环境监测概论讲义222.docx

1、环境监测概论讲义2221 环境问题与环境监测1.1环境1.1.1环境 环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。中华人民共和国环境保护法第一章第二条。环保法所说的环境有两层含义：第一，自然因素的总体：一是包括各种天然的和经过人工改造的；二是并不泛指人类周围的自然因素，而是对人类生存和发展有明显影响的自然因素的总体。第二，随着人类社会的发展，环境的概念也在发展。月球引力对海水的潮汐有影响的事实，提出视月球为人类生存的环境，现在没有一个国家的环保法这样认定。但

2、随着宇航技术的发展人类在月球、火星建立基地，或移民外星球，那时月球、火星将成为人类生存的组成部分。其他定义：是指围绕着人类的外部世界,是人类赖以生存和发展的物质条件的综合体。环境是人类进行生产和生活的场所，是人类生存和发展的物质基础。环境总是对于中心事物而言，它已随着中心事物的不同而不同，随着中心事物的变化而变化。例如1：某养殖场臭气与大气环境。例如2：某城市生活污水与水环境。1.1.3环境系统的组成人类的生存环境已经形成一个复杂庞大、多层次多单元的环境系统。根据其与人类生活的密切关系和人类对自然环境的改造加工的程度，由近及原、由小及大可分为聚落环境、地理环境、地质环境和星际环境。（1）聚落环

3、境 聚落是指人类聚居的中心，活动的场所。聚落环境是人类有目的、有计划地利用和改造自然环境而创造出来的生存环境，是与人类的生产和生活关系最密切、最直接的工作和生活环境。聚落环境根据性质、功能和规模可分为：院落环境、村落环境和城市环境,聚落环境中的人工环境因素占主导地位，也是社会环境的一种类型。人类的聚落环境，从自然界中的穴居和散居，直到形成密集栖息地乡村和城市。显然，随着聚居环境的变迁和发展，为人类提供了安全清洁和舒适方便的生存环境。但是，聚落环境乃至周围的生态环境由于人口的过度集中、人类缺乏节制的频繁活动、以及对自然界的资源和能源超负荷索取同时受到巨大的压力，造成局部、区域、以至全球性的环境污

4、染。因此，聚落环境历来都引起人们的重视和关注，也是环境科学的重要和优先研究领域。 （2） 地理环境地理学上所指的地理环境位于地球表层，处于岩石圈、水圈、大气圈、土壤圈和生物圈相互制约、相互渗透、相互转化的交融带上。它下起岩石圈的表层，上至大气圈下部的对流层顶，厚约1020 km，包括了全部的土壤圈，其范围大致与水圈和生物圈相当。概括地说，地理环境是由与人类生存与发展密切相关的，直接影响到人类衣、食、住、行的非生物和生物等因子构成的复杂的对立统一体，是具有一定结构的多级自然系统，水、土、气、生物圈都是它的子系统。每个子系统在整个系统中有着各自特定的地位和作用，非生物环境都是生物（植物、动物和微生

5、物）赖以生存的主要环境要素，它们与生物种群共同组成生物的生存环境。这里是来自地球内部的内能和来自太阳辐射的外能的交融地带，有着适合人类生存的物理条件、化学条件和生物条件，因而构成了人类活动的基础。（3） 地质环境 地质环境主要指地表以下的坚硬地壳层，也就是岩石圈部分。它是由岩石及其风化产物浮土两个部分组成。岩石是地球表面的固体部分，平均厚度30Km左右；浮土是包括土壤和岩石碎屑组成的松散覆盖层，厚度范围一般为几十米至几公里。实质上，地理环境是在地质环境的基础上，在星际环境的影响下发生和发展起来的，在地理环境、地质环境和星际环境之间，经常不断地进行着物质和能量的交换和循环。例如，岩石在太阳辐射的

