第十章 自動監(jiān)測

1、 一、空氣污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)一、空氣污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng) 二、水污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)二、水污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng) 三、遙感監(jiān)測技術三、遙感監(jiān)測技術 四、簡易監(jiān)測方法四、簡易監(jiān)測方法 http:/ http:/ 環(huán)境中污染物質(zhì)的濃度和分布是隨時間、字間、氣象條環(huán)境中污染物質(zhì)的濃度和分布是隨時間、字間、氣象條件及污染源排放情況等因素的變化而不斷交化的。由于定件及污染源排放情況等因素的變化而不斷交化的。由于定時、定點人工采樣測定結(jié)果不能確切反映污染物質(zhì)的動態(tài)時、定點人工采樣測定結(jié)果不能確切反映污染物質(zhì)的動態(tài)變化規(guī)律，變化規(guī)律，2020世紀世紀7070年代初，一些國家或地區(qū)相繼建立起年代初，一些國家或

2、地區(qū)相繼建立起了常年連續(xù)工作的大氣污染自動監(jiān)測系統(tǒng)和水質(zhì)污染連續(xù)了常年連續(xù)工作的大氣污染自動監(jiān)測系統(tǒng)和水質(zhì)污染連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，使環(huán)境監(jiān)測工作向連續(xù)自動化方向發(fā)展監(jiān)測系統(tǒng)，使環(huán)境監(jiān)測工作向連續(xù)自動化方向發(fā)展 ；同時；同時出現(xiàn)了簡易監(jiān)測儀器和技術。出現(xiàn)了簡易監(jiān)測儀器和技術。 一、 系統(tǒng)的組成及功能 它是在一個城市、一個區(qū)域或一個國家組成的一個監(jiān)測網(wǎng)，由一個中心站、若干個子站和信息傳輸系統(tǒng)組成，各監(jiān)測站與中心站之間保持自動的信息聯(lián)系，并接受中心站的控制和指揮 1 1、監(jiān)測中心站的主要功能：、監(jiān)測中心站的主要功能：向各個子站發(fā)出工作指令，管理子站的工作，如開機、向各個子站發(fā)出工作指令，管理子站的工作，如

3、開機、停機、校對檢測儀器等停機、校對檢測儀器等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；驗；打印各種報表，繪制污染分布圖；打印各種報表，繪制污染分布圖；將各種監(jiān)測數(shù)據(jù)貯存到磁盤或光盤上，建立數(shù)據(jù)庫，以將各種監(jiān)測數(shù)據(jù)貯存到磁盤或光盤上，建立數(shù)據(jù)庫，以便隨時檢索或調(diào)用；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)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。出警報，以便采取相應的對策。 2 2、監(jiān)測子站（兩類）的主要功能：、監(jiān)測子站（兩類）的主要功能：計算機按預定的監(jiān)測項目進行監(jiān)測；計算機

4、按預定的監(jiān)測項目進行監(jiān)測；按一定的時間間隔采集和處理監(jiān)測數(shù)據(jù)；按一定的時間間隔采集和處理監(jiān)測數(shù)據(jù)；將收集到的數(shù)據(jù)按不同的需要進行顯示、打印和短將收集到的數(shù)據(jù)按不同的需要進行顯示、打印和短期儲存；期儲存；通過本站的無線電接受總站的工作并按總站的要求通過本站的無線電接受總站的工作并按總站的要求向總站傳送檢測數(shù)據(jù)。向總站傳送檢測數(shù)據(jù)。 3、 特點 由若干個監(jiān)測子站組成的監(jiān)測網(wǎng)絡由若干個監(jiān)測子站組成的監(jiān)測網(wǎng)絡，各子站設有基本上相同的監(jiān)測項目及監(jiān)測儀器，若子站布點理想，可對較大區(qū)域空氣污染狀況獲得較好的空間分辨率。 系統(tǒng)是實時監(jiān)測的系統(tǒng)是實時監(jiān)測的，通常為每小時、每5分鐘或更短的時間由中心計算機向各子站

5、輪詢收集一次監(jiān)測數(shù)據(jù)，可迅速掌握該區(qū)域空氣污染的實時現(xiàn)狀，具有較好的時間分辨率。 系統(tǒng)是長期連續(xù)工作，全年不間斷運行系統(tǒng)是長期連續(xù)工作，全年不間斷運行，不但可以獲得大量監(jiān)測數(shù)據(jù)，而且可以捕捉到該區(qū)空氣污染出現(xiàn)最嚴重的地點及最嚴重的日、時、分，可以得到確切的區(qū)域污染變化規(guī)律 系統(tǒng)不僅能及時提供區(qū)域污染現(xiàn)狀、污染變化規(guī)律，而且可供開展污染預測預報，污染影響評價等研究工作使用可供開展污染預測預報，污染影響評價等研究工作使用。 系統(tǒng)是在嚴格的質(zhì)量控制下運行的，各子站對監(jiān)測儀器具有自動校準和自動修正功能，因而所獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)是準所獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)是準確可靠的確可靠的，并具有可比性和可追蹤性。 總之，系統(tǒng)的

