环境监测基础

1、参考书目：参考书目：环境监测环境监测崔树军崔树军 主编主编 中国环境科学出版社中国环境科学出版社2 2第一节第一节 环境监测的目的和分类环境监测的目的和分类第二节第二节 环境监测技术概述环境监测技术概述第三节第三节 环境标准环境标准第四节第四节 常用标准常用标准3 3监测：监视、监控、测定监测：监视、监控、测定概念：环境监测是环境科学和环境工程的一概念：环境监测是环境科学和环境工程的一个重要组成部分，它运用各种分析、测试手个重要组成部分，它运用各种分析、测试手段，对段，对影响环境质量的代表值影响环境质量的代表值进行测定。以进行测定。以取得反映环境质量或环境污染程度的各种数取得反映环境质量或环境

2、污染程度的各种数据。据。4 4目的：目的：（1 1）对污染物及其浓度（强度）作时空追踪，）对污染物及其浓度（强度）作时空追踪，掌握其来源、扩散、迁移、反应、转化，和对环掌握其来源、扩散、迁移、反应、转化，和对环境的影响程度，在此基础上，对环境污染做出预境的影响程度，在此基础上，对环境污染做出预测、预报和预防。测、预报和预防。（2 2）了解和评价环境质量的过去、现在和将来）了解和评价环境质量的过去、现在和将来，掌握其变化规律。，掌握其变化规律。5 5目的：目的：（3 3）收集环境背景数据、积累长期监测资料，）收集环境背景数据、积累长期监测资料，为制订和修订各类环境标准、实施总量控制、为制订和修订

3、各类环境标准、实施总量控制、目标管理提供依据。目标管理提供依据。（4 4）实施准确可靠的污染监测，为环境执法部）实施准确可靠的污染监测，为环境执法部门提供执法依据。门提供执法依据。（5 5）改革更新监测方法和手段，为实现环境保）改革更新监测方法和手段，为实现环境保护和可持续发展提供可靠的技术保障。护和可持续发展提供可靠的技术保障。6 6分类分类按按监测介质监测介质：大气污染监测、水质污染监测、：大气污染监测、水质污染监测、土壤和固体废弃物监测、生物污染监测、生态土壤和固体废弃物监测、生物污染监测、生态监测、物理污染监测。监测、物理污染监测。按按监测目的监测目的：监视性监测、特定目的性监测、：监

4、视性监测、特定目的性监测、研究性监测、工程性监测研究性监测、工程性监测7 7优先污染物优先监测原则优先污染物优先监测原则优先污染物：指难以降解、在环境中有一定优先污染物：指难以降解、在环境中有一定的残留水平、出现频率较高、具有生物积累的残留水平、出现频率较高、具有生物积累性、毒性较大以及现代已有检出方法的化学性、毒性较大以及现代已有检出方法的化学品。品。8 8环境监测要求环境监测要求代表性：取得具有代表性，能反映总体真实代表性：取得具有代表性，能反映总体真实情况的样品。情况的样品。完整性：监测过程中整体设计方案、实施、完整性：监测过程中整体设计方案、实施、数据等每一细节都保证完整。数据等每一细

5、节都保证完整。可比可比性：在监测方法、环境条件、数据表达性：在监测方法、环境条件、数据表达方式相同下，实验室之间同一样品监测结果方式相同下，实验室之间同一样品监测结果可比；同一实验室同一样品可比；相同项目可比；同一实验室同一样品可比；相同项目历年同期数据可比。历年同期数据可比。9 9测定方法分为化学分析法、仪器分析法和生测定方法分为化学分析法、仪器分析法和生物监测技术。物监测技术。化学分析法：准确度高、分析成本低、仪器化学分析法：准确度高、分析成本低、仪器简单易维护；灵敏度低，选择性差。简单易维护；灵敏度低，选择性差。仪器分析法：灵敏度高、选择性好、响应速仪器分析法：灵敏度高、选择性好、响应速

6、度快；相对误差大，分析成本高，仪器贵维度快；相对误差大，分析成本高，仪器贵维护难。护难。1010生物监测技术：综合反映、连续性好、说服生物监测技术：综合反映、连续性好、说服力强；价格低廉，无需昂贵的仪器。但无法力强；价格低廉，无需昂贵的仪器。但无法像理化监测那样迅速作出反应，难以定量分像理化监测那样迅速作出反应，难以定量分析。析。1111测定方法的原则：测定方法的原则：标准化：测定方法用标准方法，仪器用规定标准化：测定方法用标准方法，仪器用规定的型号。的型号。专用专用化：选用专用仪器测定污染因子。化：选用专用仪器测定污染因子。自动连续测定：尽量采用连续测定装置自动连续测定：尽量采用连续测定装置

