環(huán)境科學概論（第二版）12.環(huán)境監(jiān)測

12.1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小結第12章環(huán)境監(jiān)測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

準確、及時、全面反映環(huán)境質量現(xiàn)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(jù)

攝影周英英攝影周英英現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測

12.1.1環(huán)境監(jiān)測的目的

具體概括為根據(jù)環(huán)境質量標準，評價環(huán)境質量根據(jù)污染物時空分布，尋找污染源，為實現(xiàn)監(jiān)督管理、控制污染提供依據(jù)收集本底數(shù)據(jù)，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(jù)為保護人類健康、合理使用自然資源、制定環(huán)境法規(guī)服務

12.1.2環(huán)境監(jiān)測的分類按監(jiān)測手段分按監(jiān)測區(qū)域尺度分按監(jiān)測目的分按監(jiān)測介質對象分水和廢水監(jiān)測、大氣和廢氣監(jiān)測、土壤監(jiān)測、固體廢物監(jiān)測、生物監(jiān)測、噪聲監(jiān)測、電磁輻射監(jiān)測、放射性監(jiān)測等化學（物理化學）監(jiān)測物理監(jiān)測生物監(jiān)測遙感監(jiān)測局地性監(jiān)測區(qū)域性監(jiān)測（含流域監(jiān)測）大洲性監(jiān)測全球性監(jiān)測監(jiān)視性監(jiān)測研究性監(jiān)測特定目的監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測分類12.2環(huán)境監(jiān)測的要求和特點

12.2.1環(huán)境監(jiān)測的要求

環(huán)境監(jiān)測是對環(huán)境信息的捕獲、解析、綜合和傳遞要求代表性完整性可比性準確性精密性

12.2.2環(huán)境監(jiān)測的特點

12.2環(huán)境監(jiān)測的要求和特點環(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)境污染社會評價監(jiān)測對象綜合分析監(jiān)測手段綜合利用監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合考慮污染物時空分布堅持長期監(jiān)測保證準確度檢測程序復雜量值追蹤體系實行質量控制

12.2.2環(huán)境監(jiān)測的特點

綠色卡片：黃河水質監(jiān)測20世紀70年代的監(jiān)測資料表明，黃河水中砷的檢出率較高，自青海隆務河口至山東黃河口皆有檢出，不少水樣的含砷量超過地面水水質標準，尤其是晉、陜以下河段，河水中含砷量劇增，大大超過地面水允許標準。

為了闡明黃河水中砷超標的原因，北京大學地理系對黃河水中砷的環(huán)境化學問題，包括黃河水中砷的來源、賦存狀態(tài)及其遷移轉化等方面，進行了一些研究。結果表明：陜北一帶黃土的砷本底值約為10mg/L，黃河水體中的砷絕大部分來自黃土和其他土壤，工農業(yè)污染進入黃河的砷只占極小部分。環(huán)境質量標準和污染物排放標準

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(jù)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

減少監(jiān)測過程中出現(xiàn)差錯的重要手段和條件

12.3.1環(huán)境監(jiān)測標準12.3環(huán)境監(jiān)測標準與指標

環(huán)境優(yōu)先污染物和優(yōu)先監(jiān)測

據(jù)專家統(tǒng)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(jīng)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)先監(jiān)測:對優(yōu)先污染物進行的監(jiān)測優(yōu)先污染物

12.3.2環(huán)境監(jiān)測指標難降解、有一定殘留、出現(xiàn)頻率高、生物累積性、“三致”性、毒性大、已有檢出方法

20世紀70年代中期，美國在《清潔水法》中規(guī)定了129種優(yōu)先污染物前蘇聯(lián)衛(wèi)生部公布了561種有機污染物在水中的極限允許濃度1975年，歐共體

“關于水質的排放標準”技術報告中以“黑名單”和“灰名單”形式列出優(yōu)先污染物我國優(yōu)先污染物包括14類，共68種有毒化學物質，其中有機物占58種，無機物10種綠色卡片：優(yōu)先污染物水和廢水監(jiān)測項目

