分考虑生态系统的功能以及不同生态类型间相互作用的关系。类型间相互作用的关系。2.生态监测指标体系的确定原则生态监测指标体系的确定原则(1)(1)监测指标体系的确定应根据监测内容充分监测指标体系的确定应根据监测内容充分考虑指标的代表性、综合性及可操作性。考虑指标的代表性、综合性及可操作性。(2)(2)不同监测台站间同种生态类型的监测必须不同监测台站间同种生态类型的监测必须按统一的指标体系进行，尽量实现监测内按统一的指标体系进行，尽量实现监测内容具有可比性。容具有可比性。(3)(3)各监测台站可依监测项目的特殊性增加特各监测台站可依监测项目的特殊性增加特定指标，以突出各自的特点。定指标，以突出各自的特点。4(4)(4)指标体系应能反映生态系统的各个层指标体系应能反映生态系统的各个层次和主要的生态环境问题，并应以结构次和主要的生态环境问题，并应以结构和功能指标为主。和功能指标为主。4(5)(5)宏观监测可依监测项目选定相应的数宏观监测可依监测项目选定相应的数量指标和强度指标。微观生态监测指标量指标和强度指标。微观生态监测指标应包括生态系统的各个组分，并能反映应包括生态系统的各个组分，并能反映主要的生态过程主要的生态过程（四）森林生态系统（四）森林生态系统4当前重点应放在污染（当前重点应放在污染（SO2SO2、酸雨、酸雨、O3)O3)对森对森林生态系统的影响指标、森林生长量指标、林生态系统的影响指标、森林生长量指标、火灾、虫害影响指标、酸雨引起土壤酸化指火灾、虫害影响指标、酸雨引起土壤酸化指标，森林面积变化及森林垦荒、破坏指标以标，森林面积变化及森林垦荒、破坏指标以及林区生物多样性改变及林区生物多样性改变( (特别是珍稀濒危物种特别是珍稀濒危物种) )等方面的指标。等方面的指标。（五）荒漠生态系统（五）荒漠生态系统4当前重点应放在荒漠化面积扩大，准荒漠化当前重点应放在荒漠化面积扩大，准荒漠化地带植被量和过牧、樵采情况，荒漠地带水地带植被量和过牧、樵采情况，荒漠地带水系改变以及人口、农牧业发展的情况方面的系改变以及人口、农牧业发展的情况方面的指标。指标。（六）农田（六）农田(包括农垦区包括农垦区)生态系统生态系统4当前重点应放在土壤、农作物和农用水源污当前重点应放在土壤、农作物和农用水源污染，土地利用改变，农区植被破坏，病虫害染，土地利用改变，农区植被破坏，病虫害发生情况，天敌物种变化，农垦区野生动物发生情况，天敌物种变化，农垦区野生动物改变以及农用生物种和品种数量改变等方面改变以及农用生物种和品种数量改变等方面的指标。的指标。（七）草地生态系统4当前重点应放在草地面积变化，草地生产力变化，放牧强度，草地沙漠化程度和发展趋势，南方草地被垦殖和水土流失情况等方面的指标。（八）水产水域生态系统4当前重点应放在水体污染、富营养化，水体利用改变，水域面积和水源枯竭情况，养殖与捕捞情况，水域水产物种改变等方面的指标第二节第二节 简易监测法简易监测法一、简易比色法一、简易比色法 概概念念：用用视视力力比比较较试试样样溶溶液液或或采采样样后后的的试试纸纸与与标标准准色色列列的的颜颜色色深深度度，以以确确定定欲欲测测组组分分含含量量的的方方法法称称为为简简易易比比色色法法。常常用用的的有有溶溶液液比比色色法法和和试试纸纸比比色法。色法。（一）溶液比色法（一）溶液比色法在在大大气气污污染染监监测测中中，使使待待测测空空气气通通过过具具有有对对待待测测物物质质吸吸收收兼兼显显色色作作用用的的吸吸收收液液，则则待待测测物物质质与与显显色色剂剂迅迅速速发发生生显显色色反反应应，由由其其颜颜色色的的深深度度与与标标准准色色列列比比较较进进行行定定量量。表表10-410-4为为用用溶溶液液比比色色法法测测定定几几种种大大气气污污染物时所用试剂及颜色变化染物时所用试剂及颜色变化（二）试纸比色法二）试纸比色法4三）人工标准色列三）人工标准色列4 人人工工标标准准色色列列是按照溶液或试纸与被测物质反应所呈现的颜色，用不易退色的试剂或有色塑料制成的对应于不同被测物质浓度的色阶。