科技大学1-环境监测新技术导.ppt

环境监测新技术导轮 环境科学包括 1 环境监测2 环境化学3 环境物理学4 环境工程学5 环境医学6 环境规划与管理7 环境经济学8 环境法学9 环境影响与评价等 环境监测 是环境科学的一个重要分支内容 是获取环境信息 认识环境变化 评价环境质量 监督污染状况的重要途径 是监督执行环境法规 环境标准的重要技术手段 可以说 环境监测是从事环境科学领域许多其他工作的基础和支撑力量 第一章 环境监测概述第二章 环境样品预处理新方法简介第三章 多种仪器联用技术及新型监测仪第四章 自动在线监测系统第五章 遥感监测技术与 3S 技术第六章 环境监测中的传感器技术第七章 微流控分析芯片技术第八章 物理污染监测技术简介 主要参考书环境监测新技术齐文启孙宗光边归国2004 1 关于环境监测技术领域优控污染物监测技术研究的863计划1 优控污染物的采样和样品制备新设备2 优控污染物的监测技术系统 3 优控污染物监测新技术与质控产品研制 第一章 环境监测概述 1 环境与环境污染 2 环境监测的目的 特点与要求 3 环境监测的分类 4 环境监测常用方法简介 5 环境监测仪器的现状 6 环境监测的发展趋势 1 环境与环境污染一 环境 环境是由水 大气 土壤以及生物共同构成的自然界 包括自然界产生的和人类活动排放的各种化学物质 二 环境污染 对环境的刺激超过其自身的缓冲能力时而引起的环境质量的变化 如渤海污染 渤海污染 直接进入渤海入海口的盘锦辽河 大连金州区夏家河子脏水河入海 大连金州区夏家河子发现的排污口 唐山石榴河 2012年 渤海沿岸主要江河流入渤海的化学需氧量 石油类 营养盐 重金属 砷等主要污染物总量约114万吨 其中 化学需氧量约109万吨 占入海污染物总量的96 去年排入渤海的重金属达1337吨 铜254吨 铅286吨 锌786吨 镉9 3吨 汞1 6吨 砷89吨 尽管这一数字比2011年有所减少 但仍然触目惊心 2012年 渤海共发生8次赤潮 面积约3869平方公里 赤潮是海洋遭受污染后所产生的一种灾害性海洋现象 是有机物和营养盐过多引起的 由于海水过于营养化 某些浮游生物在水里爆发性繁殖 这种生长量特别巨大的浮游生物是粉红色或红褐色的 因此染红了海水 导致赤潮 具体地讲 环境污染就是 有害物质或有害因子进入环境后 在环境中发生扩散 迁移 转化 并与生态系统的各种要素发生作用 使生态系统的结构与功能发生变化 对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响 三 引起环境污染的因素 1 自然界的异常变化2 人类活动 由人类的生产 生活所排放的有害物质超过了环境的自净能力而引起的环境质量的变化 1 人类的生产 生活因素 2 自然资源不适当的开发引起水土流失 沙漠化 植被破坏 气候变异 水土流失 沙漠化 植被破坏 四 环境污染现状我们国家目前的环境污染问题主要表现在以下几个方面 1 大气普遍受到污染 今年初的北京雾霾天气 2 城市附近的水体普遍受到污染 2004年10月29日拍摄的淮河污染图 2007年6月初的太湖蓝藻污染 2008年巢湖蓝藻污染 3 土壤污染严重 中国耕地受到重金属污染的面积可能已达10 左右 其中 受镉和砷污染的比例最大 约分别占受污染耕地的40 左右 调查显示 珠三角部分城市有近40 的农田菜地土壤重金属含量超标 其中10 属严重超标 重金属超标元素主要为 镉 汞 砷 铜 镍 其中 土壤中汞含量明显增高 增加幅度多在70 150 调查中约有50 调查区土壤中铅含量水平明显增高 增高幅度大多在30 左右 4 城市固体废物污染普遍 生活垃圾 工业废渣 5 农业污染加剧 此外 由于管理和安全生产方面做的不够完善 还经常出现一些大的环境污染事故 如重庆开县天然气井喷及哈尔滨双苯厂爆炸事件 2003 