12.3.2環(huán)境監(jiān)測指標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大氣和廢氣監(jiān)測項目一氧化碳、飄塵、光化學氧化劑、氟化物、鉛、汞、苯并[a]芘、總烴及非甲烷烴

二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物、硫酸鹽化速率、灰塵自然降塵量選測項目

必測項目

連續(xù)采樣實驗室分析項目臭氧、總碳氫化合物

二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物或飄塵、一氧化碳

選測項目

必測項目

大氣環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測項目

12.3.2環(huán)境監(jiān)測指標第一類

第二類

土壤污染監(jiān)測項目

12.3.2環(huán)境監(jiān)測指標汞、鉛、鎘、DDT及代謝產(chǎn)物，多氯聯(lián)苯(PCBs)等石油產(chǎn)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等12.4環(huán)境監(jiān)測方案的制定

12.4.1地面水質監(jiān)測方案的制定基礎資料的收集水體的歷年水文、水質狀況資料水體的用途；飲用水源分布和重點水源保護區(qū)流域氣候、地質和地貌資料；流域的資源狀況；流域土地功能及近期使用計劃等水體沿岸城市分布、工業(yè)布局、污染源及其排污情況、城市給排水情況等監(jiān)測斷面的設置

監(jiān)測斷面的設置原則

12.4.1地面水質監(jiān)測方案的制定盡可能與水文測量斷面重合、交通方便，有明顯岸邊標志。監(jiān)測斷面設置位置：有大量廢水排入河流的主要居民區(qū)、工業(yè)區(qū)的上游和下游飲用水源區(qū)、水資源集中的水域、主要風景旅游區(qū)、水上娛樂區(qū)及重大水利設施所在地等功能區(qū)較大支流匯合口上游和匯合后與干流充分混合處，入海河流河口處，受潮汐影響的河段和嚴重水土流失區(qū)湖泊、水庫、河口的主要入口和出口國際河流出入國境線的出入口處河流監(jiān)測斷面的設置

三種斷面：對照斷面、控制斷面和削減斷面水流方向；排污口；A-A’對照斷面；B-B’、C-C’

控制斷面；D-D’

削減斷面河流監(jiān)測斷面設置示意圖

12.4.1地面水質監(jiān)測方案的制定

采樣垂線的確定：水面寬＜50m，只設一條中泓垂線；水面寬50～100m，在左右近岸有明顯水流處各設

一條垂線；水面寬為100～1000m時，設左、中、右三條垂線；水面寬＞1500m，至少設置5條等距離采樣垂線；較寬的河口應酌情增加垂線數(shù)。采樣點的位置和數(shù)目的確定：水深≤5m時，在水面下0.3～0.5m處設一個采樣點；水深5～10m時，在水面下0.3～0.5m處和河底以上約

0.5m處各設一個采樣點；水深10～50m時，設三個采樣點，即水面下0.3～

0.5m處一點，河底以上約0.5m處一點，1/2水深處

一點；水深＞50m時，應酌情增加采樣點數(shù)。采樣點位的確定

12.4.1地面水質監(jiān)測方案的制定與河流不同，湖泊水庫有其自身特點，因此，在斷面設置之前，需要考慮匯入、流出湖泊水庫的河流數(shù)量，水體的徑流量和季節(jié)變化等，明確兩岸污染源分布及其污染物的擴散與自凈規(guī)律。然后按照前面所述的設置原則確定斷面的位置：（1）在進出湖泊水庫的河流匯合處分別設置監(jiān)測斷面。（2）以各功能區(qū)為中心（排污口、水源區(qū)等），在其