7、1212概念：为了保护环境、保护社会物质财富和概念：为了保护环境、保护社会物质财富和维持生态平衡，对水、大气、土壤等环境质维持生态平衡，对水、大气、土壤等环境质量，对污染源量，对污染源环境标准分类环境标准分类五五类：环境质量、污染物排放、环境基础、类：环境质量、污染物排放、环境基础、环境方法和样品标准环境方法和样品标准三三级：国家级、地方级和行业级标准级：国家级、地方级和行业级标准1313制订原则制订原则科学性、先进性科学性、先进性政策性和社会性政策性和社会性差异差异性性与国际标准接轨与国际标准接轨1414中华人民共和国环境保护部中华人民共和国环境保护部科技标准司科技标准司环境保护标准环境保护

8、标准http:/ 概述概述第二节第二节 数据处理的质量保证数据处理的质量保证第三节第三节 监测实验室的质量保证监测实验室的质量保证第四节第四节 监测分析方法的质量控制监测分析方法的质量控制2020环境监测质量保证：通过系统的科学有效手环境监测质量保证：通过系统的科学有效手段，使不同的监测人员有相同的技术依据和段，使不同的监测人员有相同的技术依据和保证程序，保证环境监测中的分析误差降到保证程序，保证环境监测中的分析误差降到最低。最低。意义：降低分析误差，节约人力物力，使不意义：降低分析误差，节约人力物力，使不同实验室所得的数据具有可比性，是保证监同实验室所得的数据具有可比性，是保证监测数据准确可

9、靠的重要手段。测数据准确可靠的重要手段。2121质量保证体系：制订质量保证任务和计划；质量保证体系：制订质量保证任务和计划；确定监测指标和数据的质量要求；规定分析确定监测指标和数据的质量要求；规定分析测量系统；实验室分析质量控制和标准物质测量系统；实验室分析质量控制和标准物质的定制和分析方法。的定制和分析方法。内容：采样、样品现场处理、运输和贮存、内容：采样、样品现场处理、运输和贮存、实验室供应、仪器设备、试剂要求、器皿选实验室供应、仪器设备、试剂要求、器皿选择和校准、试剂、溶剂和基准物质的选用、择和校准、试剂、溶剂和基准物质的选用、同一测量方法、质量控制程序、数据记录计同一测量方法、质量控制

10、程序、数据记录计算和修约等。算和修约等。2222环境监测分析质量控制：实验室内部和外部环境监测分析质量控制：实验室内部和外部质量控制质量控制内部：分析空白试样；制作标准曲线；仪器内部：分析空白试样；制作标准曲线；仪器设备定期标定；平行样分析；加样样分析及设备定期标定；平行样分析；加样样分析及密码样分析；编制分析质量控制图。密码样分析；编制分析质量控制图。外部：实验室质量考核；误差测试；标准溶外部：实验室质量考核；误差测试；标准溶液比对。液比对。2323现状：实验室内的质量保证比较完善，而实现状：实验室内的质量保证比较完善，而实验室外的质量保证，如采样点布设、采样方验室外的质量保证，如采样点布设

11、、采样方式、方法等研究不够。式、方法等研究不够。原因：环境中各种样品情况比较复杂；系统原因：环境中各种样品情况比较复杂；系统误差不可避免误差不可避免2424一、基本概念一、基本概念总体：研究对象的全体总体：研究对象的全体个体：总体中的一个单位个体：总体中的一个单位样本：总体中的一部分样本：总体中的一部分样本容量：样本中含有个体的数目样本容量：样本中含有个体的数目平均数：代表一组变量的平均水平或集中趋势平均数：代表一组变量的平均水平或集中趋势2525算数平均数：假设对某样品进行算数平均数：假设对某样品进行n n次测定，次测定，得到得到n n个测定结果，分别为：个测定结果，分别为： x1, x2,

12、xi,xn，则算数平均数为：，则算数平均数为： 1niixxn1niixxn2626几何平均数：假设几何平均数：假设n n个变量呈等比关系个变量呈等比关系12.xngnxx x12.xngnxx x2727中位数：将各数据按大小顺序排列，中位数：将各数据按大小顺序排列，位于中间的数据即为中位数。若数据位于中间的数据即为中位数。若数据个数为偶数，则中间两位数据的平均个数为偶数，则中间两位数据的平均数作为中位数数作为中位数众数：指一组数据中出现次数最多的众数：指一组数据中出现次数最多的一个数据一个数据2828正态分布：相同条件下，对同一样品测定的正态分布：相同条件下，对同一样品测定的随机误差均服从

