2019-環(huán)境科學概論第十二章-環(huán)境監(jiān)測課件

第十二章環(huán)境監(jiān)測第十二章環(huán)境監(jiān)測112.1環(huán)境監(jiān)測的目的和分類12.2環(huán)境監(jiān)測的要求和特點12.3環(huán)境監(jiān)測標準與指標12.4環(huán)境監(jiān)測方案的制定12.5環(huán)境監(jiān)測技術12.6環(huán)境遙感監(jiān)測技術12.7案例研究主要內容12.1環(huán)境監(jiān)測的目的和分類主要內容2什么是環(huán)境監(jiān)測？-是通過對影響環(huán)境質量的污染因子及反映環(huán)境質量的環(huán)境因子進行測定，并與環(huán)境標準進行比較，評價環(huán)境質量（污染程度）并確定其變化趨勢。-注重理論和實際相聯系什么是環(huán)境監(jiān)測？-是通過對影響環(huán)境質量的污染因子及反映312.1環(huán)境監(jiān)測的目的和分類12.1.1環(huán)境監(jiān)測的目的

準確及時全面反映環(huán)境質量現狀及發(fā)展趨勢，為環(huán)境評價規(guī)劃與管理等提供科學依據。具體概括為：-根據環(huán)境質量標準，評價環(huán)境質量-根據污染物時空分布，尋找污染源，為實現監(jiān)督管理、控制污染提供依據-收集本底數據，積累長期監(jiān)測資料-為開展環(huán)境科學研究提供科學依據-為保護人類健康、合理使用自然資源、制訂環(huán)境法規(guī)服務12.1環(huán)境監(jiān)測的目的和分類12.1.1環(huán)境監(jiān)測的目的412.1.2環(huán)境監(jiān)測的分類

12.1.2環(huán)境監(jiān)測的分類512.2環(huán)境監(jiān)測的要求和特點12.2.1環(huán)境監(jiān)測的要求環(huán)境監(jiān)測是對環(huán)境信息的捕獲、解析、綜合和傳遞過程。對其要求可概括為：代表性完整性可比性精密性準確性12.2環(huán)境監(jiān)測的要求和特點12.2.1環(huán)境監(jiān)測的要6(1)環(huán)境污染的特點時空分布性環(huán)境污染與污染物含量關系污染因素綜合效應環(huán)境污染社會評價12.2.2環(huán)境監(jiān)測的特點(1)環(huán)境污染的特點時空分布性環(huán)境污染與污染物含量關系7(2)環(huán)境監(jiān)測的特點(2)環(huán)境監(jiān)測的特點812.3.1環(huán)境監(jiān)測標準環(huán)境標準是獲取正確環(huán)境質量信息和評價環(huán)境質量的重要手段和基礎環(huán)境質量標準和污染物排放標準是評價地區(qū)環(huán)境質量的優(yōu)劣和企業(yè)對環(huán)境影響的基本依據環(huán)境基礎標準、環(huán)境方法標準、環(huán)境標準物質標準和環(huán)保儀器、設備標準則是減少監(jiān)測過程中出現差錯的重要手段和條件。12.3環(huán)境監(jiān)測標準與指標12.3.1環(huán)境監(jiān)測標準環(huán)境標準是獲取正確環(huán)境質量信息和評9據專家統計，目前世界上已知的化學品有700萬種，而進入環(huán)境的化學物質已達10萬余種目前經濟技術條件下，只能重點對部分污染物進行監(jiān)測控制優(yōu)先污染物：經過優(yōu)先選擇的污染物優(yōu)先監(jiān)測12.3.2環(huán)境監(jiān)測指標據專家統計，目前世界上已知的化學品有700萬種，目前經濟10綠色卡片綠色卡片11物理性質金屬化合物非金屬無機物有機化合物水質污染生物學指標水和廢水監(jiān)測項目物理性質金屬化合物非金屬無機物水質污染生物學指標水和12

