第1章绪论.docx

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第1章绪论

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△本章教学目的、要求

1.了解环境分析与监测的目的；

2.掌握环境分析与监测的概念、分类；

3.掌握环境分析与监测的特点、技术方法；

4.了解环境分析与监测网络及优先监测；

5.掌握环境标准的作用、分类、重点标准；

6.把握环境分析与监测的发展趋势。

△本章重点

环境分析与监测的概念、分类、技术概述；优先监测；环境标准。

△本章难点

环境标准；环境分析与监测的发展动态。

△本章教学目录

1.1环境分析与监测的目的和分类。

1.2环境分析与监测对象的特点与选择

1.3环境分析与监测技术概述

1.4环境分析与监测网络和自动监测

1.5环境标准

1.6环境分析与监测课程的学习方法

第1章绪论

　　环境分析与监测是环境科学的一个重要分支学科，是一门以分析化学的分析方法和原理为基础，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）及其变化趋势的学科。

环境化学、环境物理学、环境地学、环境工程学、环境医学、环境管理学、环境经济学以及环境法学等所有环境科学的分支学科，都需要在了解、评价环境质量及其变化趋势的基础上，才能进行各项研究和制订有关管理、经济的法规。

因此，环境分析与监测是环境保护工作的耳目。

环境分析与监测的过程一般为：

现场调查——监测计划设计——优化布点——样品采集—-运送保存—分析测试——数据处理—综合评价等，见图1-1。

　　从信息技术角度看，环境分析与监测是环境信息的捕获—传递—解析—综合的过程。

只有在对监测信息进行解析、综合的基础上，才能全面、客观、准确地揭示监测数

据的内涵，对环境质量及其变化作出正确的评价。

1.1环境分析与监测的目的和分类

1.1.1环境分析与监测的目的

　　环境分析与监测的目的是准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。

具体可归纳为：

⑴根据环境质量标准，评价环境质量；

⑵根据污染分布情况，追踪寻找污染源，为实现监督管理、控制污染提供依据；

⑶收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控制、目标管理、预测预报环境质量提供数据；

⑷为保护环境和人类健康，合理使用自然资源，制订环境法律法规、标准、规划等服务。

1.1.2环境分析与监测的分类

环境分析与监测可按其监测目的或监测介质对象进行分类，也可按专业部门进行分类，如气象监测、卫生监测和资源监测等。

1.1.2.1按监测介质对象（环境要素）分类

可分为水质监测、空气监测、土壤监测、固体废物监测、生物监测、噪声和振动监测、电磁辐射监测、放射性监测、热监测、光监测、卫生（病源体、病毒、寄生虫等）监测等。

1.1.2.2按监测目的分类

⑴监视性监测（又称为例行监测或常规监测）

对指定的有关项目进行定期的、长时间的监测，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。

监视性监测包括对污染源的监督监测（污染物浓度、排放总量、污染趋势等）和环境质量监测（所在地区的空气、水质、噪声、固体废物等监督监测）。

⑵特定目的监测（又称为特例监测或应急监测）

根据特定的目的可分为以下四种：

①污染事故监测：

在发生污染事故时进行应急监测，以确定污染物扩散方向、速度和危及范围，为控制污染提供依据。

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。

仲裁监测应由国家指定的具有权威的部门进行，以提供具有法律责任的数据（公证数据），供执法部门、司法部门仲裁；

③考核验证监测：

包括人员考核、方法验证和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。