6、作用下，在风化过程中使固结在岩石中的物质释放出来，参加到地理环境中去，再经过复杂的转化过程又回到地质环境或星际环境中。如果说地理环境为人类提供了大量的生活资料，即可再生的资源，那么地质环境则为人类提供了大量的生产资料，特别是丰富的矿产资源，即难以再生的资源，它对人类社会发展的影响将与日俱增。（4） 星际环境 宇宙环境，又称为星际环境，是指地球大气圈以外的宇宙空间环境，由广漠的空间、各种天体、弥漫物质、以及各类飞行器组成。它是人类活动进入地球邻近的天体和大气层以外的空间的过程中提出的概念，是人类生存环境的最外层部分。太阳辐射能为地球的人类生存提供主要的能量。太阳的辐射能量变化和对地球的引力作用会

7、影响地球的地理环境，与地球的降水量、潮汐现象、风暴和海啸等自然灾害有明显的相关性。随着科学技术的发展，人类活动越来越多地延伸到大气层以外的空间，发射的人造卫星、运载火箭、空间探测工具等飞行器本身失效和遗弃的废物，将给宇宙环境以及相邻的地球环境带来了新的环境问题 1.2环境问题1.2.1环境问题这些由于人类活动或自然因素引起的环境质量下降、对人类及其他生物的正常生存与发展所造成种种影响和破坏的问题，统称为环境问题。环境问题分类：第一环境问题是有自然因数因素引起的第二环境问题是有人为因素引起的1.2.2人与自然人类来源于自然，最终回归于自然，一切顺应自然是明智的选择。（1）地球诞生人类生存离不开地

8、球的自然环境，空气、水、海洋、土地、野生生物、矿藏、森林、草原等等，大自然给了人类丰厚的恩赐，但人类有时并不知道珍惜，可是人类赖以生存的自然环境的形成经历漫长的过程，大约在47亿年前，宇宙中尘埃聚集，形成了地球及其所在的太阳系的其他星球。（2）生命的迹象在地球的原始环境刚刚形成的时候，那时一片死静的世界，地球上没有生物，更没有人类，只有原子、分子。在大约35亿年以前，地球的水域中溶解的无机物，由于太阳紫外线的辐射，在地球内部能量与太阳能的共同作用下，转变为有机物，进而形成有机大分子出现了生命现象；大约在30多亿年以前出现了原核生物，经过漫长的无生物的化学进化阶段，开始进入了生物进化阶段，最初生

9、物在水里生存，直到绿色植物的出现，大约42亿前空气中的氧气逐渐增加到现在的水平，并形成了保护地球生命的臭氧层，大约2亿多年前出现了爬行动物，随后又经历了相当长的时间，出现哺乳动物，繁茂的森林、广袤的草原的逐渐形成，为古人类的诞生创造的条件。（3）人类出现现在大多数古人类学家认为，人类共同祖先的发源地在非洲，人由古猿进化而来，古猿生存在几百万年至一两千万以前。在距今大约500-800万年前，当时非洲中部大规模的火山喷发对气候造成了很大的影响，西非地区由于大西洋来的降雨云层，不断地下雨，所以继续保持着湿润的气候和茂密的森林，而东非平原则变得干旱，热带雨林不断地退化，逐渐消失，变成了一片热带的大草原

10、；本来生息在非洲大森林的古猿这时也出现了分化，居住在西非的一支照旧优哉游哉，生活在舒适的老家，过着悠闲的森林生活，几百万年来几乎一直是老样子，这就是我们今天看到的猩猩、黑猩猩等类人猿。生活在东非的另一支，则不得不经受严酷的自然环境和艰苦生活的考验，为适应新的生存环境而斗争。由于树林里的果实越来越少，迫使它们不得不下到地面，尝试直立着去寻找草丛中可以吃的东西，以填饱辘辘饥肠。这就为人与猿分化准备了条件。经过许多万年的锤炼，东非一支古猿的前后肢终于有了进一步的分工：前肢迫使后肢支持身体走路，后肢则把前肢解放出来去做更多的事情。这样，地球上就出现了一种前所未有的动物，它们直立的姿态已经相当完备，可以

