第十章自動監(jiān)測與簡易監(jiān)測技術

第一節(jié)空氣污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)第二節(jié)水污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)第三節(jié)工廠企業(yè)環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)第四節(jié)遙感監(jiān)測技術第五節(jié)簡易監(jiān)測方法第六節(jié)突發(fā)性環(huán)境污染事故的應急監(jiān)測

空氣污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)由一個中心站，若干個子站和信息傳輸系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)是在嚴格的質量控制下連續(xù)運行的，無人值守。中心站配備有功能齊全、貯存容量大的計算機、收發(fā)傳輸信息的無線電臺和打印、繪圖、顯示等輔助設備，其主要功能是：向各子站發(fā)送各種工作指令，管理子站的工作；定時收集各子站的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計檢驗；打印各種報表，繪制污染分布圖；將各種監(jiān)測數(shù)據(jù)貯存到磁盤上建立數(shù)據(jù)庫，以便隨時檢索或調(diào)用；當發(fā)現(xiàn)污染指數(shù)超標時，向有關污染源行政管理部門發(fā)出警報，以便采取相應的對策。子站分為兩類，一類是為評價地區(qū)整體污染狀況設置的，裝備有污染物質自動監(jiān)測儀、氣象參數(shù)測量儀和環(huán)境微機等，另一類是為掌握污染源排放污染物濃度及總量變化情況而設置的，裝備有煙氣污染組分監(jiān)測儀、氣象參數(shù)測量儀和環(huán)境微機等。子站的主要功能是：在環(huán)境微機的控制下，連續(xù)或間歇監(jiān)測預定污染因子；按一定時間間隔采集和處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將其打印和短期貯存；通過信息傳輸系統(tǒng)接收中心站的工作指令，并按中心站的要求向其傳送監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)測空氣污染的子站監(jiān)測項目分為兩類：一類是溫度、濕度、大氣壓、風速、風向及日照量等氣象參數(shù)，另一類是二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、可吸入顆粒物、臭氧、總碳氫化合物、甲烷烴、非甲烷烴等污染參數(shù)。隨子站代表的功能區(qū)和所在位置不同，選擇的監(jiān)測參數(shù)也有差異。我國《環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》規(guī)定，空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測站分為Ⅰ類測點和Ⅱ類測點。Ⅰ類測點數(shù)據(jù)按要求進國家環(huán)境數(shù)據(jù)庫，Ⅱ類測點數(shù)據(jù)由各省市管理。Ⅰ類測點測定溫度、濕度、大氣壓、風向、風速五項氣象參數(shù)和下表中的污染參數(shù)。二、子站布設及監(jiān)測項目

(一)子站數(shù)目和站位選址

(二)監(jiān)測項目表10.1Ⅰ類點測定項目必測項目選測項目二氧化硫臭氧氮氧化物總碳氫化合物可吸入顆粒物或總懸浮顆粒物一氧化碳

三、子站內(nèi)的儀器裝備

電臺環(huán)境微機磁帶機打印機氣象儀TSP監(jiān)測儀CO監(jiān)測儀NOx監(jiān)測儀SO2監(jiān)測儀控制器動態(tài)校準儀大氣采樣系統(tǒng)圖10.2子站儀器裝備方框圖四、空氣污染自動監(jiān)測儀器（一）

儀器選型表10.2美、日、中空氣自動監(jiān)測儀器比較國別項目測定方法自動監(jiān)測儀器美國SO2CONOxO3總烴可吸入顆粒物脈沖紫外熒光法非色散相關紅外吸收法化學發(fā)光法紫外光度法氣相色譜法(FID)β射線吸收法脈沖紫外熒光SO2監(jiān)測儀相關紅外CO監(jiān)測儀化學發(fā)光NOx監(jiān)測儀紫外光度O3監(jiān)測儀氣相色譜儀β射線可吸入顆粒物監(jiān)測儀日本SO2CONOxO3總烴可吸入顆粒物紫外熒光法非色散紅外吸收法化學發(fā)光法紫外光度法氣相色譜法(FID)β射線吸收法紫外熒光SO2監(jiān)測儀非色散紅外CO監(jiān)測儀化學發(fā)光NOx監(jiān)測儀紫外光度O3監(jiān)測儀氣相色譜儀β射線可吸入顆粒物監(jiān)測儀中國SO2CONOxO3總烴可吸入顆粒物紫外熒光法非色散紅外吸收法化學發(fā)光法紫外光度法氣相色譜法(FID)β射線吸收法紫外熒光SO2監(jiān)測儀非色散紅外CO監(jiān)測儀化學發(fā)光NOx監(jiān)測儀紫外光度O3監(jiān)測儀氣相色譜儀β射線可吸入顆粒物監(jiān)測儀（二）SO2監(jiān)測儀器1.紫外脈沖熒光SO2監(jiān)測儀圖10.3SO2監(jiān)測儀熒光計工作原理示意圖圖10.4紫外熒光SO2監(jiān)測儀氣路系統(tǒng)示意圖2.電導式SO2自動監(jiān)測儀圖10.5電導式SO2自動監(jiān)測儀工作原理示意圖為了減小電極極化現(xiàn)象，除了應用較高頻率的交流電壓外，還可以采用下圖所示的四電極法測量電路：圖10.6四電極法測量電路示意圖（三）氮氧化物監(jiān)測儀器