例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。

⑶研究性监测（又称科研监测）

研究性监测是针对特定目的科学研究而进行的高层次的监测。

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、标准分析方法的研究、标准物质的研制等。

这类研究往往要求多学科合作进行。

1.2环境分析与监测对象的特点与选择

　　环境分析与监测的对象包括：

反映环境质量变化的各种自然因素；对人类活动与环境有影响的各种人为因素；对环境造成污染危害的各种成分等。

数量庞大、组成复杂、变化多端。

1.2.1环境分析与监测对象的特点

⑴广泛性

⑵复杂性

⑶易变性

1.2.2环境分析与监测对象的选择

⑴根据不同的监测目的，按照优先监测原则选择最主要、最迫切、最有代表性的污染因子作为监测对象。

优先监测原则如下：

①影响程度和范围危害严重、毒性大、影响范围大者应优先监测

②含量水平在环境中己接近或超过规定的浓度标准，其趋势还在上升者应优先监测

③样品的代表性有广泛代表性的样品应优先监测

经过优先监测原则选择的污染物称为（环境）优先污染物。

美国最早开展优先监测，20世纪70年代中期，在“清洁水法”中明确规定了129种优先污染物，后又提出了43种空气优先污染物。

我国也提出了“中国环境优先污染物黑名单”，包括14种化学类别共68种有毒化合物，其中有机物占58种，见表1-1。

表中标有“▲”符号者为推荐近期实施的名单。

表1-1中国环境优先污染物黑名单

化学类别

名称

1．卤代（烷烯）烃类

二氯甲烷、三氯甲烷▲、四氯化碳▲、l，2-二氯乙烷▲、l，1，1-三氯乙烷、l，l，2-三氯乙烷、1，l，2，2-四氯乙烷、三氯乙烯▲、四氯乙烯▲、三溴甲烷▲

2．苯系物

苯▲、甲苯▲、乙苯▲、邻-二甲苯、间-二甲苯、对-二甲苯

3．氯代苯类

氯苯▲、邻-二氯苯▲、对-二氯苯▲、六氯苯

4．多氯联苯类

多氯联苯▲

5．酚类

苯酚▲、间-甲酚▲、2，4-二氯酚▲、2，4，6-三氯酚▲、五氯酚▲、对-硝基酚▲

6．硝基苯类

硝基苯▲、对-硝基甲苯▲、2，4-二硝基甲苯、三硝基甲苯、对-硝基氯苯▲、2，4-二硝基氯苯▲

7．苯胺类

苯胺▲、二硝基苯胺▲、对-硝基苯胺▲、2，6-二氯硝基苯胺

8．多环芳烃

萘、荧蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘▲、茚并[l，2，3-cd]芘、苯并[ghi]芘

9．酞酸酯类

酞酸二甲酯▲、酞酸二丁酯▲、酞酸二辛酯▲

10．农药

六六六▲、滴滴涕▲、敌敌畏▲、乐果▲、对硫磷▲、甲基对硫磷▲、除草醚▲、敌百虫▲

11．丙烯腈

丙烯腈

12．亚硝胺类

N-亚硝基二丙胺、N-亚硝基二正丙胺

13．氰化物

氰化物▲

14．重金属及其化合物

砷及其化合物▲、铍及其化合物▲、镉及其化合物▲、铬及其化合物▲、铜及其化合物▲、铅及其化合物▲、汞及其化合物▲、镍及其化合物▲、铊及其化合物▲

⑵综合分析污染物的各种特征性质，选择可行性最好的污染因子作为监测对象。

污染物的特征性质是：

1自然性

2扩散性

3毒性

4活性的持久性

5生物可降解性和累积性

⑶选择的监测对象应有可靠的监测方法并能保证获得准确的数据

⑷可对监测获得的数据作出科学的解释

1.3环境分析与监测技术概述

1．3．1环境分析与监测的发展

⑴国际：

①、（20世纪50-70年代）污染（被动）监测阶段

环境污染虽然自古就有，但环境科学作为一门学科是在二十世纪50年代才开始发展起来。

最初危害较大的环境污染事件主要是由于化学毒物所造成，因此，对环境样品进行化学分析以确定其组成和含量的环境分析就产生了。

由于环境污染物通常处于痕量级（ppm、ppb）甚至更低，并且基体复杂，流动性变异性大，又涉及空间分布及变化，所以对分析的灵敏度、准确度、分辨率和分析速度等提出了很高要求。

