环境监测概论.ppt

环境监测及其发展趋势 提纲 1 前言2 环境监测概论3 监测分析仪器在环境监测中的应用4 实验室环境设施5 实验室认证认可和质量保证基础6 常用环境质量指标 前言 上一世纪五十年代以来 随着资本主义现代大工业和都市化的迅猛发展 大量污染物质进入人类赖以生存的空气 土壤和水体环境质量发生了急剧的下降 震惊世界的 公害 频频发生环境问题成为全球性的重大课题 前言 环境监测的起源和发展 探寻环境质量的变化原因及其规律 掌握环境质量状况 及时采取对策着手研究污染物质的来源 种类 性质 含量和时空分布规律化学分析在环境问题上得到了广泛的应用早期的环境监测 环境分析 遥感监测 自动监测 容量分析 计算机控制 污染源 仪器分析 在线监测 实验室 环境 自动分析测定 环境监测概论 一 环境监测的基本概念1 环境监测的定义环境监测是运用物理 化学 生物等现代科学技术方法 间断地或连续地监视和检测代表环境质量及发展变化趋势的各种数据的过程 是环境管理的重要手段 环境监测 内容 1 物理指标监测噪声 振动 电磁波 热能 放射性等 2 化学指标监测各种化学物质在空气 水体 土壤和生物体内含量的测定 3 生态系统的监测调查人类活动引起的生态系统的变化 如水土流失 土地沙漠化 生物品质变化 生物群落的改变 温室效应和臭氧层破坏等 2 环境监测的意义和作用 研究污染物质的来源 性质 含量水平及时空分布规律 探寻环境质量变化的原因及其变化规律 掌握环境质量状况 为环境管理部门控制和治理环境污染提供科学依据 3 环境监测的目的 任务和特点 环境监测目的及时 准确 可靠 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 环境规划 污染防治提供依据 环境监测任务 全国环境监测管理条理 中规定 1 对环境各要素进行经常性监测 及时 准确 系统地掌握和评价环境质量状况及发展趋势 2 对污染源排污状况实施现场监督监测与检查 及时 准确地掌握污染源排污状况及变化趋势 环境监测 任务 3 开展环境监测科学技术研究 预测环境变化趋势并提出污染防治对策与建议 4 开展环境监测技术服务 为经济建设和环境建设提供科学依据 5 为政府部门执行各项环境法规 标准 全面开展环境管理工作提供准确 可靠的监测数据和资料 二 环境监测的分类 按目的分 1 监视性监测环境质量监测 大气环境质量监测 水环境质量监测 环境噪声监测D 土壤监测 环境监测 分类 2 污染源监督监测 生产生活设施排放的各种废水 生产工艺废气 机动车辆尾气 锅炉 炉窑的烟气 粉尘E 噪声 F 热 电磁波 放射性 环境监测 分类 3 2 特定目的监测污染事故监测对事故性污染进行现场和跟踪监测 确定其污染程度和范围仲裁监测为解决执行环境法规过程中发生的矛盾和纠纷而进行的监测 环境监测 分类 4 考核验证监测建设项目 三同时 竣工验收 治理项目竣工验收 企业上等级的环保指标考评等为某一特定考核验证目的而进行的监测咨询服务监测为社会各部门 单位提供科研 生产 技术咨询 环境评价等所进行的服务性监测生态监测调查土壤和植被 热带雨林 牧地 沙漠的变化 环境监测 分类 5 3 研究性监测即科研监测 研究确定污染物从污染源到受体的运动过程 鉴定环境中需要注意的污染物质以及它们对人 生物和其它物体的影响 监测环境中污染物质的本底含量 为研制监测标准物质 统一监测方法提供科研服务 三 环境监测的基本程序和原则 环境监测程序任务或受托现场调查监测设计实施监测 现场采样 测量 实验室分析测试数据处理结果评价 编制报告 报告审核报告批准报告发送 环境监测的基本原则 实用经济优先污染物优先监测全面规划 合理布局 1 现场监测自动在线环境质量监测 仪器设备的大型化 自动化 连续化 如环境水质自动监测系统 站 环境空气质量自动监测系统 