溶解氧測定NOx、SO2測定

微波測定COD

Bod測定

常用采樣器溶解氧采樣器 顏色的測定 Ph值測定環(huán)境監(jiān)測的基本采樣與分析方法 溶解氧測定 常用采樣器環(huán)境監(jiān)測的基本采樣與分析方法13大氣和廢氣檢測項目大氣和廢氣檢測項目14根據優(yōu)先監(jiān)測的原則，選擇那些危害大、涉及范圍廣、已建立成熟的測定方法，并有標準可參考的項目進行監(jiān)測。 表12-2大氣環(huán)境自動監(jiān)測系統監(jiān)測項目表12-1連續(xù)采樣實驗室分析項目根據優(yōu)先監(jiān)測的原則，選擇那些危害大、涉及范圍表12-2大15第一類：汞、鉛、鎘、DDT及代謝產物，多氯聯苯(PCB)第二類：石油產品、DDT以外的長效有機氯、四氯化碳、醋酸衍生物、氯化脂肪族、砷、鋅、硒、鎘、鎳、錳、礬、有機磷化合物及其他活性物質土壤污染監(jiān)測項目第一類：汞、鉛、鎘、DDT及代謝產物，多氯聯苯第二類：石1612.4環(huán)境監(jiān)測方案的制定12.4.1地面水質監(jiān)測方案的制定（1）基礎資料的收集12.4環(huán)境監(jiān)測方案的制定12.4.1地面水質監(jiān)測方案的17(2)監(jiān)測斷面的設置監(jiān)測斷面的設置原則

