《环境监测》课程教案.docx
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《环境监测》课程教案
（1）课程进度计划表
章次
内容
讲授
实践
一
绪论
3
二
水和废水监测
10
三
空气和废气监测
5
四
固体废气物监测
5
五
土壤质量监测
10
六
环境污染生物监测
3
七
物理性污染监测
3
八
突发性环境污染事故应急监测
3
九
环境污染自动监测
3
十
环境监测管理和质量保证
3
总学时
48
48
（3）教案正文
第1章绪论
1.教学目的
使学生了解“环境监测”的课程性质、与大气污染控制工程、水污染控制工程、环境评价及其他相关的环境化学、环境地学、环境工程学课程关系、为什么要学习“环境监测”以及如何才能学好“环境监测”；认识“环境监测”这门课程的重要性。
2.教学重、难点
①环境监测的内涵与研究对象
②环境监测的理论意义和现实意义
③环境监测的研究方法
3.教学方法、手段
课内教学3个学时，以理论教学为主，多媒体课件教学。
4.环境监测课程的学习导航
明确环境监测的内容
监测环境标准
熟练掌握实验操作技能
重视环境监测的质量控制
1.1环境监测的目的与分类
1.1.1环境监测的目的
（1）掌握污染物的来源、扩撒、迁移、反应、转化，了解污染物对环境质量的影响程度，并在此基础上，对环境污染作出预测、预报和预防。
（2）了解和评价环境质量的过去、现在和将来，掌握其变化规律。
（3）收集环境背景数据、积累长期监测资料，为制订和修订各类环境标准、实施总量控制、目标管理提供依据。
（4）实施准确可靠的污染监测，为环境执法部门提供执法依据。
（5）不断改革和更新监测方法与手段，为实现环境保护和可持续发展提供可靠的技术保障。
1.1.2环境监测的分类
一.按监测介质分类
大气污染监测、水质污染监测、土壤和固废监测、生物污染监测、生态监测、物理污染监测；
二.按监测目的分类
1.监视性监测（例行监测、常规监测）
是指按照预先布置好的网点对指定的有关项目进行定期的、长时间的监测，包括对污染源的监督监测和环境质量监测，以确定环境质量及污染源状况，评价控制措施的效果、衡量环境标准实施情况和环境保护工作的进展。
这是监测工作中量最大面最广的工作，是纵向指令性任务，是监测站第一位的工作，其工作质量是环境监测水平的主要标志。
2.特定目的监测（特例监测、应急监测）
（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。
（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、“三同时”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，需要按评价要求进行监测。
3.研究性监测（科研监测）
是针对特定目的科学研究而进行的高层次监测，是通过监测了解污染机理、弄清污染物的迁移变化规律、研究环境受到污染的程度，例如环境本底的监测及研究、有毒有害物质对从业人员的影响研究、为监测工作本身服务的科研工作的监测（如统一方法和标准分析方法的研究、标准物质研制、预防监测）等。
这类研究往往要求多学科合作进行。
1.2环境监测特点和监测技术概述
1.2.1环境监测的发展
一、环境监测网络
目前，国内外关于监测网络的建立大致有两种类型。
一是要素型，即按不同环境要素来建立监测网络，如美国国家环保局的监测网络即为此种类型。
二是管理型，即按行政管理体系建立网络，我国环境保护系统的监测网络即为此种类型。
二、环境自动监测
1.2.2环境污染和环境污染监测的特点
1.2.3环境监测技术概述
一、化学分析法
是以特定的化学反应为基础的分析方法，分重量分析法和容量分析法两类。
重量法操作麻烦，对于污染物浓度低的，会产生较大误差，它主要用于大气中总悬浮颗粒、降尘量、烟尘、生产性粉尘及废水中悬浮固体、残渣、油类、硫酸盐、二氧化硅等的测定。
随着称量工具的改进，重量法得到进一步发展。
例如，近几年用微量测重法测定大气飘尘和空气中的汞蒸汽等。
容量法具有操作方便、快速、准确度高、应用范围广、费用低的特点，在环境监测中得到较多应用，但灵敏度不够高，对于测定浓度太低的污染物，也不能得到满意的结果。
它主要用于水中的酸碱度、NH3-N、COD、BOD、DO、Cr6+、硫离子、氰化物、氯化物、硬度、酚等的测定，及废气中铅的测定。
二、仪器分析法
是以光的吸收、辐射、散射等性质为基础的分析方法，主要有以下几种：