地面站 降水自动采样系统 辐射环境自动监测系统等 污染源监测 实现在线自动监控 废水 废气自动在线自动监测系统 噪声自动在线监测等 四 环境监测的发展趋势 环境监测的发展趋势 实验室 2 实验室分析测试自动化实验室分析测试从手工 经典化学方法向仪器分析发展 并通过计算机技术实现自动化 如测试有机污染物质的气相色谱 质谱联用仪 液相色谱 质谱联用仪 测试金属毒物的等离子光谱 质谱联用仪 测试分析无机离子的流动注射分析仪等等 环境监测的发展趋势 应急监测 3 应急监测的简易快速在污染突发事故的现场 需要小型便携快速的现场监测仪器 现在发展方向 现场应急监测车 配备便携式气相色谱仪 便携式气相色谱 质谱联用仪 多种有机污染物光谱测定仪 现场水质实验室 现场速测仪 现场检气管等 环境监测的发展趋势 遥感监测 4 遥感监测广义上定义 在不直接接触的情况下 对目标物质或自然现象远距离感知的一种探测技术 遥感监测系统 3S系统 是遥感系统 RS 地理信息系统 GIS 和全球卫星定位系统 GPS 的统称 可应用于大气环境监测 臭氧层 气溶胶含量 有害气体 热污染 水环境监测 水域分布变化 水体沼泽化 富营养化 泥沙污染 废水污染 热污染 生态环保监测 沙漠化 热带雨林变化 水土流失 赤潮 环境监测的发展趋势 生物监测 1 浮游植物与生态的水质监测 浮游植物中的一些藻类可以作为模型生物应用在急性生物毒性测定及评价中 如藻类的生长抑制实验 AGP试验 从而对污染物进行生物毒性测试并做出评价 浮游植物生物量及种类变化 浮游藻类组成及优势种类变化 浮游植物种群变化 浮游植物种类演替都能反映水体的变化 如果水体进入富营养化 则水体中浮游植物种群倾向单一 且以蓝藻 绿藻占绝对优势 有时会出现明显的水华 如无锡太湖水域经常爆发的微囊藻水华 环境监测的发展趋势 生物监测 2 浮游植物与水环境物质循环 光合作用与呼吸作用是水环境中物质循环的重要生物化学途径 浮游植物在光的作用下吸收水体中的无机盐类和二氧化碳制造有机物 对水环境中物质循环发挥着重要作用 3 浮游植物与环境评价 水体生物群落结构的定量分析 如多样性指数和藻类种类商 用这些多样性指数和藻类种类商来表示生物群落结构变化 从而反应对环境的影响 如绿藻商 蓝藻商 硅藻指数和藻类污染指数等可以对富营养化 污染程度及环境治理效果进行概括性的评价 总之 浮游植物的研究对整个水环境具有很重要的环境和生态意义 在生物检测中发挥着极为重要的作用 环境监测的发展趋势 生物监测 微生物监测在环境监测 1 水质检测 细菌总数 总大肠菌 粪大肠菌群 2 生活饮用水卫生检测 细菌总数 总大肠菌群 耐热大肠菌群 大肠埃希氏菌 志贺氏菌属 沙门氏菌属等 3 废水排放监测 生活污水 工业废水 医疗机构废水 污水处理厂等 4 空气中微生物检测5 环境毒理学检测 发光细菌法 6 生物危害性遗传毒理学检测 鼠伤寒沙门氏菌法 环境监测的发展趋势 信息化 建立全省环境监测信息广域网 提高全省环境监测机构协同效率 保证响应迅速 政令畅通 加强全省各监测站之间的信息互通 实现数据共享 为省 市 县 区 之间环境管理 环境政务信息提供交换平台 为上级主管部门的管理提供信息支持 实现数据库统一结构 综合评价模式化自动化监测站业务管理规范化按ISO IEC17025 2005进行信息化管理 五 环境监测和环境管理 环境监测必须为环境管理服务环境监测站是根据 中华人民共和国环境保护法 全国环境监测管理条例 设置的技术机构 条例 规定其职责是为环境管理服务 应遵循以下原则 监测和管理 1 1 及时性 高效的组织结构 完善的报告制度 流畅的信息渠道 较好的数据综合能力 规范化的监测成果表达形式 2 针对性 着重抓好环境要素和污染源监视性监测 一切围绕环境管理的要求 3 准确性 一是数据的准确性 二是结论的准确性 