因此，环境分析实际上是分析化学的发展。

这一阶段称之为污染监测阶段或被动监测阶段。

②、（20世纪70年代）环境（主动或目的）监测阶段

到了二十世纪70年代，随着科学的发展，人们逐渐认识到影响环境质量的因素不仅是化学因素，还有物理因素，例如噪声、光、热、电磁辐射、放射性等。

所以用生物（动物、植物）的生态、群落、受害症状等的变化作为判断环境质量的标准更为确切可靠。

此外，某一化学毒物的含量仅是影响环境质量的因素之一，环境中各种污染物之间、污染物与其他物质、其他因素之间还存在着相加和拮抗作用。

所以环境分析只是环境监测的一部分，环境监测的手段除了化学的、还有物理的、生物的等等。

同时，从点污染的监测发展到面污染以及区域性的监测，这一阶段称之为环境监测阶段，也称为主动监测或目的监测阶段。

③、（20世纪80年代至今）污染防治（自动）监测阶段监测手段和监测范围的扩大，虽然能够说明区域性的环境质量，但由于受采样手段、采样频率、采样数量、分析速度、数据处理速度等限制，仍不能及时地监视环境质量变化，预测变化趋势，更不能根据监测结果发布采取应急措施的指令。

二十世纪80年代初，发达国家相继建立了自动连续监测系统，并使用了遥感、遥测手段，监测仪器用电子计算机遥控，数据用有线或无线传输的方式送到监测中心控制室；经电子计算机处理，可自动打印成指定的表格，画成污染态势、浓度分布。

可以在极短时间内观察到空气、水体污染浓度变化、预测预报未来环境质量。

当污染程度接近或超过环境标准时，可发布指令、通告并采取保护措施；这一阶段称为污染防治监测阶段或自动监测阶段。

目前，环境分析与监测已从单一的环境分析发展到物理监测、生物监测、生态监测、遥感、卫星监测；从间断性监测逐步过渡到连续的长期监测；从手动监测发展为在线自动监测；监测范围从一个点、一个面扩展到一个城市、一个区域乃至全球；监测项目也日益增多。

具备实时性、连续性、完整性、自动性、网络性等特点。

⑵国内：

1978年前仅有一个监测机构，起步晚，有很大发展。

但：

①水平低。

如美国标准分析方法900多、我国仅400（各种）种左右。

②面窄。

有大气监测、地表水监测、重点污染源监测、噪声监测。

而生态监测、固废监测、土壤监测、放射性监测、振动监测、电磁辐射监测、地面沉降监测、恶臭监测等还未普遍发展。

③自动化程度不够、监测网络不完备。

1．3．2环境污染和环境分析与监测的特点

⑴环境污染的特点

①时间分布性

②空间分布性

③环境污染与污染物含量的关系

④污染因素的综合效应

⑤环境污染的社会评价

⑵环境分析与监测的特点

①综合性

②连续性

③追踪性

1．3．3环境分析与监测技术概述

环境分析与监测技术包括采样技术、测试技术和数据处理技术等，下面仅介绍污染物的常用分析测试技术。

⑴化学分析法

①容量分析法

容量分析法又分为酸碱滴定法、络合滴定法、沉淀滴定法、氧化还原滴定法，主要用于水中酸碱度、氨氮、化学需氧量、生化需氧量、溶解氧、硫化物、六价铬、氰化物、氯化物、硬度、酚及废气中铅等项目的测定。

②重量法

重量法主要用于环境空气中总悬浮颗粒物、飘尘、降尘、烟尘、工业粉尘及水中悬浮固体、残渣、油类等项目的测定。

⑵仪器分析法

①光学分析法光学分析法主要有可见和紫外吸收分光光度法、原子吸收分光光度法、原子发射光谱法、原子荧光光谱法、红外吸收光谱法、分子荧光光谱法等。

②电化学分析法电化学分析法主要包括电位分析法、电导分析法、库仑分析法、伏安和极谱法等。

③色谱分析法色谱分析法主要包括气相色谱法、液相色谱法、离子色谱法等。

④其他分析法质谱法、核磁共振、X射线、电子显微镜分析以及毛细管电泳等。

仪器分析法被广泛应用于对环境中污染物进行定性和定量的测定，尤其是微量和痕量污染物的测定。

⑶生物技术

生物监测技术包括生物体内污染物含量的测定；观察生物在环境中受伤害症状；生物的生理生化反应；生物群落结构和种类变化等技术。

1.4环境分析与监测网络和环境自动监测

1．4．1环境分析与监测网络

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；美国国家环保局设有三个国家级监测实验室（大气监测研究中心，水质监测研究中心，噪声、放射性、固体废弃物及新技术研究中心），分别负责全国各环境要素的监测技术、数据收集处理工作。