前者为溶液型色列，后者为固体型色列二、二、检气管法检气管法4检气管法的原理：检气管法的原理：将用适当试剂浸泡过的多孔颗粒状载体填充于玻璃管中制成，当被测气体以一定流速通过此管时，被测组分与试剂发生显色反应，根据生成有色化合物的颜色深度或填充柱的变色长度确定被测气体的浓度。4适用于测定空气中的气态或蒸气态物质，但不适合测定形成气溶胶的物质。（一）载体的选择（一）载体的选择（二）检气管的制备（二）检气管的制备1 1、试剂和载体粒度的选择、试剂和载体粒度的选择 供制备填充载体的化学试剂（称指示剂）应与待测物质显色反应灵敏，这就要求一方面尽量选择灵敏度高，选择性好的指示剂，另一方面需要控制试剂的用量和载体的粒度。2 2、填充载体的制备、填充载体的制备 先将试剂配成一定浓度的溶液，再将适量载体置于溶液中，不断地进行搅拌，使载体表面上均匀地吸附一层试剂溶液，然后，在适当的温度（视试剂性质而定）下，用蒸发或减压蒸发的方法除去溶剂。3.封装封装（三）检气管的标定（三）检气管的标定1.1.浓度标尺法浓度标尺法4这这种种方方法法适适用用于于对对管管径径相相同同的的检检气气管管进进行行标标定定。任任意意选选择择510510支支新新制制成成的的检检气气管管，用用注注射射器器分分别别抽抽取取规规定定体体积积的的5757种种不不同同浓浓度度的的标标准准气气样样，按按规规定定速速度度分分别别推推进进或或抽抽入入检检气气管管中中，反反应应显显色色后后测测量量各各管管的的变变色色柱柱长长度度，一一般般每每种种浓浓度度重重复复作作几几次次，取取其其平平均均值值。以以浓浓度度对对变变色色柱柱长长度度绘绘制制标标准准曲线。曲线。4根根据据标标准准曲曲线线取取整整数数浓浓度度的的变变色色柱柱长长度度制制成浓度标尺供现场使用。成浓度标尺供现场使用。环炉技术环炉技术基本原理基本原理 环炉技术是利用纸上层析作用对欲测组分进行分离、浓缩和定性、定量的过程。点于滤纸上的试样中各组分，由于在冲洗液（流动相）中的迁移速度不同而彼此分开，也可以利用沉淀物质在不同溶剂中溶解度的差异进行分离。环炉技术在环境监测中的应用日趋广泛，据有关资料报导，目前能用环炉法分析大气和水体中三十余种污染物质。（九）海洋生态系统4大致同于水产水域生态系统的优先指标，同时要注意监测赤潮发生情况，河口流量与水质改变，海岸带开发利用情况，石油开采的污染和生态影响等方面的指标一、遥感监测技术一、遥感监测技术4遥感监测遥感监测就是用仪器对一段距离以外的目标物或现象进行观测，是一种不直接接触目标物或现象而能收集信息，对其进行识别、分析、判断的更高自动化程度的监测手段。地面卫星接收系统第三节第三节 现代环境监测技术现代环境监测技术二、摄影遥感技术二、摄影遥感技术4摄影机是一种遥感装置，将其安装在飞机、卫星上对目标物进行拍照摄影，可以对土地利用、植被、水体、大气污染状况等进行监测。其原理基于上述目标物或现象对电磁波的反射特性有差异，用感光胶片感光记录就会得到不同颜色或色调的照片。三、红外扫描遥测技术三、红外扫描遥测技术4红外扫描技术系指采用一定的方式将接受到的监测对象的红外辐射能转换成电信号或其他形式的能量，然后加以测量，获知红外辐射能的波长和强度，借以判断污染物种类及其含量。四、相关光谱遥测技术四、相关光谱遥测技术4相关光谱技术是基于物质分子对光吸收的原理并辅以相关技术的遥测方法。在吸收光谱技术基础上配合相关技术是为了排除测定中非受检组分的干扰。这种技术采用的吸收光为紫外光和可见光，故可利用自然光做光源。在一些特殊场合，也可采用人工光源。五、激光雷达遥测技术五、激光雷达遥测技术4激光雷达遥测环境污染物质是利用测定激光与监测对象作用后发生散射、发射、吸收等现象来实现的。4应用拉曼散射原理制作的激光雷达可用于遥测大气中SO2、NO、CO、CO2、H2S和CH4等污染组分