4 科学性 监测数据资料的客观性 综合分析方法的正确性 环境问题结论的合理 可靠性 监测和管理 2 环境管理必须依靠环境监测环境监测是环境管理的 哨兵 和 耳目 是反映环境管理水平的 尺子 依靠的具体表现在如下三个方面 1 及时 准确的环境质量信息是确定环境管理目标 进行环境决策的重要依据 否则很难实现科学的目标管理 监测和管理 3 2 具有中国特色的强化环境管理制度的贯彻执行要依靠环境监测 否则制度和措施将流于形式 3 评价环境管理效果必须依靠环境监测 不然很难提高科学管理水平 六 监测站的发展方向 本省 十五 期间环境监测发展总目标 深化改革 以质量建站为中心 以生态 海洋 有机污染物 固体废物监测为发展重点 加大能力建设力度 健全 完善监测网络 全省环境监测系统基本实现 组织网络化 管理程序化 技术规范化 方法标准化 装备现代化 质量保证系统化 在全省环境保护工作的重点 难点 热点工作中开创环境监测的主动局面 形成与现代环境管理工作同步发展的监测能力 监测站发展方向 法制化 1 浙江省人民政府令 浙江省检验机构管理办法 已经省人民政府第66次常务会议审议通过 以省人民政府第142号令公布 自2002年7月1日起施行 办法全文详见 浙江日报 2002年6月4日 监测站发展方向 法制化 2 办法 在指导原则上始终坚持检验机构 市场化 中介化 国际化 的发展方向 从市场经济发展和与国际惯例接轨入手 确立各项制度和限制性规定 在内容上对检验机构的计量认证 监督检验认可 从业规范以及对检验机构的监督管理 违规行为处罚 行政监管行为的制约等都作了明确而具体的规定 监测站发展方向 法制化 3 该地方法规的出台 对本省环境监测站的提出了更高的要求 1 所有为社会提供出具公证数据的检验机构 必须以省人民政府技术监督部门考核合格 取得计量认证证书 否则 不得向社会提供出具公证数据的检验服务 产品质检向社会提供公证数据的检验机构 市场准入 市场规范化 市场竞争 监测站发展方向 法制化 4 2 监督检验资格需须经认可 由于监督检验与行政管理活动相结合 具有其他检验活动所没有的准行政性和社会性 与行政管理行为的公正 合理 效率以及被检验单位 个人 的权益密切相关 其结果对社会的影响是其他检验活动无法比拟的 也决定了政府实施监督检验的权威性 监测站发展方向 法制化 5 3 尚未进行计量认证的检验机构必须在 办法 施行后半年内 02年底前 向省质量技术监督局评处申请计量认证 省质量技术监督局要求所有为社会提供公证性数据的检验机构03年6月底前必须通过计量认证 实验室认可和计量认证 实验室认可 权威机构对实验室有能力进行规定类型的检测或校准所给予的一种正式承认 只有国家一级 搞好实验室认可 有以下六个方面好处 1 表明该机构具备了按有关国际认可准则开展监测服务的技术能力 这是检验机构监测技术能力进步和发展的体现 2 增强了市场竞争力 可以赢得政府部门 社会各界的更高的信任度 可信度 实验室认可 3 可以获得与中国实验室国家认可委员会签署互认协议的国家和地区实验室认可机构的承认 有利于消除非关税贸易技术壁垒 4 参与国际间实验室认可双边 多边合作 促进环境监测技术的发展 为进一步开展国际合作打下基础 5 可在认可的业务范围内使用 中国实验室认可 标志 6 列入 国家认可实验室名录 提高了实验室的知名度 计量认证 计量认证 第三方对检验机构的检验服务过程 能力和质量体系符合规定要求作出书面保证的程序 计量认证的目的和功能通过对检验机构组织形式 内部质量体系 工作场所 仪器设备 人员配备 测试能力和可靠性等各方面的考核 确保检验机构科学 公正 准确地向社会出具公证数据 计量认证 计量认证是我国通过计量立法 对凡是为社会出具公正数据的检验机构 实验室 进行强制考核的一种手段 