化學發(fā)光法NOx監(jiān)測儀：圖10.7化學發(fā)光NOx監(jiān)測儀工作原理示意圖（四）臭氧監(jiān)測儀器

1.紫外光度法臭氧監(jiān)測儀單光路型儀器圖10.8紫外吸收式O3分析儀工作原理示意圖圖10.9雙光路紫外光度法O3監(jiān)測儀工作原理示意圖雙光路型儀器2.化學發(fā)光法臭氧監(jiān)測儀器圖10.10乙烯法O3監(jiān)測儀工作原理示意圖（五）一氧化碳監(jiān)測儀器

1.非色散紅外吸收法CO監(jiān)測儀圖10.11非色散紅外吸收法CO監(jiān)測儀原理示意圖2.相關紅外吸收法CO監(jiān)測儀圖10.12相關紅外吸收法CO監(jiān)測儀工作原理示意圖（六）總烴監(jiān)測儀圖10.13總烴自動測定儀工作原理示意圖（七）可吸入顆粒物（PM10、飄塵）監(jiān)測儀圖10.14β射線可吸入顆粒物測定儀工作原理示意圖五、氣象觀測儀器

六、空氣污染監(jiān)測車第二節(jié)水污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)一、水污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的組成采水設備、水質污染監(jiān)測儀器及附屬設備二、子站布設及監(jiān)測項目圖10.15連續(xù)自動監(jiān)測水質一般指標系統(tǒng)示意圖表10.3水污染可自動監(jiān)測的項目及方法項目監(jiān)測方法一般指標水溫pH電導率濁度溶解氧鉑電阻法或熱敏電阻法電位法(pH玻璃電極法)電導電極法光散射法隔膜電極法(極譜或原電池型)綜合指標化學需氧量(COD)高錳酸鹽指數(shù)總需氧量(TOD)總有機碳(TOC)生化需氧量(BOD)庫侖滴定法或比色法電位滴定法高溫氧化-氧化鋯氧量儀法燃燒氧化-非色散紅外吸收法或紫外催化氧化-非色散紅外吸收法微生物膜電極法單項污染指標總氮總磷氟離子氯離子氰離子氨氮六價鉻苯酚密封燃燒氧化-化學發(fā)光法比色法離子選擇電極法離子選擇電極法離子選擇電極法離子選擇電極法或膜濃縮-電導率法比色法比色法或紫外吸收法三、水污染連續(xù)自動監(jiān)測儀器（一）水溫監(jiān)測儀器圖10.16水溫自動測量原理示意圖（二）電導率監(jiān)測儀器圖10.17電流法電導率儀工作原理示意圖（三）pH監(jiān)測儀圖10.18pH連續(xù)自動測定原理示意圖（四）溶解氧監(jiān)測儀圖10.19溶解氧連續(xù)自動測定原理示意圖（五）濁度監(jiān)測儀圖10.20表面散射式濁度自動監(jiān)測儀工作原理示意圖（六）高錳酸鹽指數(shù)監(jiān)測儀圖10.21電位滴定式高錳酸鹽指數(shù)