在水域的下列位置應設置監(jiān)測斷面，且斷面應盡可能與水文測量斷面重合，并要求交通方便，有明顯岸邊標志。河流監(jiān)測斷面的設置

對于江、河水系或某一河段，要求設置三種斷面，即對照斷面、控制斷面和削減斷面（圖12-1）。(2)監(jiān)測斷面的設置監(jiān)測斷面的設置原則 在水域的下列位置應設182019-環(huán)境科學概論第十二章-環(huán)境監(jiān)測ppt課件19（3）采樣點位的確定設置監(jiān)測斷面后，應根據水面的寬度確定斷面上的采樣垂線，再根據采樣垂線的深度確定采樣點的位置和數目。對于江、河水系，水面寬小于50m，設一條中泓垂線；50-100m，在左右近岸各設一條垂線；100-1000m，左右中各設一條垂線；大于1500m，設5條等距垂線；較寬河口應酌情增加垂線數。在一條垂線上，水深小于5m，水面下0.3-0.5m設一個采水點；5-10m，0.3-0.5m，河底上0.5m處個設一個采水點；10-50m，三個采水點；大于50m，酌情增加采水點數。（3）采樣點位的確定設置監(jiān)測斷面后，應根據水面的寬度確定20???????較大水系干流和中小河流全年采樣不少于6次流經城市、工礦企業(yè)等污染較重河流、游覽水域、飲用水源地全年采樣不少于12次潮汐河流在豐、枯、平水期各采樣2天，分別在大小潮期進行，每次應采集當天漲、退潮水樣分別測定排污渠每年采樣不少于3次設專門監(jiān)測站湖庫，每月采樣1次，全年不少于12次底泥每年在枯水期采樣1次背景斷面每年采樣1次(4)采樣時間和采樣頻率的確定?較大水系干流和中小河流全年采樣不少于6次(4)采樣時間和21（5）采樣、監(jiān)測技術和質量保證要根據監(jiān)測對象的性質、含量范圍及測定要求等因素選擇適宜的采樣、監(jiān)測方法和技術。水質監(jiān)測所測得的化學、物理以及生物學數據，是描述和評價水環(huán)境質量，進行環(huán)境管理的基本依據，必須進行科學地計算和處理，并在監(jiān)測報告中表達出來。為保證水質監(jiān)測數據正確可靠，要求對環(huán)境監(jiān)測的每一步驟進行質量控制，使質量保證貫穿監(jiān)測工作的全過程。（5）采樣、監(jiān)測技術和質量保證要根據監(jiān)測對象的性質、含量范2212.4.2大氣污染監(jiān)測方案的制訂（1）有關資料的收集污染源分布及排放情況氣象資料地形資料土地利用和功能分區(qū)情況人口分布及人群健康情況監(jiān)測區(qū)域以往的大氣監(jiān)測資料12.4.2大氣污染監(jiān)測方案的制訂（1）有關資料的收集污23（2）監(jiān)測網點的布設布設采樣點的原則和要求采樣點數目（2）監(jiān)測網點的布設布設采樣點的原則和要求采樣點數目24布點方法按功能區(qū)劃分的布點方法多用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測。先將監(jiān)測區(qū)域劃分為工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)和居住混合區(qū)、交通稠密區(qū)和清潔區(qū)等，再根據具體污染情況和人力、物力條件，在各功能區(qū)設置一定數量的采樣點。按污染源分布的布點方法對于有多個污染源，且污染源分布較均勻的地區(qū)，常采用網格布點法。對于有多個污染源構成污染群，且大污染源較集中的地區(qū)，常采用同心圓布點法。對于孤立的高架點源，且主導風向明顯的地區(qū)，常采用扇形布點法。布點方法按功能區(qū)劃分的布點方法多用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測。先將監(jiān)測2512.4.3土壤污染監(jiān)測方案的制訂采樣點布設采樣深度采樣時間采樣量12.4.3土壤污染監(jiān)測方案的制訂采樣點布設采樣深度26-干灰化法又稱高溫分解法。處理過程：在馬福爐內，于450～550℃條件下將樣品燒至灰白色，使有機物完全分解除去，然后再用適量2%HNO3(或HCl)溶解樣品，灰分過濾，濾液定容后測定。-濕式消解法包括：硝酸消解法、硝酸-高氯酸消解法、硝酸-硫酸消解法、硫酸-磷酸消解法、硫酸-高錳酸鉀消解法、多元消解方法和堿分解法等12.5.1樣品預處理技術（1）樣品的消解12.5環(huán)境監(jiān)測技術消解方法有濕式消解法和干式分解法（干灰化法）-干灰化法又稱高溫分解法。處理過程：在馬福爐內，于450～27溶劑萃取法離子交換法吸附法揮發(fā)和蒸發(fā)濃縮蒸餾法（2）富集與分離溶劑萃取法揮發(fā)和蒸發(fā)濃縮（2）富集與分離281.化學、物理技術目前，多采用化學分析方法和儀器分析方法對環(huán)境樣品中污染物的成分、濃度、狀態(tài)與結構進行測定。2.生物技術利用植物、動物和微生物在污染環(huán)境中所產生的各種反映信息來判斷環(huán)境質量的方法，是最直接的綜合方法。3.遙感技術利用遙測技術對區(qū)域性的污染分布情況進行監(jiān)測，是目前發(fā)展的一個趨勢。12.5.2測試技術1.化學、物理技術目前，多采用化學分析方法和儀器分析方法對環(huán)2912.6環(huán)境遙感監(jiān)測技術12.6.1遙感技術在環(huán)境監(jiān)測工作中的的優(yōu)勢-可快速進行大范圍、立體性的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測。能從空中大面積地進行宏觀生態(tài)環(huán)境的研究，使環(huán)境監(jiān)測工作向立體監(jiān)測方向發(fā)展-獲取的信息量廣、效率高-適應性強，可獲取其它監(jiān)測手段無法獲取的信息-可用于動態(tài)監(jiān)測12.6環(huán)境遙感監(jiān)測技術12.6.1遙感技術在環(huán)境監(jiān)30