也可以说计量认证是政府对为社会企业个人提供有证明作用数据的实验室的强制性资质认定 计量认证分为国家和省二级 质量保证和质量控制 质量保证 为了提供足够的信任表明实体能够满足质量要求 而在质量体系中实施并根据需要进行证实的全部有计划和有系统的活动 有措施和证据表明的诚信 分内部和外部两种目的 内部 向管理者提供足够的信任 外部 在合同或其他情况下 向顾客提供足够的信任 质量保证 只有质量要求全面反映了客户的要求 质量保证才能提供足够的信任 质量控制 为达到质量要求所采取的作业技术和活动 质量控制包括作业技术和活动 其目的在于监视过程并排除质量环的所有阶段中导致不满意的原因 以保证监测结果的公准确可靠 质量控制和质量保证的某些活动是相互关联的 实验室分析质量控制基础 误差理论 参考 水和废水监测分析方法 第三版 误差 分析结果与真值的偏离 过失误差 由于不遵循操作规程所造成的误差 系统误差 又称为偏倚 属于可测误差 由分析过程中的固定原因收起 只要条件不变 它会在每次分析中再现 符号和大小都不变 随机误差 又称偶然误差 由分析过程中的各种随机因素引起 只服从一定的统计规律 其大小和符号的变化是随机的 精密度和准确度 精密度 在规定的条件下 用同一种方法对一均匀试样进行重复分析时 所得分析结果的一致性程度 由分析的随机误差决定大小 用标准偏差S或相对标准偏差 变异系数CV 表示 准确度 在规定条件下 试样的测定值与真值之间的符合程度 由分析的系统误差和随机误差决定 用误差和相对误差来表示 分析化学的质量控制方法 1 全程序空白试验值控制 以水 或有机溶剂 代替样品测定 空白的大小及分散程度 对精密度和准确度和方法检出限都有很大影响 反映了一个实验室及其分析人员的水平 分析化学的质量控制方法 2 校准曲线 一系列标准溶液或经处理后的标准试样浓度和仪器响应值的关系曲线 标准曲线工作曲线线性检验 相关系数截距检验 斜率检验 分析化学的质量控制方法 3 平行双样 精密度检验加标回收 准确度检验标准物质 人员 方法 仪器 实验室比对 准确度检验实验室之间比对实验室能力验证 监测分析仪器在环境监测中的应用 1 一 原子吸收分光光度计用于测定微量甚至痕量金属元素 如Cu Pb Zn Cd Fe Co Ni Ag Be K Na Ca Mg Al Cr Mn等 直接火焰原子吸收法可测至0 0X Xmg L 石墨炉法可测至0 000X 0 00Xmg L 萃取或流动注射前处理浓缩后 可再降低1 2个或2 4个数量级 监测分析仪器在环境监测中的应用 2 二 原子荧光分光光度计主要用于测定As Se Hg等元素的痕量水平测定 As可测至约0 00007mg L浓度水平 Se可测至约0 0003mg L浓度水平 Hg可测至约0 00005mg L浓度水平 氮气 监测分析仪器在环境监测中的应用 3 三 分光光度计1 紫外可见分光光度计主要用于测定水中的氨氮 硝酸盐氮 亚硝酸盐氮 总氮 磷酸盐 总磷 砷 六价铬 总铬 硫化物 游离氯和总氯 氰化物 挥发酚 甲醛 硝基苯 苯胺 三乙胺 LAS等 可测至0 000X 0 0Xmg L浓度水平 监测分析仪器在环境监测中的应用 3 空气废气中的氮氧化物 二氧化硫 氯化氢 氨 硫酸盐化速率 硫酸雾 铬酸雾 硫化氢 二硫化碳 氯气 五氧化二磷 甲醛 硫醇 酚类化合物 苯胺类 吡啶 六价铬 砷 铁等 还可以测定水和气中的铜 锌 铅 镉等 是最常规的通用性仪器 监测分析仪器在环境监测中的应用 4 四 红外分光光度计 高级的为富里叶红外 通用的红外分光光度计主要用于纯物质 产品 的定性分析 专用的红外分光光度计用于测定动植物油和矿物油 还可用于定性测试水中的烃类物质 监测分析仪器在环境监测中的应用 5 五 气相色谱用于定性和定量分析挥发性和半挥发性有机污染物 如苯系物 卤代烃 醋酸酯类 酞酸酯类 甲醇 乙醇 二甲基甲酰胺 