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；监测站按行政层次设立四级（国家、省、市、县），测点由环保部门控制；上述两种类型的监测网络分别如图1-2、图1-3所示。

图1-2“要素型”监测网络

图1-3“管理型”监测网络

我国各级环境监测站基本监测工作能力见表1-2。

三级站（市级）应尽可能全面具备各项目的监测能力；四级站（县级）监测能力以表中划“”标记为必测项目外，应根据当地污染特点尽可能增加相应的监测项目。

近二十年来，我国组建了许多以环境要素为基础的跨部门、跨行政区的专业监测网络，如国家海洋环境监测网、长江暨三峡生态环境监测网、淮河等流域环境监测网、全国酸雨监测网等。

表1-2环境监测站基本监测工作能力一览表

类别

监测项目

大气和废气监测

（共6l项）

一氧化碳、氮氧化物、二氧化氮、氨、氰化物、光化学氧化剂、臭氧、氟化物、五氧化二磷、二氧化硫、硫酸盐化速率、硫酸雾、硫化氢、二硫化碳、氯气、氯化氢、铬酸雾、汞、总烃及非甲烷烃、芳香烃（苯系物）、苯乙烯、苯并（a）芘、甲醇、甲醛、低分子量醛、丙烯醛、丙酮、光气、沥青烟、酚类化合物、硝基苯、苯胺、吡啶、丙烯腈、氯乙烯、氯丁二烯、环氧氯丙烷、甲基对硫磷、敌百虫、异氰酸甲酯、肼和偏二甲基肼、TSP、PM10、降尘、铍、铬、铁、硒、锑、铅、铜、

锌、铬、锰、镍、镉、砷、烟尘及工业粉尘、林格曼黑度

降水监测

（共12项）

电导率、pH值、硫酸根、亚硝酸根、硝酸根、氯化物、氟化物、铵、

钾、钠、钙、镁

水和废水监测

（共71项）

水温、水流量、颜色、臭、浊度、透明度、pH值、残渣、矿化度、电导率、氧化还原电位、银、砷、铍，镉、铬、铜、汞、铁、锰、镍、铅、锑、硒、钴、铀、锌、钾、钠、钙、镁、总硬度、酸度、碱度、二氧化碳、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、凯氏氮、总氮、磷、氯化物、碘化物、氰化物、硫酸盐、硫化物、硼、二氧化硅（可溶性）、余氯、化学需氧量、高锰酸钾指数、五日生化需氧量、总有机碳、矿物油、苯系物、多环芳烃、苯并（a）芘、挥发性卤代烃、氯苯类化合物、六六六、滴滴涕、有机磷农药、有机磷、挥发性酚类、甲醛、三

氯乙醛、苯胺类、硝基苯类、阴离子合成洗涤剂

土壤底质固体废弃

物监测（共12项）

总汞、砷、铬、铜、锌、镍、铅、镉、硫化物、有机氯农药、有机质

水生生物监测

（共三类）

水生生物群落、水的细菌学测定、水生生物毒性测定

噪声、振动监测

（共6项）

区域环境噪声、交通噪声、噪声源、厂界噪声、建筑工地噪声、

振动

1．4．2环境自动监测

环境自动监测系统的工作体系由一个中心站和若干个固定的监测分站（子站）组成，如图1-4所示。

自动监测系统24小时连续自动地在线工作。

自动监测系统在正常运行时一般不需要人的参与，所有的监测活动包括采样、检测、数据采集处理、数据显示、数据打印、数据贮存等，都是在电脑的自动控制下完成的。

（1）子站的主要的工作任务：

通过电脑按预定的监测时间、监测项目进行定时定点样品采集、仪器分析检测、检测数据处理、定时向中心监测站传送检测数据等。

（2）监测中心站主要工作任务：

收集各子站的监测数据、数据处理、统计检验结果、打印污染指标统计表、绘制污染分布图、公布污染指数、发出污染警报等。

1.5环境标准

环境标准的概念：

环境标准就是为了保护人群健康、防治环境污染、促使生态良性循环，同时又合理利用资源，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阀值和技术规范。