12 23 重庆开县井喷事件 2005 11 13 松花江水污染事件 2011渤海漏油事件 航拍的渤海海面污染情况 渤海海滩的污染 广东茂名乙烯厂爆炸事故 广西宜州化工厂爆炸事故 2008 8 2010年江苏金华8吨强酸泄露事件 五 污染物分类 1 按污染物类型分 大气污染物水体污染物土壤污染物等 2 按污染物的形态分 气体污染物液体污染物固体污染物 3 按污染物性质分 化学污染物物理污染物生物污染物等 六 污染源的形式 1 点污染源 浓稠集中的排放 2 线污染源 3 面污染源 稀释分散的排放 按污染源存在的形式又可分为 固定污染源移动污染源 按污染物排放的时间又可分为 连续污染源间断污染源 七 污染物的化学类别 1 元素 Pb Cd Cr Hg As等重金属和类金属 卤素 氧 臭氧 黄磷等 2 无机物 氰化物 CO 氮氧化物 卤化物 卤素化合物 如ClF BrF3 IFS BrCl IBr等 次氯酸及其盐 硅的无机化合物 石棉 无机磷化合物 如PH3 PX3 PX5 硫的无机化合物 H2S SO2 H2SO3 H2SO4等 3 有机烃化合物 如烷烃 不饱和烃 芳烃 多环芳烃 PAH 等 4 金属和准金属有机化合物 如四乙级铅 羰基镍 二苯铬 三丁基锡 单甲基或二甲基胂酸等 5 含氧有机化合物 环氧乙烷 醚 醇 酮 醛 有机酸 酐和酚类化合物等 6 有机卤化合物 CCI4 脂肪烃 饱和与不饱和卤化物 氯乙烯 卤代芳烃 卤代苯 氯代苯酚 多氯联苯 PCBS 和氯代二噁英类等 7 有机胺化合物 胺 腈 硝基甲烷 硝基苯 三硝基苯 TNT 亚硝基胺等 8 有机硫化合物 烷基硫化物 硫醇 巯基甲烷 二甲砜 硫酸二甲酯等 9 有机磷化合物 磷酸酯类化合物 如磷酸三甲酯 磷酸三乙酯 磷酸三邻甲苯酯 焦磷酸四乙酯 有机磷农药 有机磷军用毒气等 八 优先控制的污染物 对潜在危害性大 在环境中出现频率高 残留高 检测方法成熟的物质进行优先和重点监测 这些物质就是优先控制的污染物 1976年 美国国家环保局 USAEPA 首先公布了129种优先控制的污染物 其中 有机化合物114种无机重金属及其化合物15种其后又提出了43种空气优先控制污染物名单 我们国家目前规定的优先控制的污染物共有68种 其中 有机物58种重金属及其化合物9种氢化物1个 有机物58个 10种卤代烃类 6种苯系物 4种卤代苯类 6种硝基苯 6种酚类 7种多环芳烃 4种苯胺 8种农药3种酞酸酯 1个多氯联苯 2种亚硝胺 1个丙烯腈 挥发性氯代烃类10个 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯化碳 1 2 二氯甲烷 1 1 1 三氯甲烷 1 1 2 三氯甲烷 1 1 2 2 四氯甲烷 三氯乙烯 四氯乙烯 三溴甲烷 苯系物6个 苯 甲苯 乙苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 氯代苯类4个 氯苯 邻二氯苯 对二氯苯 六氯苯多氯联苯1个 酚类6个 苯酚 间甲酚 2 4 二氯酚 2 4 6 三氯酚 五氯酚 对硝基酚 硝基苯类6个 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 苯 硝基氯苯 苯胺类4个 苯胺 二硝基苯胺 对硝基苯胺 2 6 二氯硝基苯胺多环芳烃类7个萘 荧蒽 苯并 b 荧蒽 苯并 k 荧蒽 苯并 a 芘 茚并 1 2 3 cd 芘 苯并 g h 1 芘 酞酸酯类3个 酞酸二甲酯 酞酸二丁酯 酞酸二辛酯 农药类8个 六六六 DDT 敌敌畏 乐果 对硫磷 甲基对硫磷 除草醚 敌百虫 亚硝胺类2个 N 亚硝基二乙胺 N 亚硝基二正丙胺 丙烯腈1个 重金属及有关化合物共10个 Pb及其化合物 Cu及其化合物 Hg及其化合物 Cr及其化合物 Cd及其化合物 