6、主要技術關鍵是監(jiān)測儀器長期連續(xù)運行的可靠性及獲得大量監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。 1、子站位置的選擇 2 2、監(jiān)測項目、監(jiān)測項目 監(jiān)測空氣污染的子站監(jiān)測項目分為兩類：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、風向及日照量等一類是溫度、濕度、大氣壓、風速、風向及日照量等氣象參數(shù)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、非甲烷烴等粒物、臭氧、總碳氫化合物、甲烷烴、非甲烷烴等污污染參數(shù)染參數(shù)。 我國環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范中， 將地面大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測點分為監(jiān)測點分為類測點和類測點和類測點類測點

7、。 類測點數(shù)據(jù)按要求進國家環(huán)境數(shù)據(jù)庫，類測點數(shù)據(jù)由各省、市管理。類測點除測定氣溫、濕度、大氣壓，風向、風速等五項氣象參數(shù)外，規(guī)定測定的污染因子列于下表 。類測點的測定項目可根據(jù)具體情況確定。 子站內(nèi)設有自動采樣和預處理系統(tǒng)、污染物自動監(jiān)測儀器及其校準設備、氣象測量儀器、環(huán)境微機及信息傳輸系統(tǒng)等。下圖下圖為青島市地面大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)子站裝備的儀器設備框圖為青島市地面大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)子站裝備的儀器設備框圖。 （1 1）儀器選型）儀器選型 干法儀器干法儀器: :結(jié)構簡單，測定準確可靠，維護量小，一種儀結(jié)構簡單，測定準確可靠，維護量小，一種儀器可以測定兩種以上組分等特點器可以測定兩種以上組分等特點 。

8、 濕法儀器濕法儀器: :復雜復雜 ; ;干法儀器取代濕法儀器。干法儀器取代濕法儀器。四、空氣污染自動監(jiān)測儀器四、空氣污染自動監(jiān)測儀器 空氣污染連續(xù)自動監(jiān)測儀器空氣污染連續(xù)自動監(jiān)測儀器 1. SO2自動監(jiān)測儀自動監(jiān)測儀 2.氮氧化物自動監(jiān)測儀器 3. 3.差分吸收光譜（差分吸收光譜（DOASDOAS）自動監(jiān)測儀）自動監(jiān)測儀 4.一氧化碳自動監(jiān)測儀器 5.5.臭氧自動監(jiān)測儀臭氧自動監(jiān)測儀 6.總烴自動監(jiān)測儀 7.7.可吸入顆粒物（可吸入顆粒物（PMPM1010）自動監(jiān)測儀）自動監(jiān)測儀氣象觀測內(nèi)容： 氣象觀測方法：氣象觀測方法： 大氣監(jiān)測系統(tǒng)的各子站內(nèi)安裝有風向、風速、溫度、濕度、大氣監(jiān)測系統(tǒng)的各子

9、站內(nèi)安裝有風向、風速、溫度、濕度、氣壓、太陽輻射、雨量等參數(shù)的自動觀測儀氣壓、太陽輻射、雨量等參數(shù)的自動觀測儀 概念：裝備有大氣污染自動監(jiān)測儀器，氣象參數(shù)觀測 儀 器，計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及其他輔助設備的汽車。 特點：屬于流動監(jiān)測站，可以隨時開到污染事故現(xiàn)場 或可疑點采樣測定，以便及時掌握污染情況，采取有效措施 監(jiān)測儀器： 由于污染水質(zhì)的污染物種類繁多、成分復雜、干擾嚴重，由于污染水質(zhì)的污染物種類繁多、成分復雜、干擾嚴重，需要一系列的化學預處理操作，而且水質(zhì)污染往往是痕量需要一系列的化學預處理操作，而且水質(zhì)污染往往是痕量的，因此對水質(zhì)污染連續(xù)自動監(jiān)測比較困難。所以的，因此對水質(zhì)污染連續(xù)自動監(jiān)測比

10、較困難。所以水質(zhì)污水質(zhì)污染連續(xù)自動監(jiān)測技術首先是對那些能夠反映水質(zhì)污染的綜染連續(xù)自動監(jiān)測技術首先是對那些能夠反映水質(zhì)污染的綜合指標項目，然后再逐步增加具體污染項目的連續(xù)白動監(jiān)合指標項目，然后再逐步增加具體污染項目的連續(xù)白動監(jiān)測測 。 水質(zhì)污染自動監(jiān)測系統(tǒng)水質(zhì)污染自動監(jiān)測系統(tǒng)(wPMs)(wPMs)由由一個中心監(jiān)測站、若干個一個中心監(jiān)測站、若干個固定監(jiān)測子站和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)固定監(jiān)測子站和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)三部分組成的。三部分組成的。 任務： 中心站中心站：向各子站發(fā)送各種工作命令；管理子站的工作；定時收集各子站的監(jiān)測數(shù)據(jù)并進行處理；（可存儲在磁盤上，建立數(shù)據(jù)庫）打印各種報表，繪制各種圖形；對被監(jiān)測單位進