环境标准是政策、法规的具体体现。

1.5.1环境标准的作用：

（1）环境标准既是环境保护和有关工作的目标，又是环境保护的手段。

它是制订环境保护规划和计划的重要依据。

（2）环境标准是判断环境质量和衡量环保工作优劣的准绳。

评价一个地区环境质量的优劣、评价一个企业对环境的影响，只有与环境标准相比较才能有意义。

（3）环境标准是执法的依据。

不论是环境问题的诉讼、排污费的收取、污染治理的目标等执法的依据都是环境标准。

（4）环境标准是组织现代化生产的重要手段和条件。

通过实施环境标准可以制止任意排污，促使企业对污染进行治理和管理；采用先进的无污染、少污染工艺；设备更新，资源和能源的综合利用等。

 总之，环境标准是环境管理的技术基础。

1.5.2制订环境标准的原则

⑴要有充分的科学依据

⑵既要技术先进、又要经济合理

⑶与有关标准、规范、制度协调配套

⑷积极采用或等效采用国际标准

1.5.3环境标准的分类和分级

两级：

国家、地方

六类：

环境质量标准（表1-3）、污染物排放标准（表1-4）、环境基础标准、环境方法标准、环境标准物质标准、环境保护仪器和设备标准

⑴大气标准

①《环境空气质量标准》GB3095—1996三级表1-5

②《保护农作物的大气污染物最高允许浓度》GB9137--88

③《大气污染物综合排放标准》GB16297—1996三级表1-7、表1-8

④《锅炉大气污染物排放标准》GB13271—2001

⑤《工业炉窑大气污染物排放标准》GB9078—1996三级

⑥《恶臭污染物排放标准》GB14554—93三级

⑵水质标准

①《地表水环境质量标准》GB3838----2002五类表1-6

②《海水水质标准》GB3097----1997四类

③《农田灌溉水质标准》GB5084-------92三类

④《渔业水质标准》GB11607-----89

⑤《地下水质量标准》GB/T14848—93五类

⑥《饮用净水水质标准》CJ94----1999

⑦《再生水回用于景观水体的水质标准》CJ/T95----2000

⑧《污水排入城市下水道水质标准》CJ3082----1999

⑨《污水综合排放标准》GB8978—1996三级表1-9、1-10、1-11

⑩《造纸工业水污染物排放标准》GB3544—2001

⑶噪声标准

①《城市区域环境噪声标准》GB3096----935类

②《工业企业厂界噪声标准》GB12348—90四类

③《建筑施工场界噪声限值》GB12523--90

④《机场周围飞机噪声环境标准》GB9660---88

1．6环境分析与监测课程的学习方法

⑴明确环境分析与监测课程的主要内容

必须了解常规监测项目，见表1-12。

表1-12大气和水质分析监测方法举例

项目

分析方法（国标）

二氧化硫

四氯汞钾吸收—盐酸副玫瑰苯胺比色法（GB／T8970—1988）

甲醛吸收—盐酸副玫瑰苯胺分光光度法（GB／T15262—1994）

氮氧化物

二氧化氮的测定Saltzman法（GB／T15435—1995）

氮氧化物的测定Saltzman法（GB／T15436—1995）

一氧化碳

非色散红外线法（GB／T9801一1988）

降尘

重量法（GB／T15265—1994）

TSP

重量法（GB／T15432—1995）

PM10

大气飘尘浓度测定方法（GB／T6921—1986）

溶解氧

碘量法（GB7489—87）

高锰酸盐指数

GB11892—89

化学需氧量

重铬酸钾法（GB11914—89）

五日生化需氧量

稀释与接种法（GB7488一87）

氨氮

纳氏试剂比色法（GB7479—87）

总磷

钼酸铵分光光度法（GB11893—89）

汞

冷原子吸收分光光度法（GB7468—87）

⑵坚持环境标准

了解环境标准的分级和分类，掌握重要的环境标准。

⑶熟练掌握实验操作技能

掌握采样操作方法和样品的保存、预处理方法；分析试剂的配制方法；分析仪器、设备、玻璃器皿的使用方法等。

⑷重视环境分析与监测的质量控制

①质量控制的目的是为了满足准确性、精密性、完整性、可比性、代表性的要求

②质量控制包括采样的质量控制、样品运送和贮存中的质量控制、实验室分析质量控制、实验室间的质量控制、数据处理的质量控制等。