輻射線上設置弧形監(jiān)測斷面。（3）在湖泊水庫中心，深、淺水區(qū)，滯留區(qū)設置監(jiān)測

斷面。綠色卡片：湖泊、水庫監(jiān)測斷面的設置在湖庫中心，深、淺水區(qū)，滯流區(qū)設置監(jiān)測斷面在進出湖泊、水庫的河流匯合處分別設置監(jiān)測斷面以各功能區(qū)(如城市排污口、飲用水源等)為中心在其輻射線上設置弧形監(jiān)測斷面圖12-2湖、庫水質監(jiān)測斷面設置為監(jiān)測斷面采樣時間和采樣頻率的確定

12.4.1地面水質監(jiān)測方案的制定較大水系干流和中小河流全年采樣不少于6次流經(jīng)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次采樣、監(jiān)測技術和質量保證

12.4.1地面水質監(jiān)測方案的制定根據(jù)監(jiān)測對象的性質、含量范圍及測定要求等選擇采樣、監(jiān)測方法和技術對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行科學的計算和處理對每一監(jiān)測步驟進行質量控制

12.4.2大氣污染監(jiān)測方案的制定

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)測資料監(jiān)測網(wǎng)點的布設布設采樣點的原則和要求

12.4.2大氣污染監(jiān)測方案的制定設在整個監(jiān)測區(qū)的高、中、低三種不同污染物濃度的地方污染源較集中、主導風向較明顯時，污染源下風向為監(jiān)測重點工業(yè)密集區(qū)、人口密度及污染物超標區(qū)適當增設采樣點采樣點周圍應開闊，監(jiān)測點周圍無局地污染源采樣高度根據(jù)監(jiān)測目的而定設置條件要盡可能一致或標準化采樣點數(shù)目

12.4.2大氣污染監(jiān)測方案的制定監(jiān)測網(wǎng)點的布設與監(jiān)測精度和經(jīng)濟投資相關根據(jù)監(jiān)測范圍大小、污染物的空間分布特征、人口分布及密度、氣象、地形及經(jīng)濟條件等因素綜合考慮確定世界衛(wèi)生組織(WHO)和世界氣象組織(WMO)提出按城市人口多少設置城市大氣地面自動監(jiān)測站(點)的數(shù)目按功能區(qū)劃分布點（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(jù)具體污染情況和人力、物力條件，在各功能區(qū)設置一定數(shù)量的采樣點布點方法

12.4.2大氣污染監(jiān)測方案的制定監(jiān)測網(wǎng)點的布設按污染源分布布點

網(wǎng)格布點法：用于有多個污染源，且污染源分布較均勻地區(qū)同心圓布點法：用于有多個污染源構成污染群，且大污染源較集中地區(qū)扇形布點法：用于孤立的高架點源，且主導風向明顯地區(qū)布點方法

12.4.2大氣污染監(jiān)測方案的制定監(jiān)測網(wǎng)點的布設綠色卡片：

大氣污染采樣時間和頻率大氣中污染物隨時間變化的強度很大，因此要選擇合適的采樣時間和采樣頻率，從而使樣品具有代表性。監(jiān)測項目采樣時間和頻率二氧化硫隔日采樣，每天連續(xù)24±

0.5小時，每月14～16天，每年12個月氮氧化物同二氧化硫總懸浮顆粒物隔雙日采樣，每天連續(xù)24±

0.5小時，每月5～6天，每年12個月灰塵自然降塵量每月采樣30±2天，每年12個月硫酸鹽化速率每月采樣30±2天，每年12個月大氣污染例行監(jiān)測的采樣時間和采樣頻率采樣點布設采樣深度

12.4.3土壤污染監(jiān)測方案的制定多點采樣，均勻混合減少空間不均一性視監(jiān)測目的而定一般性了解：取15～20cm深表層土了解污染深度：分層采樣采樣時間

采樣量

12.4.3土壤污染監(jiān)測方案的制定了解土壤污染狀況：

同一地點一年采樣兩次進行對照掌握作物受污染情況：

按季節(jié)、作物生長和收獲期采樣一般取1～2

kg用四分法反復縮分12.5環(huán)境監(jiān)測技術12.5.1樣品預處理技術

樣品的消解富集與分離濕式消解法干式消解法（干灰化法、高溫分解法）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