DMF 有机氯农药 有机磷农药 有机氮农药 多氯联苯 元素磷等等成千上万种化合物 不同的检测器 不同的色谱柱各有不同的特性 监测分析仪器在环境监测中的应用 六 六 气相色谱 质谱用仪用于定性和定量分析挥发性和半挥发性有机污染物 其定性的功能比GC更高级和强大 可以判别在测量分子量范围内的未知有机化合物 同时可以定量测定微量和痕量有机物 凡是气相色谱可以做的均可 但灵敏度比GC的高选择性检测器要低 监测分析仪器在环境监测中的应用 七 七 液相色谱仪主要作高沸点 热稳定性差 较大分子量的有机化合物的分析测定 如药物 多环芳烃 农药 特别是杀虫杀菌剂 还可用于酞酸酯类 酚类化合物的测定 监测分析仪器在环境监测中的应用 八 八 离子色谱仪用于阴阳无机离子和轻金属离子的分析测定 如硫酸根 硝酸根 亚硝酸根 磷酸根 铵离子 氟 氯 溴 碘离子 钾 钠 钙 镁等等微量离子的测定 但必须是清洁水样 监测分析仪器在环境监测中的应用 九 九 等离子发射光谱仪用途与原子吸收基本一致 特点是 1 同时可以测很多元素 2 灵敏度高4 速度快5 成本高 特别是小批量样品6 ICP MS还可以用于样品中金属元素的定性 监测分析仪器在环境监测中的应用 十 十 有机卤化物分析仪 AOX 主要用于测定水和废水中可被吸附的有机卤化物的总量 经活性炭等吸附剂吸附水样中的有机卤化物 把吸附剂置于燃烧室进行高温燃烧 挥发出来的有机卤化物经吸收后转入庫仑池内进行测定 监测分析仪器在环境监测中应用 十一 十一 TOC测定仪用于测定水和废水中的总有机碳 低温 紫外 氧化法测定水中低含量TOC 高温 燃烧 氧化法测定水中高含量TOC 对于特定种类的水 TOC和CODcr在一定浓度范围内成线性关系 监测分析仪器在环境监测中应用 十二 十二 流动注射分析仪实际上是一种分光光度法的全自动分析仪 通过样品和试剂的自动吸取 蠕动泵输送过程中完成样品和试剂的混合 发色 在混合液到达比色池时进行比色测定 可以在一定范围内选购项目单元和同时测定的通道数量 用于自动测定一些可以用分光光度法测定的无机阴阳离子 如氨氮 磷酸盐 硝酸盐氮 亚硝酸盐氮 六价铬 氰化物等 监测分析仪器在环境监测中应用 十三 十三 电化学方法溶出伏安法极谱法由于方法和仪器不太成熟 操作技能要求高 数据的精密度和重现性不好 在环境监测中应用很少 监测分析仪器在环境监测中应用 十四 十四 应急监测便携 快速原则 现在发展方向 现场应急监测车 配备便携式气相色谱仪 便携式气相色谱 质谱联用仪 多种有机污染物光谱测定仪 现场水质实验室 现场速测仪 现场检气管 苏码鑵采样及预浓缩进样系统等 十五 在线监测环境空气自动地面站 测定TSP PM10 二氧化硫 二氧化氮 苯系物等 地表水自动监测站 测定水温 电导 溶解氧 氨氮 TOC等 废气自动在线监测 测定废气温度 流量 TSP 二氧化硫 二氧化氮等 废水自动在线监测 测定水温 电导 COD 氨氮 TOC等 监测分析仪器在环境监测中应用 十五 计量认证对仪器的要求 实验室应正确配备进行检验的全部仪器设备 仪器设备购置 验收 流转应受控 仪器设备应购置已经定型的 计量仪器设备应定期检定或校准 自校 仪器设备管理应按计量认证评审准则的要求 计量认证对环境设施的要求 实验室的设施 检验场地以及能源 照明 采暖和通风等应便于检验工作的正常运行 不相互影响 安全环保整齐 洁净 常用环境质量指标简介 水质环境质量指标1 pH值 衡量受酸或碱污染程度2 溶解氧 DO 溶解在水中的溶解态氧 无氧则厌氧菌繁殖 水质恶化 超饱和则因为藻类的生长之故 3 高锰酸盐指数 CODMn 水体受还原性无机物和有机物污染程度的综合性指标 相对指标 仅地表水 水质环境质量指标 4 化学需氧量 CODcr 水体受还原性物质污染程度的综合性指标 绝对指标 5 五日生化需氧量