光谱法：
主要包括可见分光光度法、紫外分光光度法、红外光谱法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法、X-荧光射线分析法、荧光分析法、化学发光分析法等。
电化学分析法：
包括极谱法、溶出伏安法、电导分析法、电位分析法、离子选择电极法、库仑分析法等。
色谱分析法：
包括气相色谱法、高效液相色谱法、薄层色谱法、离子色谱法、色谱-质谱联用技术等。
三、生物技术
利用植物和动物在污染环境中所产生的各种反映信息来判断环境质量的方法。
是一种最直接的方法。
包括生物体内污染物含量测定，观察生物在环境中受伤害状况、生物的生理生化反应、生物种类和群落结构变化等。
1.3环境标准
1.3.1环境标准的分类和分级
环境标准（environmentalstandards）定义：
环境标准就是为了保护人群健康,防治环境污染，合理利用资源，促进经济发展，依据环境保护法和有关政策,对环境中有害成分含量及其排放源规定的限量阈值和技术规范。
环境标准是我国环境保护法体系中一个独立的、特殊的、极重要的组成部分。
1.环境标准的分类
（1）环境质量标准
为了保护人类健康，维持生态良性平衡和保障社会物质财富，并考虑技术条件，对环境中有害物质和因素所作的限制性规定。
它是制订环境政策的目标和环境管理工作的依据，也是制订污染物的控制标准的依据，是评价我国各地环境质量的标尺和准绳。
（2）污染物排放标准
实现环境质量目标，结合经济技术条件和环境特点，对排入环境的有害物质或有害因素所作的控制规定。
控制标准是实现环境质量目标的手段，作用在于直接控制污染源，以达到防止环境污染的目的。
（3）环境基础标准
在环境保护工作范围内，对有指导意义的符号、指南、导则等的规定，是制订其它环境标准的基础及技术依据。
所以环境基础标准要积极采用国际标准和国外先进标准，逐步做到与国际标准基本一致。
（4）环境方法标准
在环境保护工作范围内以全国普遍适用的试验、检查、分析、抽样、统计、作业等方法为对象而制订的标准。
（5）环境标准物质标准
是在环境保护工作中，用来标定仪器、验证测量方法，进行量值传递或质量控制的材料或物质，对这类材料或物质必须达到的要求所作的规定。
它是检验方法标准是否准确的主要手段。
（6）环保仪器、设备标准
为了保证污染治理设备的效率和环境监测数据的可靠性和可比性，对环保仪器、设备的技术要求所作的规定。
2.环境标准的分级
我国的环境标准分为国家环境标准（包括行业标准）和地方环境标准二级。
（1）国家环境标准
（2）国家环境保护行业标准
（3）地方环境标准
1.3.2环境质量标准
1.环境空气质量标准（GB3095-1996）
该标准从1996年10月1日起在全国实施。
2.地表水环境质量标准（GB3838-2002）
地表水环境质量标准适用于江、河、湖泊、水库等具有使用功能的地表水水域。
1.3.3污染物排放标准
1.大气污染物综合排放标准GB16297-1996
2.污水综合排放标准GB8978-1996
（1）本标准按污水污水排放去向，分年规定了69种水污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量。
（2）除了有特殊规定的以外，其他水污染物排放均执行本标准。
（3）标准分级见课本P24。
（4）标准限值
（5）总量控制
①工业污水污染物最高允许排放负荷
②某污染物最高允许年排放总量
习题与思考题
1）环境污染的特点可归纳为哪几个方面:
环境污染是各种因素本身及相互作用的结果，同时，环境污染还受社会评价的而具有社会性。
它的特点可归纳为：
时间分布性：
污染物的排放量和污染因素的强度随时间而变化。
空间分布性：
污染物和污染因素进入环境后，随着水和空气的流动而被稀释扩散。
不同污染物的稳定性和扩散速度与污染物心智有关，因此，不同空间位置上污染物的浓度和强度分布是不同的。
污染物与污染含量（或污染因素强度）的关系：
有害物质引起毒害的量与其无害的自然本地值之间存在一界限（放射性和噪声的强度也有同样情况）。
所以，污染因素对环境的危害有一阈值。
对阈值的研究，是判断环境污染及污染程度的重要依据，也是制定环境标准的科学依据。
污染因素的综合效应：
环境是一个复杂体系，必须考虑各种因素的综合效应。
从传统毒理学观点分析，多种污染物同存在对人或生物体的影响有以下几种情况：
单独作用、相加作用、相乘作用和拮抗作用。
环境污染的社会评价：
