环境科学概论（第二版）12.环境监测

12.1环境监测的目的和分类

12.2环境监测的要求和特点

12.3环境监测标准与指标

12.4环境监测方案的制定

12.5环境监测技术

12.6环境遥感监测技术12.7小结第12章环境监测12.1环境监测的目的和分类

12.1.1环境监测的目的

准确、及时、全面反映环境质量现状及发展趋势为环境评价、规划与管理等提供科学依据

摄影周英英摄影周英英现场环境监测

12.1.1环境监测的目的

具体概括为根据环境质量标准，评价环境质量根据污染物时空分布，寻找污染源，为实现监督管理、控制污染提供依据收集本底数据，积累长期监测资料为开展环境科学研究提供科学依据为保护人类健康、合理使用自然资源、制定环境法规服务

12.1.2环境监测的分类按监测手段分按监测区域尺度分按监测目的分按监测介质对象分水和废水监测、大气和废气监测、土壤监测、固体废物监测、生物监测、噪声监测、电磁辐射监测、放射性监测等化学（物理化学）监测物理监测生物监测遥感监测局地性监测区域性监测（含流域监测）大洲性监测全球性监测监视性监测研究性监测特定目的监测环境监测分类12.2环境监测的要求和特点

12.2.1环境监测的要求

环境监测是对环境信息的捕获、解析、综合和传递要求代表性完整性可比性准确性精密性

12.2.2环境监测的特点

12.2环境监测的要求和特点环境污染的特点时空分布性环境污染与污染物含量关系污染因素综合效应环境污染社会评价监测对象综合分析监测手段综合利用监测数据综合考虑污染物时空分布坚持长期监测保证准确度检测程序复杂量值追踪体系实行质量控制

12.2.2环境监测的特点

绿色卡片：黄河水质监测20世纪70年代的监测资料表明，黄河水中砷的检出率较高，自青海隆务河口至山东黄河口皆有检出，不少水样的含砷量超过地面水水质标准，尤其是晋、陕以下河段，河水中含砷量剧增，大大超过地面水允许标准。

为了阐明黄河水中砷超标的原因，北京大学地理系对黄河水中砷的环境化学问题，包括黄河水中砷的来源、赋存状态及其迁移转化等方面，进行了一些研究。结果表明：陕北一带黄土的砷本底值约为10mg/L，黄河水体中的砷绝大部分来自黄土和其他土壤，工农业污染进入黄河的砷只占极小部分。环境质量标准和污染物排放标准

评价地区环境质量的优劣和企业对环境影响的基本依据环境基础标准、环境方法标准、环境标准物质标准和环保仪器、设备标准

减少监测过程中出现差错的重要手段和条件

12.3.1环境监测标准12.3环境监测标准与指标

环境优先污染物和优先监测

据专家统计，目前世界上已知的化学品有700万种，而进入环境的化学物质已达10万余种。目前经济技术条件下，只能重点对部分污染物进行监测控制。优先监测:对优先污染物进行的监测优先污染物

12.3.2环境监测指标难降解、有一定残留、出现频率高、生物累积性、“三致”性、毒性大、已有检出方法

20世纪70年代中期，美国在《清洁水法》中规定了129种优先污染物前苏联卫生部公布了561种有机污染物在水中的极限允许浓度1975年，欧共体

“关于水质的排放标准”技术报告中以“黑名单”和“灰名单”形式列出优先污染物我国优先污染物包括14类，共68种有毒化学物质，其中有机物占58种，无机物10种绿色卡片：优先污染物水和废水监测项目

12.3.2环境监测指标物理性质金属化合物非金属无机物有机化合物水质污染生物学指标大气和废气监测项目一氧化碳、飘尘、光化学氧化剂、氟化物、铅、汞、苯并[a]芘、总烃及非甲烷烃

二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物、硫酸盐化速率、灰尘自然降尘量选测项目

必测项目

连续采样实验室分析项目臭氧、总碳氢化合物

二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物或飘尘、一氧化碳

选测项目

必测项目

大气环境自动监测系统监测项目

12.3.2环境监测指标第一类

第二类

土壤污染监测项目

12.3.2环境监测指标汞、铅、镉、DDT及代谢产物，多氯联苯(PCBs)等石油产品、DDT以外的长效有机氯、四氯化碳、醋酸衍生物、氯化脂肪族、砷、锌、硒、镉、镍、锰、矾、有机磷化合物及其他活性物质等12.4环境监测方案的制定