11、行監(jiān)督和指導。 子站：對設定水質(zhì)參數(shù)進行連續(xù)或間斷自動監(jiān)測，并將測得數(shù)據(jù)作必要處理；接受中心站的指令；將監(jiān)測數(shù)據(jù)作短期儲存，并按中心站的調(diào)令，通過無線電傳遞系統(tǒng)傳遞給中心站。 子站布設子站布設：調(diào)查研究-基礎資料-綜合分析-確定子站位置-選代表性的監(jiān)測斷面和監(jiān)測點監(jiān)測項目監(jiān)測項目：根據(jù)水源的主要用途，監(jiān)測的主要任務而定，通常選擇的項目有以下5項： 一般綜合性指標一般綜合性指標：水溫、PH、電導、氧化還原電位、DO、濁度、SS等 水質(zhì)的污染度指標水質(zhì)的污染度指標：BOD、COD、TOC、TOD、UV吸收 水質(zhì)的污染物成分水質(zhì)的污染物成分：金屬離子、氨氮、硝酸鹽、氯化物、氰化物、酚等。 水質(zhì)的生物

12、指標水質(zhì)的生物指標：大腸桿菌群數(shù)、細菌總數(shù)等 水文氣象參數(shù)水文氣象參數(shù)：流量、流速、水深、潮級、風向、風速、氣溫、氣濕、日照量、降水量等。另：監(jiān)測站設有自動采集存儲水樣的裝置監(jiān)測站設有自動采集存儲水樣的裝置，以備進一步實驗室分析用。適用 范圍： 地表水和廢水監(jiān)測系統(tǒng)缺點： 監(jiān)測儀器長期運轉(zhuǎn)的可靠性尚差；經(jīng)常發(fā)生傳感器沾污、采水器、樣品流路堵塞等事故。 （一）連續(xù)采樣裝置 組成：網(wǎng)狀過濾器、泵、送水管道和高位貯水槽 通常選用置于水中不同深度的潛水泵潛水泵，或可隨水位漲落保持一定深度的浮動泵浮動泵。為防止水樣在采集過程中發(fā)生變化，特別是溶解氧的變化，輸送管道盡可能短輸送管道盡可能短，泵將水樣首先抽

13、到一個容積為60L的緩沖漕中，多余的水由溢流管排回河流中，此緩沖槽使水樣保持恒定壓力，再分別流入連續(xù)監(jiān)測儀器中。采水裝置必須有可靠的過濾器，管道要避光過濾器，管道要避光，以防止藻類生長。 可監(jiān)測的項目有可監(jiān)測的項目有：溫度、PH值、電導、溶解氧、濁度等 原理原理：浸漬式或流通式檢出法，傳感元件除溫度、濁度外，均采用電化學方法。 測定方法測定方法：將溫度、PH值、電導、溶解氧、濁度等傳感元件組裝在一個測量池中，由浮動泵采集的水樣經(jīng)緩沖槽進入測量池，即可測出這幾項參數(shù)。 要求要求：儀器必須裝有自動清洗、自動校正以及相應的程序控制裝置。 水污染連續(xù)自動監(jiān)測儀器 1.水溫自動監(jiān)測儀 2.電導率自動監(jiān)測

14、儀 3.pH自動監(jiān)測儀 4.溶解氧自動監(jiān)測儀溶解氧自動監(jiān)測儀 5.濁度自動監(jiān)測儀 6.高錳酸鉀指數(shù)自動監(jiān)測儀高錳酸鉀指數(shù)自動監(jiān)測儀 7.COD自動監(jiān)測儀 8.總有機碳總有機碳自動監(jiān)測儀自動監(jiān)測儀 9.紫外吸收值自動監(jiān)測儀 10.總氮自動監(jiān)測儀總氮自動監(jiān)測儀 9.紫外吸收值自動監(jiān)測儀 10.總氮自動監(jiān)測儀總氮自動監(jiān)測儀 11.總磷自動監(jiān)測儀 12.氨氮自動監(jiān)測儀氨氮自動監(jiān)測儀 遙感監(jiān)測：用儀器對一段距離以外的目標物或現(xiàn)象進行觀測，是一種不直接接觸目標物或現(xiàn)象而能收集信息，對其進行識別、分析、判斷的更高自動化程度的監(jiān)測手段。 環(huán)境遙感技術：根據(jù)傳感器上所測得的環(huán)境信息數(shù)據(jù)（以圖象或數(shù)字表現(xiàn)的形式）