环境污染的社会评价是与社会制度、文明程度、技术经济发展水平、民族的风俗习惯、哲学、法律等问题有关。
2）单依据某一时、某一点的监测数据能否正确表述某一地区的环境质量？
环境中安排采样时间、采样频率和布设采样点的主要依据及获得代表性数据的基础是什么？
为什么要对监测数据进行分析？
由于污染物浓度在时间和空间分布的不均匀性，单依据某一时、某一点的监测数据无法正确表述某一地区的环境质量；污染物的时空间分布（不均匀）性是在环境监测中安排采样时间、采样频率和布设采样点的主要依据及获得代表性数据的基础。
必须依据污染物时间、空间分布不均性特点，科学地制定监测计划（包括网、点设置、监测项目、采样频率等）；然后对监测数据进行统计分析，才能获得到较全面客观的评述。
2.2.3 水污染源监测方案的制订
2.3.1水样的的类型
2.3.2.1采集前的准备（preparationbeforesampling）
2.3.4.2废水样类型
消解水样的方法
2.4.2.1挥发（气提）、蒸发（顶空）与蒸馏法
2.4.2.3吸附法
2.4.2.4离子交换法
2.4.2.5共沉淀法
第2章水和废水监测
1.教学目的
①认识水资源和水质污染、水质监测对象和目的、监测项目；
②掌握水质监测方案的制定、水污染监测方案的制定；
③掌握水样的采集和保存基本方法；
④水样的预处理；
⑤物理性质的检验；
⑥金属化合物的测定；
⑦非金属无机物的测定；
⑧有机化合物的测定；
⑨水质污染生物监测；
⑩底质监测及活性污泥性质的监测；
2.教学重、难点
①掌握水质监测方案的制定、水污染监测方案的制定；
②掌握水样的采集和保存基本方法；
③水样的预处理及分析方法；
④汞、镉、铅、铬金属化合物的测定；
⑤DO值、含氮化合物的测定；
⑥COD、高锰酸钾指数的测定
3.教学方法、手段
课内安排12个学时，其中习题课与讨论1个学时，以理论教学为主，多媒体课件教学。
4.必读教材和参考书页码
教材：
34-142；多媒体课件
2.1水质污染与监测
2.1.1水资源及其水质污染
2.1.1.1水和水体
水是人类维系生命的基本物质，是工农业生产和城市发展不可缺少的重要资源，是人类环境的重要组成部分。
水体是河流、湖泊、沼泽、冰川、海洋及地下水的总称。
从自然地理的角度看，水体是指地表被水覆盖的自然综合体。
2.1.1.2水体污染
当进入水体中的污染物含量超过了水体的自净能力，就会导致水体的物理、化学及生物特性的改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用，危害人类健康，这种现象称为水体污染。
按排放形式不同：
点污染源、面污染源
根据污染物质及其形成污染的性质：
化学性污染、物理性污染、生物性污染
2.1.2水质监测的对象和目的
水质监测的目的
（1）对地表水体的污染物质及渗透到地下水中的污染物质进行经常性的监测，以掌握水质现状及其发展规律。
（2）对排放的各类废水进行监视性监测，为污染源管理和排污收费提供依据。
（3）对水环境污染事故进行应急监测，为分析判断事故原因、危害及采取对策提供依据。
（4）为国家政府部门制定环境保护法规、标准和规划，全面开展环境保护管理工作提供有关数据和资料。
（5）为开展水环境质量评价、预测预报及进行环境科学研究提供基础数据和手段。
2.1.3监测项目
由于各种条件的限制，不可能也没必要对各监测项目一一监测，应根据实际情况，选择那些排放量大、危害严重、影响范围广、有可靠的分析方法保证获得准确的数据，并能对数据作出解释和判断的项目。
根据该原则，我国环境监测总站提出了68种水环境优先监测污染物“黑名单”。
我国《环境监测技术规范》分别规定的监测项目如下：
生活污水：
化学需氧量、生化需氧量、悬浮物、氨氮、总氮、总磷、阴离子洗涤剂、细菌总数、大肠菌群等。
医院污水：
pH、色度、浊度、悬浮物、余氯、化学需氧量、生化需氧量、致病菌、细菌总数、大肠菌群等。
地表水监测项目
工业废水监测项目
2.1.4水质监测分析方法
选择分析方法应遵循的原则：
灵敏度能满足定量要求；方法成熟、准确；操作简单，易于普及；抗干扰能力好。
根据上述原则，为使监测数据具有可比性，各国在大量实践的基础上，对各类水体中的不同污染物质都编制了相应的分析方法。
水质监测分析方法体系
（1）国家标准分析方法
比较经典、准确度较高的方法，是环境污染纠纷法定的仲裁方法，也是用于评价其他分析方法的基准方法。
（2）统一分析方法