13、正态分布，其概率密度函数随机误差均服从正态分布，其概率密度函数为：为：式中：式中：x x是此分布中随机抽出样本的测定值是此分布中随机抽出样本的测定值 是总体均值是总体均值 是总体的标准差是总体的标准差 22()21( )2xxe2929正态分布图正态分布图3030正态分布曲线说明：正态分布曲线说明：小误差出现的概率大于大误差出现的概率；小误差出现的概率大于大误差出现的概率；大小相等，符号相反的正负误差出现的数目大小相等，符号相反的正负误差出现的数目近于相等；近于相等；出现大误差概率很小；出现大误差概率很小；多次测定以后的算术均值是可靠的数值。多次测定以后的算术均值是可靠的数值。3131置信水平

14、（置信概率）：如置信水平置信水平（置信概率）：如置信水平95%95%，表示测定结果落在这个之间有表示测定结果落在这个之间有95%95%的可能性的可能性，测定结果落在这个范围之外的有，测定结果落在这个范围之外的有5%5%的可能的可能性。这个性。这个5%5%，也叫显著性水平，也叫显著性水平。环境监测。环境监测中，显著性水平通常取中，显著性水平通常取0.05、0.01等等3232真值：在某一时刻和某一状态下，某量的效真值：在某一时刻和某一状态下，某量的效应体现出的客观值或实际值。应体现出的客观值或实际值。理论真值：也称绝对真值，如三角形内角和理论真值：也称绝对真值，如三角形内角和为为180180。约

15、定真值：由国际单位制所定义的真值。约定真值：由国际单位制所定义的真值。相对真值：当高一级标准器的指示值即为下相对真值：当高一级标准器的指示值即为下一等级的真值。一等级的真值。3333误差：测定值与真值表现的不一致。误差：测定值与真值表现的不一致。系统误差：测量值的总体均值与真值之间的系统误差：测量值的总体均值与真值之间的差别。反映了分析方法的准确度。差别。反映了分析方法的准确度。随机误差：分析中各种随机因素引起的误差随机误差：分析中各种随机因素引起的误差。反映了分析方法的精密度。不可测，但服。反映了分析方法的精密度。不可测，但服从正态分布。从正态分布。过失误差：由测定过程中粗心犯下所造成的过失

16、误差：由测定过程中粗心犯下所造成的误差。误差。34343535偏差：在相同的条件下，对同一试样进行重复测偏差：在相同的条件下，对同一试样进行重复测定时所得结果互相接近的程度，即表示测定的精定时所得结果互相接近的程度，即表示测定的精密度。密度。物质真实值未知，无法进行误差计算。用测定的物质真实值未知，无法进行误差计算。用测定的平均值代替真实值，该平均值与任一数值的差值平均值代替真实值，该平均值与任一数值的差值即为偏差。即为偏差。3636平均值：平均值：绝对偏差：绝对偏差：相对偏差相对偏差= = 11xniiXniidxx100%idx3737平均偏差平均偏差= =绝对偏差绝对值之和绝对偏差绝对值

17、之和/ /平行测定次数平行测定次数相对平均偏差相对平均偏差= =（平均偏差（平均偏差/ /平均值）平均值）100%100%绝对偏差平方和绝对偏差平方和 = =样本方差样本方差2211()1niiSXXn21()niiXX2211()1niiSXXn3838样本标准偏差样本标准偏差总体方差总体方差总体标准偏差总体标准偏差2211()1niiSXXn2211()niiXN23939极差：一组测量值中最大值与最小值之差极差：一组测量值中最大值与最小值之差 R= xmax- xmin系统误差的累积性：分析结果所产生的最大可能误系统误差的累积性：分析结果所产生的最大可能误差是各测量步骤的绝对误差之和（加减计算时）。差是各测量步骤的绝对误差之和（加减计算时）。例：例：10.54(0.04)+18.26(0.02)-8.35(0.03)10.54(0.04)+18.26(0.02)-8.35(0.03) 最大可能误差最大可能误差=0.04+0.02+0.03=0.09=0.04+0.02+0.03=0.09 最终测量结果最终测量结果=20.45=20.450.090.094040系统误差的累积性：分析结果所产生的最大可能误系统误差的累积性：分析结果所产生的最大可能误差是各测量步骤的相对误差之和（乘除计算时）。差是各测