11、不用前肢来帮忙，单靠后肢便能站立起来行走。这种手脚分工、能够直立行走的动物，已经不再是原来的古猿，而是早在400多万年前便与所有其他的动物“划清了界限”，向着人类进化迈出了决定性的一步。第二次突破大约发生在250万至300万年前，冰河时期降临，东非平原气候更加干旱，生活条件更加严酷，生存竞争要求原始人跑到更远的地方去寻找食物，还要抵御更多猛兽的袭击并战而胜之。这时光靠自身的器官已不敷应用，必须进一步改变自然，通过“工具”的使用来使自己变得更加强大。火也是人类改造自然的一种有力工具。，火可以用来照明与取暖，于是人类从野外搬进了洞穴居住，并得以突破气候的限制，不断拓展自己的生存空间。大约在10万3

12、0万年前出现的第三次突破，现代人的祖先开始从非洲向全世界“移民”。先是迁居到西亚、中东一带，然后四处扩展，到达东亚、东南亚、并进入澳大利亚后来有一支迁徒到欧洲，最后在亚洲的一支又还跨过白令海峡到了美洲。在当地气候、水土的影响下，他们的肤色和体型发生的变化，演化成了今天不同的人种。回望人类从绿色中走来的历程，如果把地球的诞生的历史47亿年算作一天,那吗地球上的人类诞生至今天还不到一分半钟，也就是直道这一天的23点58.5分才出现人类，尽管与地球的历史相比人类的历史是如此的短暂，但对地球的影响是如此的深远与强大，人类已把自己的家园糟蹋得千疮百孔。1.2.2环境事件（1）人类文明的进程采猎文明人类是

13、环境的发展的产物，人类诞生以后很长一段时间里，处于了采猎文明阶段，主要是采集自然界的果实和猎取野兽作为自己的食物，与其他动物的区别不大，有什么吃什么，存在什么野兽就猎取什么野兽，主要是利用自然环境保证自己的生存，这时人类的没有对环境产生影响与破坏，没有引起环境问题，当时人类面临的环境问题主要是自然灾害，人类只有听天有命。农业文明随着人类的发展，人口的增加，自然灾害等原因，环境中的食物减少，迫使人类逐渐学会了培植植物、驯化动物和圈养动物，人类进入了农业文明阶段，人类开始开垦和占用土地、破坏草原、砍伐森林，并根据自己的需要兴修水利、开挖运河，进而产生了水土流失、土地沙漠化，水灾、旱灾频发，致使许多

14、古代文明古国都因环境恶化而消亡。工业文明人类不断地发展，已经不能满足于简单的农业和畜牧业产品，逐渐形成了一些农业和畜牧业的加工业，以供给人类更多的食品和用品，这样就出现了个体加工业、小作坊和联合性的作坊。在这些作坊的加工过程中，相应产生了将一些废气、废水、废渣等排放到环境中去的情况，构成了对环境的污染和影响。由于当时生产方式比较简单，生产规模不大，所以还没形成对环境的严重影响，但已发生了由人类活动而带来的环境污染问题。随着生产力的发展，尤其大工业的出现，一方面丰富了人类的物质生活，另一方面，由于大工业生产需要的地下矿产资源被大量地开采出来，更多的森林、草原受到破坏，而工业生产过程中产生的废气、

15、废水、废渣大量地排入到环境中去，而这些工业“三废”是生物和人类所不熟悉、难以降解、难以同化和忍受的，这就形成了以环境污染事件为主体的环境问题。（2）环境事件在工业化的过程中，国内外都出现了许多标志性的污染事件，这些事件推动了环境监测的发展。二十世纪中叶（5080）八大公害事件：马斯河谷烟雾事件（比利时）1930年12月多诺拉烟雾事件（美国）1948年10月26-31日伦敦烟雾事件（英国）1952年12月5-8日洛杉矶光化学烟雾事件（美国）1943年5-10月水俣事件（日本）1953-1956年富山事件（日本）1955-1972年3月四日事件（日本）1955-1963年米糠油事件（日本）1968