15、，通過一定的數(shù)據(jù)處理、分析、解譯來識別目標物體的技術和方式。一、概念： 不需要采樣而直接可以進行區(qū)域性的跟蹤測量，快速進行污染源的定點定位，污染范圍的核定、大氣生態(tài)效應、污染物在水體、大氣中的分布、擴散等變化，從而獲得全面的綜合信息。 1、 攝影遙感技術攝影遙感技術 攝影機是一種遙感裝置，將其安裝在飛機、衛(wèi)星上對目標物進行拍照攝影，可以對土地利用、植被、水體、大氣污染狀況等進行監(jiān)測。其原理基于上述目標物或現(xiàn)象對電磁波的反射特性有差異，用感光膠片感光記錄就會得到不同顏色或色調(diào)的照片。 衛(wèi)星遙感云圖溫度分布圖泥沙分布圖2、紅外掃描遙測技術、紅外掃描遙測技術 紅外掃描技術系指采用一定的方式將接受到的

16、監(jiān)測對象的紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號或其他形式的能量，然后加以測量，獲知紅外輻射能的波長和強度，借以判斷污染物種類及其含量。 熱紅外掃描系統(tǒng)工作過程 3 3、相關光譜遙測技術、相關光譜遙測技術 相關光譜技術是基于物質(zhì)分子對光吸收的原理并輔以相關技術的遙測方法。在吸收光譜技術基礎上配合相關技術是為了排除測定中非受檢組分的干擾。這種技術采用的吸收光為紫外光和可見光，故可利用自然光做光源。在一些特殊場合，也可采用人工光源4 4、激光雷達遙測技術、激光雷達遙測技術l 激光雷達遙測環(huán)境污染物質(zhì)是利用測定激光與監(jiān)測對象作用后發(fā)生散射、發(fā)射、吸收等現(xiàn)象來實現(xiàn)的。l應用拉曼散射原理制作的激光雷達可用于遙測大氣中S

17、O2、NO、CO、CO2、H2S和CH4等污染組分。1、水污染遙感監(jiān)測技術海水油污染遙感監(jiān)測技術： 測定海水被油污染的程度，海水中油的厚度及排放量。熱污染遙感監(jiān)測圖象處理技術： 確定熱污染源的位置，熱水的分布范圍和擴散狀態(tài)。水質(zhì)污染遙感監(jiān)測判讀標志： 憑借指示物發(fā)現(xiàn)隱蔽的污染物排放源，查明肉眼不能直接看到的污染物。污水擴散規(guī)律及重度界線劃分： 判別污水擴散范圍和變化規(guī)律以監(jiān)督企業(yè)的污水排放； 可發(fā)現(xiàn)廠區(qū)位置、排污量大小、排污規(guī)律、污水溫度等； 避免采樣點帶來的影響（例江污染地面動態(tài)監(jiān)測，不僅耗費大量的人力、物力，而且測點稀散，測試精度沒有保障） 城市綠地與森林作物的動態(tài)監(jiān)測 根據(jù)綠地監(jiān)測標志（

18、色調(diào)、形態(tài)、生態(tài)標志）判別綠地的類型，覆蓋面積及界限劃分； 利用植物的污染受害情況判別空氣污染狀況； 可以判別森林火災及蟲害情況。 土地利用狀況遙感監(jiān)測 土壤的土質(zhì)、類型、植被情況不同均產(chǎn)生不同的遙感圖象，可辨別土壤界線及推斷土壤形狀和類型。 土地沙化成因判讀 土壤的組成、降水、風的作用、人口增長、過度農(nóng)懇、放牧、水資源利用不當。植被演化監(jiān)測森林火災監(jiān)測3、用遙感技術研究全球環(huán)境變化 目前，全國已形成了國家、省、市、縣四級環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡，共有專業(yè)、行業(yè)監(jiān)測站4800多個，其中環(huán)保系統(tǒng)監(jiān)測站2200多個，行業(yè)監(jiān)測站2600多個，國控的空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)站 103個，酸雨監(jiān)測網(wǎng)站113個，水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)站135個。同時，還建有噪聲監(jiān)測網(wǎng)、輻射監(jiān)測網(wǎng)和區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)等 http:/www.sdcma- 到2005年，國控環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡調(diào)整為：環(huán)境空氣監(jiān)測網(wǎng)站226個，測點數(shù)793個；酸雨監(jiān)測網(wǎng)站239個，測點數(shù)472個；水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)站197個，監(jiān)測斷面1074個；生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)站15個。 目前，我國已制定各類國家環(huán)境標準410項，覆蓋了大氣、水質(zhì)、土壤、噪聲、輻射、固體廢物、農(nóng)藥等領