自動監(jiān)測儀工作原理示意圖（七）COD監(jiān)測儀圖10.22COD自動監(jiān)測儀測定流程示意圖（八）微生物傳感器BOD監(jiān)測儀圖10.23微生物傳感器BOD自動監(jiān)測儀示意圖（九）TOC監(jiān)測儀圖10.24單通道TOC自動監(jiān)測儀工作原理示意圖（十）UV（紫外）吸收監(jiān)測儀圖10.25UV吸收自動監(jiān)測儀工作原理示意圖（十一）其他污染物監(jiān)測儀器測定水中污染物的自動監(jiān)測儀器還有總氮、總磷、氨氮、氟化物、氰化物、六價鉻、總需氧量（TOD）等的監(jiān)測儀。四、水質污染監(jiān)測船水質污染監(jiān)測船是一種水上流動的水質分析實驗室。一般裝備有水體、底質、浮游生物等采樣系統(tǒng)或工具。第三節(jié)工廠企業(yè)環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)一、自動監(jiān)測系統(tǒng)簡介

工廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)的主要任務是連續(xù)或間歇地監(jiān)測固定污染源向環(huán)境排放的污染物濃度及總量，達到從源頭控制污染的目的，這是改善和提高環(huán)境質量最有效的手段。

二、鋼鐵企業(yè)環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)

(一)廠內(nèi)監(jiān)測

1.煙氣監(jiān)測

2.排水監(jiān)測

3.環(huán)境噪聲監(jiān)測

4.氣象觀測

(二)廠外監(jiān)測

(三)監(jiān)測管理中心圖10.26某鋼廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)示意圖三、煙氣排放連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）圖10.27煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)示意圖第四節(jié)遙感監(jiān)測技術一、攝影遙感技術圖10.28土壤、植物和水體對電磁波的反射能力示意圖二、紅外掃描遙測技術圖10.29熱紅外掃描系統(tǒng)工作過程示意圖三、相關光譜遙測技術圖10.30相關光譜法原理示意圖圖10.31相關光譜遙測儀組件示意圖四、激光雷達遙測技術圖10.32拉曼激光雷達系統(tǒng)示意圖五、用3S技術研究全球環(huán)境問題

3S技術：遙感（RS）

全球定位系統(tǒng)（GPS）

全球信息系統(tǒng)（GIS）第五節(jié)簡易監(jiān)測方法一、簡易比色法

(一)溶液比色法

表10.4溶液比色法測定空氣污染物所用試劑及顏色變化被測物質所用主要試劑顏色變化氮氧化物對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺無色→玫瑰紅色二氧化硫品紅、甲醛、硫酸無色→紫色硫化氫硝酸銀、淀粉、硫酸無色→黃褐色氟化氫硝酸鋯、茜素磺酸鈉紫色→黃色氨氯化汞、碘化鉀、氫氧化鈉紅色→棕色苯甲醛、硫酸無色→橙色

用視力比較試樣溶液或采樣后的試紙與標準色列的顏色深度，以確定欲測組分含量的方法稱為簡易比色法。它是環(huán)境監(jiān)測中常用的簡單、快速的分析方法，常用的有溶液比色法和試紙比色法。(二)試紙比色法表10.5幾種污染物質的比色試紙被測物質試紙比色試劑顏色變化一氧化碳氯化鈀白色→黑色二氧化硫亞硝基五氰絡鐵酸鈉+硫酸鋅淺玫瑰色→磚紅色二氧化氮鄰甲聯(lián)苯胺(或聯(lián)苯胺)白色→黃色光氣(1)二甲基苯胺+對二甲氨基苯甲醛+鄰苯二甲酸二乙酯(2)硝基苯甲基吡啶+苯胺白色→藍色白色→磚紅色硫化氫醋酸鉛白色→褐色氟化氫對二甲氨基偶氮苯胂酸棕色→紅色氯化氫甲基橙黃色→紅色臭氧鄰甲聯(lián)苯胺白色→藍色汞碘化亞銅奶黃色→玫瑰紅色鉛玫瑰紅酸鈉白色→紅色二氧化錳p,p′-四甲基二胺基二苯甲烷+過碘酸鉀紫色→藍色(三)植物酯酶片法測定蔬菜、水果上的有機磷農(nóng)藥當蔬菜、水果樣品浸泡液中不含有機磷農(nóng)藥時，則依次加入酶片和底物后，底物迅速分解，樣品浸泡液很快由橙色變?yōu)樗{色，否則，酶受有機磷農(nóng)藥抑制，底物分解變慢或不分解，導致浸泡液在較長時間內(nèi)保持橙色不變或呈淺藍色。故可通過與標準樣品浸泡液中加入酶片和底物后變色情況比較，確定樣品中有機磷農(nóng)藥含量。(四)人工標準色列圖10.33人工標準色列人工標準色列是按照溶液或試紙與被測物質反應所呈現(xiàn)的顏色，用不易退色的試劑或有色塑料制成的對應于不同被測物質濃度的色階。前者為溶液型色列，后者為固體型色列。二、檢氣管法：