一些项目的监测方法尚不够成熟，但这些项目又急需测定，经过研究作为统一方法予以推广，在使用中积累经验，不断完善，为上升为国家标准方法创造条件。
（3）等效方法
与前两类方法灵敏度、准确度具有可比性的分析方法称为等效方法。
采用新技术，有条件的先用，以推动监测技术进步。
但是，新方法必须经过方法验证和对比实验，证明其与标准方法或统一方法是等效的才能使用。
2.2水质监测方案的制定
监测方案的内容如下：
（1）明确地、具体地规定监测目的；
（2）确定监测介质和监测项目，以此选择分析方法，前后统一，使监测数据具有可比性；
（3）规定采样地点、方法、时间和频次，并具体责任到人；
（4）明确排放特点、自然环境条件、居民分布情况等，据此确定采样设备、交通工具及运行路线；
（5）对监测结果尽可能提出定量要求，如监测项目结果的表示方法、有效数字的位数及可疑数据的取舍等。
按照不同水体的水质监测方案的制订
2.2.1地面水质监测方案的制订
流过或汇集在地球表面上的水，如海洋、河流、湖泊、水库、沟渠中的水，统称为地表水。
（1）基础资料收集
①水体的水文、气候、地质、地貌特征；
②水体沿岸城市分布和工业布局、污染源分布与排污情况、城市的给排水情况等；
③水体沿岸的资源现状，特别是植被破坏和水土流失情况；
④水资源的用途、饮用水源分布和重点水源保护区；
⑤实地勘察现场的交通情况、河宽、河床结构、岸边标志等。
对于湖泊，还需了解生物、沉积物特点，间温层分布、容积、平均深度、等深线和水更新时间等；
⑥收集原有的水质分析资料或在需要设置断面的河段上设若干调查断面进行采样分析。
（2）监测断面和采样点的设置
①监测断面设置原则
a.有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游；
b.湖泊、水库、河口的主要入口和出口；
c.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；
d.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；
e.国际河流出入国境线的出入口处；
f.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河流监测断面的设置
三断面法
对于江、河水系或某一河段，要求设置三种断面：
a对照断面、b控制断面、c削减断面。
对照断面
设置目的：
了解流入某一区域（监测段）前的水质状况，提供这一水系区域本底值。
设置方法：
（位于该区域所有污染源上游处,排污口上游100～500m处）
a.设在河流进入城市或工业区以前的地方
b.避开各种废水、污水流入或回流处
断面数目：
一个河段区域一个对照断面。
（有主要支流时可酌情增加。
）
控制断面
设置目的：
监测污染源对水质影响。
设置方法：
（主要排污口下游较充分混合的断面下游）根据主要污染物的迁移、转化规律，河水流量和河道水力学特征确定，在排污口下游500—1000m处。
因为在排污口下游500m横断面上的1／2宽度处重金属浓度一般出现高峰值。
对特殊要求的地区，如水产资源区、风景游览区、自然保护区、与水源有关的地方病发病区、严重水土流失区及地球化学异常区等的河段上也应设置控制断面。
断面数目：
多个。
根据城市的工业布局和排污口分布情况而定
削减断面
设置目的：
了解经稀释扩散和自净后，河流水质情况。
设置方法：
最后一个排污口下游1500m处。
（左中右浓度差较小的断面。
小河流视具体情况）
断面数目：
1个。
背景断面：
③湖泊、水库监测断面的设置
首先，判断是单一水体还是复杂水体：
考虑汇入的河流数量，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，按照监测断面的设置原则确定监测断面的位置：
a.在进出湖泊、水库的河流汇合处分别设置监测断面；
b.以各功能区为中心，在其辐射线上设置弧形监测断面；
c.在湖库中心，深、浅水区，滞流区，不同鱼类的洄游产卵区，水生生物经济区等设置监测断面。
湖、库监测断面设置示意图
④采样点位的确定
小结：
三断面法采样部位的确定
河流上——选取采样断面；
采样断面上——选取采样垂线；
采样垂线上——选取采样点。
（3）采样时间和采样频率的确定
所采水样要具代表性，能反映出水质在时间和空间上的变化规律。
一般原则：
①对于较大水系干流和中、小河流全年采样不少于6次；采样时间为丰水期、枯水期和平水期，每期采样两次。