該類技術可監(jiān)測大氣污染、溫室效應、水質污染、固體廢棄物污染、熱污染等，下圖12-4顯示的是LandsatTM遙感影像數據。12.6.2環(huán)境遙感監(jiān)測方法（1）可見光、反射紅外遙感技術用可見光和反射紅外遙感器進行物體識別和分析的原理是基于物體光譜反射率不同來獲得有關目標物信息。 該類技術可監(jiān)測大氣污染、溫室效應、水質污染、固體廢12.63112-412-432目前紅外探測器所使用的電磁波段，主要有3～5μm和8～14μm兩個波段，對地表常溫物體的探測通常使用8～14μm波段。熱紅外遙感主要探測目標物的輻射特性（發(fā)射率和溫度），鑒別出物質材料的類型，評價出各種現象根據熱輻射特征，圖12-5顯示了用熱紅外遙感監(jiān)測水污染的情況。（2）熱紅外遙感技術目前紅外探測器所使用的電磁波段，主要有3～5μm和（2）33圖12-5利用熱紅外（8.0～14um）遙感技術監(jiān)測出河流中的污染源和河流污染狀況圖12-5利用熱紅外（8.0～14um）遙感技術監(jiān)測出河流中34將傳統圖像維與光譜維信息融為一體，獲取地表空間圖像同時，得到每個地物連續(xù)光譜信息，實現依據地物光譜特征的地物成份信息反演及地物識別，在污染物監(jiān)測中發(fā)揮主要作用，圖12-6顯示高光譜遙感數據組成。（3）高光譜遙感技術將傳統圖像維與光譜維信息融為一體，獲取地表空間圖像同時，得到35AVIRIS高光譜遙感數據的光譜覆蓋范圍從400nm~2500nm，有224個波段，各波段寬一般在10nm。圖12-6AVIRIS高光譜遙感數據AVIRIS高光譜遙感數據的光譜覆蓋36

與光學遙感相比，微波遙感特征信號豐富，含幅度、相位和極化等多種信息，地球覆蓋層穿透能力較紅外波段強，圖12-7顯示微波遙感數據和根據微波遙感數據生成的數字高層模型。（4）微波遙感監(jiān)測技術 與光學遙感相比，微波遙感特征信號豐富，含幅度、相位和極化等37雷達遙感影像根據雷達遙感數據建立的數字高程模型圖12-7雷達遙感影像和數字高程模型雷達遙感影像根據雷達遙感數據建立的數字高程模型圖12-738綠色卡片：不同地物的電磁輻射特性

遙感技術是根據不同地物具不同的吸收、反射和發(fā)射電磁輻射的能力來識別地物信息的。下圖顯示主要地物反射光譜曲線。圖12-8不同物質波長與反射率的關系綠色卡片：不同地物的電磁輻射特性 遙感技術是根據不同地物具不3912.7案例研究1.黃河干流的河水水質監(jiān)測（1）監(jiān)測斷面的布設監(jiān)測斷面主要根據前面所述的河流水質監(jiān)測斷面的設置原則而布設。具體的監(jiān)測斷面如圖12-7所示。監(jiān)測斷面的設置主要包括以下幾種情況：主要城市的上游和下游、主要的灌區(qū)、排污口和水庫、主要支流入干流處、兩省交界處、主要取水口附近12.7案例研究1.黃河干流的河水水質監(jiān)測40圖12-9黃河干流水質監(jiān)測斷面的設置圖12-9黃河干流水質監(jiān)測斷面的設置41如圖12-11所示，在1980-1990-2019年間，河水中氨氮存在顯著的上升趨勢。如圖12-10所示，黃河河水中的氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和總無機氮從上游至下游存在增加的趨勢。（2）水質監(jiān)測結果分析—含氮化合物的時空分布特征根據黃河水利委員會水質監(jiān)測中心提供的黃河干流1990和2019年的逐月水質監(jiān)測數據以及國家環(huán)保局提供的黃河干流1980的年均水質監(jiān)測數據。將所有研究站點的數據輸入工作用數據庫后，先按Grubbs檢驗法剔除異常值；然后按研究需要進行各項統計分析。如圖12-11所示，在1980-1990-2019年間，河水42圖12-10所示，黃河河水中的氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和總無機氮從上游至下游存在增加的趨勢圖12-10所示，黃河河水中的氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和總43圖12-11在1980-1990-2019年間，河水中氨氮存在顯著的上升趨勢圖12-11在1980-1990-2019年間，河水中氨氮44遙感可以直接獲取地面信息，是監(jiān)測生態(tài)環(huán)境的有效方法。該案例利用ETM+遙感數據，提取了廣州城市上空大氣氣溶膠分布和城市建筑容積率信息，分析了廣州城市建筑對氣溶膠擴散的阻礙作用。首先是氣溶膠信息的提取，氣溶膠對波長較短電磁波如蘭光，反射和散射能力強；對波長較長電磁波如近紅外電磁波，則較弱，應用這一規(guī)律提取廣州市大氣中氣溶膠含量相對差異信息。其次是對建筑容積率信息獲取，通