16、年3月二十世纪80年代重大公害事件：维索化学污染（意大利）1976年7月10日阿摩柯卡的斯油轮泄漏（法国）1978年3月三里岛核电站泄漏（美国）1979年3月28日墨西哥油库爆炸（墨西哥）1984年11月博帕尔农药泄漏（印度）1984年12月2-3日威尔士饮水污染（英国）1985年1月切尔诺贝利核电站泄漏（前苏联）1986年4月26日莱茵河（瑞士） 1986年1月莫农格希拉河污染（美国） 1988年11月1日爱克森.瓦耳迪兹油轮漏油（美国） 1989年11月1日二十一世纪污染事件中国大连输油管爆炸事件2010年美国墨西哥湾原油泄漏事件 2010年中国松花江污染事件 公元2005年2002201

17、2：重大环境污染事件最近二十年，随着经济列车的不断加速，我国进入了环境高风险时期，各种环境污染事件层出不穷，尤其是最近十年，环境污染事件的发展规模、损害后果、污染类型等都日趋扩大。2002年贵州都匀矿渣污染事件、云南南盘江水污染事件2004年四川沱江特大水污染事件、河南濮阳喝不上“放心水、四川青衣江水污染事件2005年松花江重大水污染事件、重庆綦江水污染事件、浙江嘉兴遭遇污染性缺水危机、黄河水沦为“农业之害、广东北江镉污染事故2006年河北白洋淀死鱼事件、吉林忙牛河水污染事件、湖南岳阳砷污染事件、四川泸州电厂重大环境污染事故2007年太湖、巢湖、滇池爆发蓝藻危机、江苏沭阳水污染事件2008年广

18、州白水村“毒水”事件、云南阳宗海砷污染事件2009年江苏盐城水污染事件、山东沂南砷污染事件、陕西汉阴尾矿库塌陷事故、湖南浏阳镉污染事件、多地爆发儿童血铅超标事件“有色金属之乡”饮水告急2010年紫金矿业铜酸水渗漏事故、大连新港原油泄漏事件、松花江化工桶事件、河南铬废料堆积成城市毒瘤2011年血铅超标事件频发不止、渤海蓬莱油田溢油事故、哈药总厂陷“污染门”、 浙江杭州水源污染事件云南曲靖铬渣污染事件、苹果公司中国代工厂被指污染环境、甘肃徽县血镉超标事件、江西铜业排污祸及下游2012年广西龙江河镉污染事件、江苏镇江水污染事件21世纪人类面临八大挑战挑战 森林面积锐减 土地严重沙化 自然灾害频发 淡

19、水资源逐渐枯竭 “温室效应”使全球气候失常 防紫外线的臭氧层受到严重破坏 酸雨频繁危害人类 化学排放物质急增,直接危害全球1.3环境监测的形成与发展1.3.1环境监测的概念 环境监测是指按照有关技术规范规定的程序和方法，运用物理、化学、生物、遥感等技术，监视、检测和分析环境污染因子及其可能对生态系统产生影响的环境变化，评价环境质量，编制环境监测报告的活动。-环境监测管理条例（征求意见稿）环境监测是运用现代科学技术方法定量地测定环境污染因子及其他有害于人体健康的环境变化，分析其环境影响过程与程度的科学活动。环境监测的形成过程: 环境污染事件环境问题环境分析环境监测环境监测发展的三个阶段:20世纪

20、50年代，污染监测阶段;20世纪70年代，主动监测阶段;20世纪80年代，自动监测阶段。（1）美国环境监测一百年历史回顾王炳华 赵明(航天总公司第三研究院环境监测站,北京100074)美国环境监测一百年历史回顾及其借鉴环境监测管理与技术第12 卷第6 期 1899 年美国公共卫生协会(APHA) 成立了“水的标准分析方法委员会” 1905 年,该委员会发表了一份研究报告水的标准分析方法,它就是现在已出版到第18 版的那套著名的水和废水的标准检验法(简称标准检验法) 的第1 版。 1925 年,美国自来水厂协会(AWWA) ,参与了该标准检验法的制定工作。与APHA 联合推出了第6 版,书名改为