12.4.1地面水质监测方案的制定基础资料的收集水体的历年水文、水质状况资料水体的用途；饮用水源分布和重点水源保护区流域气候、地质和地貌资料；流域的资源状况；流域土地功能及近期使用计划等水体沿岸城市分布、工业布局、污染源及其排污情况、城市给排水情况等监测断面的设置

监测断面的设置原则

12.4.1地面水质监测方案的制定尽可能与水文测量断面重合、交通方便，有明显岸边标志。监测断面设置位置：有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景旅游区、水上娱乐区及重大水利设施所在地等功能区较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处，入海河流河口处，受潮汐影响的河段和严重水土流失区湖泊、水库、河口的主要入口和出口国际河流出入国境线的出入口处河流监测断面的设置

三种断面：对照断面、控制断面和削减断面水流方向；排污口；A-A’对照断面；B-B’、C-C’

控制断面；D-D’

削减断面河流监测断面设置示意图

12.4.1地面水质监测方案的制定

采样垂线的确定：水面宽＜50m，只设一条中泓垂线；水面宽50～100m，在左右近岸有明显水流处各设

一条垂线；水面宽为100～1000m时，设左、中、右三条垂线；水面宽＞1500m，至少设置5条等距离采样垂线；较宽的河口应酌情增加垂线数。采样点的位置和数目的确定：水深≤5m时，在水面下0.3～0.5m处设一个采样点；水深5～10m时，在水面下0.3～0.5m处和河底以上约

0.5m处各设一个采样点；水深10～50m时，设三个采样点，即水面下0.3～

0.5m处一点，河底以上约0.5m处一点，1/2水深处

一点；水深＞50m时，应酌情增加采样点数。采样点位的确定

12.4.1地面水质监测方案的制定与河流不同，湖泊水库有其自身特点，因此，在断面设置之前，需要考虑汇入、流出湖泊水库的河流数量，水体的径流量和季节变化等，明确两岸污染源分布及其污染物的扩散与自净规律。然后按照前面所述的设置原则确定断面的位置：（1）在进出湖泊水库的河流汇合处分别设置监测断面。（2）以各功能区为中心（排污口、水源区等），在其

辐射线上设置弧形监测断面。（3）在湖泊水库中心，深、浅水区，滞留区设置监测

断面。绿色卡片：湖泊、水库监测断面的设置在湖库中心，深、浅水区，滞流区设置监测断面在进出湖泊、水库的河流汇合处分别设置监测断面以各功能区(如城市排污口、饮用水源等)为中心在其辐射线上设置弧形监测断面图12-2湖、库水质监测断面设置为监测断面采样时间和采样频率的确定

12.4.1地面水质监测方案的制定较大水系干流和中小河流全年采样不少于6次流经城市、工矿企业等污染较重河流、游览水域、饮用水源地全年采样不少于12次潮汐河流在丰、枯、平水期各采样2天，分别在大小潮期进行排污渠每年采样不少于3次设专门监测站湖库，每月采样1次，全年不少于12次底泥每年在枯水期采样1次背景断面每年采样1次采样、监测技术和质量保证

12.4.1地面水质监测方案的制定根据监测对象的性质、含量范围及测定要求等选择采样、监测方法和技术对监测数据进行科学的计算和处理对每一监测步骤进行质量控制

12.4.2大气污染监测方案的制定

有关资料的收集污染源分布及排放情况气象资料地形资料土地利用和功能分区情况人口分布及人群健康情况监测区域以往的大气监测资料监测网点的布设布设采样点的原则和要求

12.4.2大气污染监测方案的制定设在整个监测区的高、中、低三种不同污染物浓度的地方污染源较集中、主导风向较明显时，污染源下风向为监测重点工业密集区、人口密度及污染物超标区适当增设采样点采样点周围应开阔，监测点周围无局地污染源采样高度根据监测目的而定设置条件要尽可能一致或标准化采样点数目

12.4.2大气污染监测方案的制定监测网点的布设与监测精度和经济投资相关根据监测范围大小、污染物的空间分布特征、人口分布及密度、气象、地形及经济条件等因素综合考虑确定世界卫生组织(WHO)和世界气象组织(WMO)提出按城市人口多少设置城市大气地面自动监测站(点)的数目按功能区划分布点（用于区域性常规监测）

先将监测区域划分为工业区、商业区、居住区、工业和居住混合区、交通稠密区和清洁区等;再根据具体污染情况和人力、物力条件，在各功能区设置一定数量的采样点布点方法

12.4.2大气污染监测方案的制定监测网点的布设按污染源分布布点

网格布点法：用于有多个污染源，且污染源分布较均匀地区同心圆布点法：用于有多个污染源构成污染群，且大污染源较集中地区扇形布点法：用于孤立的高架点源，且主导风向明显地区布点方法