12.5.2測試技術

化學、物理技術采用化學和儀器分析方法對污染物的成分、濃度、狀態(tài)與結構進行測定生物技術（最直接的綜合方法）利用生物對污染的反應信息來判斷環(huán)境質量遙感技術（趨勢）對區(qū)域性污染分布情況進行監(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)測中的的優(yōu)勢可快速進行大范圍、立體性生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，使環(huán)境監(jiān)測向立體監(jiān)測方向發(fā)展獲取的信息量廣、效率高適應性強，可獲取其他監(jiān)測手段無法獲取的信息可用于動態(tài)監(jiān)測可見光、反射紅外遙感技術熱紅外遙感技術高光譜遙感技術微波遙感監(jiān)測技術

12.6.2環(huán)境遙感監(jiān)測方法LandsatTM遙感影像圖(摘自《RemoteSensingoftheEnvironment:AnEarthResourcePerspective》)

LandsatTM遙感數(shù)據(jù)有7個波段，波段1～5和波段7空間分辨率為30m×30m，分布在可見光和反射紅外光譜區(qū)，波段6空間分辨率為120m×120m，位于熱紅外區(qū)域熱紅外遙感技術(摘自《RemoteSensingoftheEnvironment:AnEarthResourcePerspective》)

利用熱紅外（8.0～14μm）遙感技術監(jiān)測出河流中的污染源和河流污染狀況高光譜遙感影像(摘自《RemoteSensingoftheEnvironmentAnEarthResourcePerspective》)AVIRIS高光譜遙感數(shù)據(jù)的光譜覆蓋范圍從400

nm～2

500nm，有224個波段，各波段寬一般在10

nm左右雷達遙感影像根據(jù)雷達遙感數(shù)據(jù)建立的數(shù)字高程模型雷達遙感影像和數(shù)字高程模型(摘自《RemoteSensingoftheEnvironment:AnEarthResourcePerspective》)

綠色卡片：電磁輻射

遙感技術是根據(jù)不同地物具有不同的吸收、反射和發(fā)射電磁輻射的能力和特征來識別地物信息的。下圖顯示主要地物反射光譜曲線。植物葉片雪濕黏土環(huán)境標準是環(huán)境監(jiān)測的依據(jù)環(huán)境監(jiān)測過程合理布點嚴格執(zhí)行監(jiān)測過程的質量保證全面分析監(jiān)測區(qū)自然、社會環(huán)境監(jiān)測技術發(fā)展迅速12.7本章小結確定目的制定方案現(xiàn)場采樣實驗室分析數(shù)據(jù)整理完成報告綜合評價

案例研究

案例1—黃河干流的河水水質監(jiān)測監(jiān)測斷面的布設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黃河干流水質監(jiān)測斷面的布設水質監(jiān)測結果分析

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含氮化合物的時空分布特征

根據(jù)：黃河干流1990年和1999年的逐月水質監(jiān)測數(shù)據(jù)黃河干流1980年的年均水質監(jiān)測數(shù)據(jù)先將數(shù)據(jù)輸入工作用數(shù)據(jù)庫再按Grubbs檢驗法剔除異常值然后按研究需要進行各項統(tǒng)計分析結論黃河干流河水氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和總無機氮的沿程變化趨勢（1999）

·氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和總無機氮年均值/(mg·L-1)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黃河干流河水氨氮在1980、1990和1999年的平均值·氨氮年均值/(mgL-1)河水中氨氮存在顯著上升趨勢

案例2—環(huán)境遙感監(jiān)測的應用利用ETM+遙感數(shù)據(jù)提取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廣州城市建筑對氣溶膠擴散的阻礙作用

案例研究氣溶膠指數(shù)空間分布建筑容積率空間分布廣州城市大氣氣溶膠指數(shù)和建筑容積率空間分布圖k