21、水和废水标准检验法 1933 年标准检验法的第7 版推出。其特点是分析对象越分越细,在第6 版把水体划分为两大类的基础上,又细分成天然水,污水,工业废水,受污染水体,污泥和底泥等6 大类。测定项目增至34个。 1935 年,美国水污染协会(后改名为“污水控制联合会WPCF) 发表了一份研究报告,题为污水的分析方法,该方法稍加修改,合并到标准检验法第8 版中(1936 年) 1947 年由APHA、AWWA、WPCF 3 个协会共同参加的标准 检验法委员会正式成立并开始工作,从而把标准检验法的制定工作推向一个新阶段。 1979 年12 月18 日EPA100 600 系列纳入联邦法规。 其中废水

22、中各类有毒有机物的分析测定方法是EPA 600系列。 其中饮用水中各类有毒有机物的分析测定方法是EPA 500系列 美国70 年代水质自动监测： 到70 年代中期,已在全国范围成功地建立 了由上千个水质自动监测站组成的自动连续监测网,覆盖各大水域和各大水系,使美国进入区域性的自动监测新时期。自动监测系统可随时对水温、pH、浊度、电导率、溶解氧、氨- 氮、生化需氧量、化学需氧量、总有机碳等指标进行预报,全天候监控各水域、水系的水质质量状况和污染状况美国空气监测大约开始于20世纪初。但在50多年中进展极为缓慢,工作开展很少。 在空气监测领域,对SO2 ,CO , TSP ,O3 ,NOx 这些项目

23、的调查在1940 年代末才进行,而且涉及的城市也很少。 1963 年,美国工业卫生协会(AIHA) ,空气污染控制协会(APCA) ,美国官方工业卫生医师会(ACGIH) ,美国公共卫生协会(APHA) 等一起成立了美国公共卫生联合协会委员会( ISC) 。 ISC 的职责是审查、制定、修改空气污染监测的标准方法。ISC成立后,自1968 年开始陆续推出了一些标准方法,使空气监测逐步提高到标准化、规范化的新水平。 1968年国际科学联合理事会设立环境问题科学委员会。 ISC 成立后经过近10 年工作于1972 年推出了空气采样与分析方法第1 版,共57 个方法;1977 年又推出了第2 版 ,

24、它在第1 版的基础上增补、修订,共有136 个方法 19841988推出EPA T01T14系列空气中有毒有机物分析方法，它是第一部空气监测系列化、专门化的标准方法系列,在环境空气有毒有害有机物监测领域具有很高的权威性 空气自动监测 1964 年纽约市首先使用空气连续自动监测系统。1969 年美国在13 个空气质量控制区设置了13 个空气自动监测站,对SO2 和飘尘两个项目进行自动连续监测 70 年代空气自动监测站,由60 年代的十几个,一下子猛增到70 年代的2 000 多个 ,分布在美国各地,形成了一个完整的全天候的自动监测网,能及时的对各个主要城市主要地区的空气污染状况(6 个常规项目)

25、 进行现场实时报告。同时还应用人造卫星系统和激光技术大范围的监测大气中的CO、O3 的含量。从而使美国空气监测进入了一个跨区域性的自动监测的新时期。 在80 年代环境空气自动监测系统进一步完善,在70 年代实时报告空气污染(6 个常规项目) 状况的基础上,发展到及时对污染趋势进行预测预报。 1986年9月EPA SW - 846 系列固体废弃物试验分析评价手册 1300 系列:毒性试验方法,共3 个。 3000 系列:金属元素的提取方法,共7 个。 3500 系列:半(非) 挥发性有机物的提取方法,共7 个。 3600 系列:净化、分离方法,共9 个。 5000 系列:挥发性有机物的提取方法,