12.4.2大气污染监测方案的制定监测网点的布设绿色卡片：

大气污染采样时间和频率大气中污染物随时间变化的强度很大，因此要选择合适的采样时间和采样频率，从而使样品具有代表性。监测项目采样时间和频率二氧化硫隔日采样，每天连续24±

0.5小时，每月14～16天，每年12个月氮氧化物同二氧化硫总悬浮颗粒物隔双日采样，每天连续24±

0.5小时，每月5～6天，每年12个月灰尘自然降尘量每月采样30±2天，每年12个月硫酸盐化速率每月采样30±2天，每年12个月大气污染例行监测的采样时间和采样频率采样点布设采样深度

12.4.3土壤污染监测方案的制定多点采样，均匀混合减少空间不均一性视监测目的而定一般性了解：取15～20cm深表层土了解污染深度：分层采样采样时间

采样量

12.4.3土壤污染监测方案的制定了解土壤污染状况：

同一地点一年采样两次进行对照掌握作物受污染情况：

按季节、作物生长和收获期采样一般取1～2

kg用四分法反复缩分12.5环境监测技术12.5.1样品预处理技术

样品的消解富集与分离湿式消解法干式消解法（干灰化法、高温分解法）溶剂萃取法离子交换法吸附法挥发和蒸发

浓缩蒸馏法

12.5.2测试技术

化学、物理技术采用化学和仪器分析方法对污染物的成分、浓度、状态与结构进行测定生物技术（最直接的综合方法）利用生物对污染的反应信息来判断环境质量遥感技术（趋势）对区域性污染分布情况进行监测12.6环境遥感监测技术

12.6.1遥感技术在环境监测中的的优势可快速进行大范围、立体性生态环境监测，使环境监测向立体监测方向发展获取的信息量广、效率高适应性强，可获取其他监测手段无法获取的信息可用于动态监测可见光、反射红外遥感技术热红外遥感技术高光谱遥感技术微波遥感监测技术

12.6.2环境遥感监测方法LandsatTM遥感影像图(摘自《RemoteSensingoftheEnvironment:AnEarthResourcePerspective》)

LandsatTM遥感数据有7个波段，波段1～5和波段7空间分辨率为30m×30m，分布在可见光和反射红外光谱区，波段6空间分辨率为120m×120m，位于热红外区域热红外遥感技术(摘自《RemoteSensingoftheEnvironment:AnEarthResourcePerspective》)

利用热红外（8.0～14μm）遥感技术监测出河流中的污染源和河流污染状况高光谱遥感影像(摘自《RemoteSensingoftheEnvironmentAnEarthResourcePerspective》)AVIRIS高光谱遥感数据的光谱覆盖范围从400

nm～2

500nm，有224个波段，各波段宽一般在10

nm左右雷达遥感影像根据雷达遥感数据建立的数字高程模型雷达遥感影像和数字高程模型(摘自《RemoteSensingoftheEnvironment:AnEarthResourcePerspective》)

绿色卡片：电磁辐射

遥感技术是根据不同地物具有不同的吸收、反射和发射电磁辐射的能力和特征来识别地物信息的。下图显示主要地物反射光谱曲线。植物叶片雪湿黏土环境标准是环境监测的依据环境监测过程合理布点严格执行监测过程的质量保证全面分析监测区自然、社会环境监测技术发展迅速12.7本章小结确定目的制定方案现场采样实验室分析数据整理完成报告综合评价

案例研究

案例1—黄河干流的河水水质监测监测断面的布设主要城市的上游和下游主要的灌区排污口和水库主要支流入干流处两省交界处主要取水口附近黄河干流水质监测断面的布设水质监测结果分析

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含氮化合物的时空分布特征

根据：黄河干流1990年和1999年的逐月水质监测数据黄河干流1980年的年均水质监测数据先将数据输入工作用数据库再按Grubbs检验法剔除异常值然后按研究需要进行各项统计分析结论黄河干流河水氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总无机氮的沿程变化趋势（1999）

·氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总无机氮年均值/(mg·L-1)氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总无机氮从上游至下游存在增加的趋势黄河干流河水氨氮在1980、1990和1999年的平均值·氨氮年均值/(mgL-1)河水中氨氮存在显著上升趋势

案例2—环境遥感监测的应用利用ETM+遥感数据提取广州城市上空大气气溶胶分布和城市建筑容积率信息分析广州城市建筑对气溶胶扩散的阻碍作用

案例研究气溶胶指数空间分布建筑容积率空间分布广州城市大气气溶胶指数和建筑容积率空间分布图k