Be及其化合物 Ni及其化合物 As及其化合物 Tl及其化合物 氰化物 2环境监测的目的 特点与要求环境监测 就是运用物理 化学 生物等现代科学技术方法 间断地或连续地监测或检测代表环境质量及其变化趋势的各种数据的全过程 环境分析 以基本的化学物质为单位 对污染物质进行定性 定量分析 从而对影响环境质量变化的物质原因进行分析研究的一门学科 一 环境监测的目的 环境监测的目的 及时 准确 全面地反映环境质量和污染源现状及发展趋势 为环境管理 环境规化和污染防治提供依据 具体来讲有以下几个方面 1 确定污染物的浓度 分布现状 发展趋势和速度 以追究污染物的污染途径和污染源 并判断污染物在时间和空间上的分布 迁移 转化和发展规律 2 确定污染源造成的污染影响 掌握污染物作用于大气 水体 土壤和生态系统的规律性 判断浓度最高和问题潜在最严重的区域所在 以确定控制和防治的对策 评价防治措施的效果 3 判断环境质量是否符合国家规定的环境质量标准 定期提出环境质量报告 4 收集本底数据 积累长期监测资料 为研究环境容量 实施总量控制和完善环境管理体系提供基础数据 5 为保护人类健康 保护环境 合理使用资源 制定和修订各种环境法规 标准等提供依据 6 为环境科学研究提供科学依据 二 环境监测的特点与要求 1 特点 1 监测项目种类繁多 含量低含量低有两个方面的原因 一是样品的本底值低 二是有些元素或化合物允许含量低 如Hg的允许含量为0 001mg L Cd和挥发性酚类化合物的最高允许浓度为0 01mg L 所以 环境样品分析一般都是痕量级和超痕量级 痕量级 ppm ppb级10 6 10 9超痕量级 ppb ppt级10 9 10 12 2 被测组分复杂 干扰成分多 有毒性 3 环境监测涉及的知识面 专业面宽 环境监测包括布点技术 采样技术 数理技术和综合评价技术等 除需要有坚实的分析化学知识外 还需要有足够的物理学 生物学 生态学 水文学 气象学 地学和工程学等多方面的知识 同时在进行环境质量调查或鉴定时 必须考虑一定的社会评价因素 因此环境监测具有多学科性 边缘性 综合性和社会性等特征 2 要求 1 灵敏度高 检测限低 2 选择性好 3 适用范围宽 能用于不同来源的环境样品 不同种类的化合物的测量 4 数据要准确 可靠 5 环境监测要求自动化 标准化 计算机化 因为环境监测包括了对环境污染的追踪和预报 对环境质量的监督和鉴定 因此需要有一定数量的有代表性和可比性的数据 需要有高效 准确的自动化在线监测手断 3环境监测的分类与监测内容一 分类1 按监测性质分 1 研究性监测研究污染物从污染源排出后 其迁移变化的趋势和规律 研究污染物对生物体危害的性质和影响的程度 2 监视性监测通过建立大气 水质等监测网 进行长时间的不间断的收集数据 评价环境质量 判断是否符合环境质量标准 监测污染源 确定在较广泛的地区内的污染趋势 3 特定目的监测通过流动监测 监测车 监测船 空中监测 飞机 卫星 遥感监测等手段 来监测事故排放出来的污染物的危机范围和扩散的趋势 2 按监测对象分 1 大气污染监测 2 水质污染监测 3 土壤污染监测 4 生物污染监测 5 噪声污染监测 6 放射性污染监测 二 监测对象与监测内容1 大气污染监测对象与内容 监测大气的污染物及含量 具体监测项目如下 1 分子状污染物 CO SO2 HF HCN NH3 Hg HCHO 氮氧化物 氧化剂 酚 碳氢化合物等 2 颗粒状污染物 总悬浮微粒 灰尘自然降尘量 尘粒的化学组成 苯并芘 Pb Cd As等 3 气象条件 风向 风速 气温 气压 雨量 湿度等 2 水质污染监测对象与内容监测天然水 被污染和未被污染的江 河 湖 海及地下水 和各种工业排放水 1 物理性质 色度 浊度 温度 电导率 残渣和嗅味 2 金属化合物 Zn Cr Hg Cu Pb