流经城市工业区、污染较重的河流、游览水域、饮用水源地全年采样不少于12次；采样时间为每月一次或视具体情况而定。
底泥每年在枯水期采样1次。
②潮汐河流全年在丰、枯、平水期采样，每期采样两天，分别在大潮期和小潮期进行，每次应采集当天涨、退潮水样分别测定。
③排污渠每年采样不少于3次。
④设有专门监测站的湖、库，每月采样1次，全年不少于12次。
其他湖泊、水库全年采样两次，枯、丰水期各一次。
有废水排入、污染较重的湖、库，应酌情增加采样次数。
⑤背景断面每年采样1次。
2.2.2地下水质监测方案的制订
储存在土壤和岩石空隙中的水，统称为地下水。
（1）地下水的特征
①流动较慢，水质参数变化慢，一旦污染很难恢复，甚至无法恢复。
②埋藏深度不同，温度变化规律也不同。
③取出后水质状况容易发生改变。
④由于采水器的吸附或沾污及某些组分的损失，水样的真实性将受到影响。
（2）调查研究和收集资料
①收集和汇总有关监测资料。
②收集区域内基本气象资料。
③搞清区域内各含水层和地质阶梯，地下水补给，径流和排泄方向。
④调查城市发展、工业分布、资源开发和土地利用等情况;了解化肥和农药的施用面积和施用量；查清污水灌溉、排污、纳污和地表水污染现状。
⑤要对水位及水深进行实际测量。
⑥在完成以上调查研究的基础上，确定主要污染源和污染物，根据地区特点和地下水的主要类型，把地下水分成若干个水文地质单元。
（3）采样点的设置
①背景监测点应设在污染区的外围不受或少受污染的地方。
②监测井（点）的布设
监测井布点时，应考虑环境水文地质条件、地下水开采情况、污染物的分布和扩散形式，以及区域水化学特征等因素。
对于工业区和重点污染源所在地的监测井（点）布设，主要根据污染物在地下水中的扩散形式确定。
一般监测井在液面下0.3－0.5m处采样，若有间温层或多含水层分布，可按具体情况分层采样。
（4）采样时间和采样频率的确定
①每年应在丰水期和枯水期分别采样测定；有条件的地方按地区特点分四季采样；已建立长期观测点的地方可按月采样监测。
②通常每一采样期至少采样监测1次；对饮用水源监测点，要求每一采样期采样监测2次，其间隔至少10天；对有异常情况的井点，应适当增加采样监测次数。
2.2.3水污染源监测方案的制订
（1）采样点的设置
水污染源一般经管道或渠、沟排放，截面积比较小，不需设置断面，而直接确定采样点位。
①工业废水
a.在车间或车间设备出口处应布点采样测定一类污染物。
这些污染物主要包括汞、镉、砷、铅和它们的无机化合物，六价铬的无机化合物，有机氯和强致癌物质等。
b.在工厂总排污口处应布点采样测定二类污染物。
这些污染物有：
悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、有机磷、石油类、酮、锌、氟和它们的无机化合物、硝基苯类、苯胺类。
②生活污水和医院污水
采样点设在污水总排放口。
对污水处理厂，应在进、出口分别设置采样点采样监测。
（2）采样时间和频率
车间和工厂废水
1.可在一个生产周期内每隔0.5或1h采样1次，混合后测定污染物的平均值。
2.取3～5个生产周期的废水样监测，可每隔2h取样1次。
3.排污复杂、变化大的废水，时间间隔要短，有时要5~10min采样1次，使用连续自动采样装置。
4.水质和水量变化稳定或排放规律好的废水，找出污染物在生产周期内的变化规律，采样频率可降低，如每30天采样测定2次。
城市污水
城市排污管道大多数受纳10个以上工厂排放的废水，由于在管道内废水已经进行了混合，故在管道出水口，可每隔1h采样1次，连续采集8h，也可连续采集24h，然后将其混合制成混合水样，测定各污染组分的平均浓度。
我国《环境监测技术规范》中对向国家直接报送数据的废水排放源规定：
——工业废水每年采样监测2—4次；
——生活污水每年采样监测2次，春、夏季各1次;
——医院污水每年采样监测4次，每季度1次。
2.3水样的采集和保存
2.3.1地表水样的采集
2.3.1.1采样前的准备
（1）容器的准备
高压低密度聚乙烯塑料容器用于测定金属及其他无机物的监测项目，玻璃容器用于测定有机物和生物等的监测项目。
（2）采样器的准备
采样前，选择合适的采样器清洗干净，晾干待用。
（3）交通工具的准备
最好有专用的监测船和采样船，若没有，根据气体和气候选用适当吨位的船只。
根据交通条件选用陆上交通工具。
2.3.1.2采样方法和采样器
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