26、共4个。 6000 系列:测定金属的新方法,共2 个,可测定金属26 种。 7000 系列:原子吸收法测定金属元素,共53 个方法,可测定金属28 种。 8000 系列:有机物分析方法,共39 个,其中GC 法25 个,GC/ MS 法7 个,HPLC 法7 个;测定挥发性有机物的方法13 个,测定半挥发性有机物的方法24 个,测定非挥发性有机物的方法6 个。9000 系列:常规项目分析方法,共44 个。（2）我国环境监测系统概况改革开放30多年来，我国环境监测事业，取得了跨越式的发展，为环境保护决策和环境管理提供了大量科学、准确、及时的监测信息，为维护国家环境安全，保障人民群众健康，促进经济

27、社会全面可持续发展做出了重要贡献。尤其近10年来，环境监测公共服务能力明显增强，监测技术水平显著提升。目前依托各类环境监测网的分级业务管理模式基本形成，以自动监测为基础的常规指标监测技术装备体系初具规模，建立了440多种国家环境监测技术标准与规范、230多种国家环境标准样品，以及数百种部门和行业的技术方法标准，每年发布多种环境监测报告，环保系统已建成2399个环境监测站，拥有近5万人的环境监测队伍。环境监测事业已经具备了进一步深化发展和实现历史性转变的基础。2012年10月11日“全国空气质量新标准监测现场会”上获悉，目前国家城市环境空气质量监测网由个重点城市扩大到个地级市（含州盟所在地的县级

28、市），国控监测点位由个增加到个。已建成个国家环境空气背景监测站，正在我国南海海域新增一个背景站，即西沙国家环境背景综合监测站，该站已经进入建设阶段。建成个农村区域环境空气质量监测站，近期还将针对区域污染物输送监测需要新增个站点，基本形成覆盖主要典型区域的国家区域空气质量监测网。-中央政府门户网站（2005年，水质监测网站197个，监测断面1074个；生态监测网站15个（3）郑州站环境监测能力发展变化年份人员仪器用房用车监测能力197410/198049123002环境要素7类，参数39个1985802623883环境要素9类，参数105个19918411523884环境要素10类，参数198个

29、19969020023884环境要素10类，参数237个20019230032008环境要素10类，参数328个2006119300320018环境要素8类，参数212个2010129300320022环境要素6类，参数148个2012141300320022环境要素6类，参数148个1.3.2环境监测的目的、作用 (1)目的环境监测的目的是及时、准确全面反映环境质量状况及发展趋势，为环境管理、环境规划、科学研究提供依据。（2）作用环境监测的作用是为环境管理提供技术支持为社会公众提供环境质量信息为企事业单位及其他社会组织提供服务例如评价环境质量、监督污染源、为制定法规、标准、规划的提供依据等。

30、1.3.3环境监测的分类（1）环境质量监测环境质量监测，是指为掌握和评价环境质量状况及其变化趋势，对各环境要素所进行的环境监测活动-第三章第一节第十七条 （环境质量监测的定义）环境质量监督监测环境质量背景监测企事业单位开展环境质量监测环境专项监测.环境质量监测可以由环境监测机构或者接受委托的其他取得环境监测资质的检测机构承担。具体委托办法由国务院环境保护主管部门制定。环境监测网分为国家、省级、市级和县级四级 (2)污染源监测本条例所称污染源监测，是指对向环境排放污染物或者对环境产生不良影响的场所、设施、装置以及其他污染发生源所进行的环境监测活动，包括工业污染源监测、农业污染源监测、生活污染源监

31、测、移动污染源监测和集中式污染治理设施监测等。-第三章第二节第三十条 （污染源监测的定义）污染源监测分为排污单位自行监测和环境保护主管部门依法实施的监督监测。建设项目竣工环境保护验收监测：县级以上人民政府环境保护主管部门应当在建设项目或者污染治理设施竣工试生产、试运行期间，及时组织验收监测。验收监测结果是项目环境保护验收的重要依据。验收监测应当由审批建设项目环境影响评价文件的环境保护主管部门所属的环境监测机构承担。.第三章第二节第四十二条 （建设项目竣工环境保护验收监测）（3）环境预警监测环境预警监测，是指对环境监测数据进行连续性分析，预测可能发生的环境污染或者生态破坏事件的环境监测活动(4) 突发环境事件应急监测突发环境事件应急监测，是指发生