Cd Ca Mg等 3 非金属无机化合物 氰化物 氟化物 硫化物 氨氮 硝酸盐氮 磷酸盐 溶解氧 DO As pH值等 DO是水中溶解O2的量 水中的溶解O2是水生生物生存的基本条件 一般含量低于4mg L时 鱼类就会窒息死亡 DO高 适于微生物生长 水体自净能力强 水中缺乏DO时 厌氧细菌繁殖 水体发臭 有时溶解氧是判断水体是否污染或污染程度的重要指标 4 有机化合物 化学需氧量 COD 生化需氧量 BOD 油类 挥发性酸 农药 阴离子表面活性剂等 COD是指用化学氧化剂氧化水中有机物时所需的氧量 以每升水消耗氧的毫克数表示 mg L COD值越高 表示水中有机污染物污染越严重 化学需氧量所测定的内容范围是不含氧的有机物和含氧有机物中碳的部分 实际上是反映有机物中碳的耗氧量 BOD表示水中有机物经微生物分解时所需的氧量 以每升水消耗氧的毫克数表示 mg L BOD值越高 表示水中需氧有机物含量越高 5 细菌学 细菌总数 大肠杆菌群等 6 永久气象条件 水深 水温 流速 潮汐 风向 风速等 7 观察长期污染综合效应 底泥 水生物等 3 土壤监测对象与内容 主要监测污水灌溉过的土壤工矿企业周围的土壤 如陕西凤翔东岭冶炼公司厂房周围土壤Pb含量升高 大量堆积有害工业废渣地区的土壤 云南曲靖南盘江畔的铬渣山 施用大量农药地区的土壤城乡居民区的土壤主要交通干线两侧的土壤 具体监测项目为 1 一般项目 基本组成 水份 pH值 有机质 灼烧减重 阳离子交换容量等 2 有害金属 Hg Cd Cr As Pb Cu Zn Ni Be等 3 有害有机物及农药 烷机汞 酚类化合物 苯并芘 亚硝胺类化合物等 4 其他化学物质 氟化物 氰化物 硫化物 钡 硼 含氮化合物等 5 生物材料 植物的根 茎 叶 种子 动物体液 脏器 粪便 毛发 指甲等 4 生物污染监测内容 利用生物个体 种群或群落 植物 动物和微生物等 对环境污染所发出的各种信息来判断环境污染状况的一种手段 环境生物污染监测主要包括以下内容 1 生态监测 群落生态监测和个体生态监测 2 生物监测 急性毒性测定 亚急性毒性测定和慢性毒性测定等 3 生物的生理 生化指标测定 生物材料测定和污染物在生物体内含量分析等与理化监测相比 生物监测具有累积效应和综合反应的特点 5 噪声污染监测内容 噪声监测主要是指对噪声源和环境噪声的监测 6 放射性污染监测内容 放射性污染监测的任务是对某地区 或个人 的放射性污染物量 空间照射剂量或电离辐射剂量作周期性或连续性的测定 测定的目的在于保护专业人员和公众的健康 主要包括如下内容 1 确定公众日常所受辐照剂量 实测值或标准值 是否在容许剂量以下 2 监督和控制生产 应用单位的违法排放 3 把握环境放射性物质积累的倾向 4环境监测常用方法简介一 化学法 二 光化学分析法 三 电化学法四 色谱法五 联用技术 一些仪器方法的缩写 AAS 原子吸收光谱FAAS 火焰原子吸收光谱FAFS 火焰原子荧光光谱AES 原子发射光谱FAES 火焰原子发射光谱ETA 电热原子化ICP 电感耦合等离子体 MIP 微波诱导等离子体DCP 直流等离子体HPLC 高效液相色谱GC 气相色谱MS 质谱 1 GC MS 普遍应用于挥发性化合物 有机物 2 GC FAAS 石油中的有机铅化合物 鱼体中的汞化合物3 GC FAES 有机锡化合物 甲硅烷化醇类 4 GC FAFS 四乙级铅 5 GC FTIR 有机污染物 6 GC ETA AAS 生物体中的有机铅 有机汞 有机砷 7 GC DCP AES 石油中的猛化合物 8 GC ICP AES 烷基铅化合物 有机磷化合物 9 GC MIP AES 烷基汞化合物 血液中的铬 10 HPLC FAAS 有机铬化合物 铜螯合物 氨基酸络合物 11 HPLC FAFS 生物样品种锰的形态 金属的氨基酸络合物 12 HP