檢氣管是將用適當試劑浸泡過的多孔顆粒狀載體填充于玻璃管中制成，當被測氣體以一定流速通過此管時，被測組分與試劑發(fā)生顯色反應，根據(jù)生成有色化合物的顏色深度或填充柱的變色長度確定被測氣體的濃度。

(一)載體的選擇與處理

1.硅膠

2．素陶瓷

(二)檢氣管的制備

1.試劑和載體粒度的選擇

2.填充載體的制備（載體浸泡吸附蒸發(fā)溶劑）

3.檢氣管的玻璃管及封裝（均勻、長度一致）

(三)檢氣管的標定1.濃度標尺法以濃度對變色柱長度繪制標準曲線。圖10.34標準曲線根據(jù)標準曲線，取整數(shù)濃度的變色柱長度制成濃度標尺，供現(xiàn)場使用。圖10.35濃度標尺示意圖用標準濃度表法標定的步驟是：首先從同批檢氣管中抽取粗、中、細管徑的檢氣管各10支，根據(jù)其中指示劑填充物最長（OL）和最短（O’L′）的管畫出如右圖所示的四邊形框。2.標準濃度表法

圖10.36不同管徑檢氣管變色柱校正表按濃度與變色柱長度的關系，取左右兩側（OL和O’L′）上的交點，畫出兩條標準曲線，如下圖所示：圖10.37不同管徑檢氣管的標準曲線根據(jù)標準曲線，取整數(shù)濃度的變色柱長度畫成標準濃度表，如下圖所示：圖10.38標準濃度表圖10.39商品檢測管(四)檢氣管的抽氣裝置表10.6常用檢氣管檢氣管靈敏度/(mg·m-3)抽氣量/mL抽氣速度/(mL·s-1)顏色變化試

劑測定方法一氧化碳20450～5001.5～1.7黃→綠→藍硫酸鈀、鉬酸銨、硫酸、硅膠比色一氧化碳251001.5白→綠發(fā)煙硫酸、五氧化二碘、硅膠比長度二氧化碳4001000.5藍→白百里酚酞、氫氧化鈉、氧化鋁比長度二氧化硫104001棕黃→紅亞硝基鐵氰化鈉、氯化鋅、六亞甲基四胺、陶瓷比長度硫化氫102002白→褐乙酸鉛、氯化鋇、陶瓷比長度氯21002黃→紅熒光素、溴化鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀、硅膠比長度氨101000.8紅→黃百里酚藍、乙醇、硫酸、硅膠比長度氧化氮101001白→綠聯(lián)鄰甲苯胺、硅膠比長度汞0.15001.7灰黃→淡橙碘化亞銅、硅膠比長度苯101001白→紫褐發(fā)煙硫酸、多聚甲醛、硅膠比長度三、環(huán)爐檢測技術

(一)基本原理圖10.40Cu2+、Fe3+分離示意圖環(huán)爐法使用的主要儀器——環(huán)爐(二)在環(huán)境監(jiān)測中的應用圖10.41金屬質環(huán)爐示意圖圖10.42玻璃環(huán)爐示意圖第六節(jié)突發(fā)性環(huán)境污染的應急監(jiān)測事故一、突發(fā)性環(huán)境污染事故的定義及產(chǎn)生原因

（一）突發(fā)性環(huán)境污染事故的定義非正常的，不可抗拒的，在時間、地點、場合、排污方式、排污途徑、排污種類、數(shù)量、濃度等方面均難以預料的環(huán)境污染事故。

表10.7世界上95個國家化學事故資料統(tǒng)計（二）突發(fā)性環(huán)境污染事故產(chǎn)生的原因

1.生產(chǎn)事故

2.貯運事故

3.自然災害

4.人類戰(zhàn)爭二、突發(fā)性環(huán)境污染事故的分類和特征

1.分類（1）有毒有害物質污染事故；

（2）毒氣污染事故；

（3）爆炸事故；（4）農(nóng)藥污染事故；

（5）放射性污染事故；

（6）油污染事故；

（7）廢水非正常排放污染事故。

2.特征

（1）形式多