前言环境监测是研究和测定环境质量的学科

第一章绪论前言：环境监测是研究和测定环境质量的学科，是环境科学的重要分支学科。所谓的“监测”，词义上可理解为监视、测定、监控等，其实质是通过对环境质量因素代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势。随着工业和科学技术的飞速发展，监测含义的内容也不断扩展。目前已由工业污染源监测发展到对大气、水环境质量进行监测，亦即监测对象不仅限于形响环境质量的污染物，已外延到对生物、生态变化的监测。因此，环境监测是环科学的基础性学科，是研究环境类其它学科（如环境化学、环境物理学、环境工程学、环境污染医学、环境管理学、环境经济学以及环境污染法学等）的先行学科。有人将这种作用称之为“眼睛”，也有人把环境监测称为环境科学的“先锋官”或“先行官”，由此可见其重要性。环境质量的形响因素很多，欲判断区域环境质量，仅对某一污染物进行某一地点、某一时刻的分析测定是远远不够的，必须对各种污染因素、环境因素在一定范围、时间和空间内进行测定，并进一步分析其综合测定数据，才能对环境质量作出确切评价。因此环境污染监测主要包括三种监测方式：1．化学监测：（包括物理化学监测）主要是对污染物进行分析测定。2．物理监测：主要是对物理（或能量）因子如热、声、光、电磁辐射、振动、放射等进行测定，包括强度、能量和状态。3．生物监测：主要是对生物由于环境质量变化所发出的各种反映和信息进行测定，如群落、种落的迁移变化、受害病状等。环境监测的过程一般包括如下几步：现场调查设计制订监测计划内优化监测布点样品采集保存运送分析测试数据处理综合评价监测报告等。再者，从信息技术获取角度上看，环境监测过程则包括：环境信息的捕获传递解析综合报告。环境监测的对象包括：①自然因素能反映环境质量变化的各种自然因素。②人为因素人类活动对环境有影响的各种人为因素。③成份（污染物等）能对环境造成危害的各种成分。第一节环境监测的目的和分类一、环境监测的目的环境监测的目的是准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据，亦即目的包括两方面：1反映环境质量现状及发展趋势要求准确、及时、全面。2提供科学依据主要是为环境管理、污染源控制、环境规划等。具体归纳起来环境监测的目的可分为如下几个方面：①监测是为了评价环境质量（即根据环境质量标准，评价环境质量）。因此，其监测项目通常在环境质量标准规定范围内，是监测站的主要工作内容之一。②污染源监测的目的是：根据污染源的分布情况，追踪寻找污染源，为实现监督管理、控制污染提供科学依据。③提供本底数据，收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控制、目标管理、预测预报环境质量提供数据。④服务：为保护人类健康、保护环境、合理使用自然资源制订环境法规、标准、规划等服务。二、环境监测的分类环境监测的分类方法较多，具体而言常分为如下几类：（一）按监测目的分类1．监视性监测：（又称为例行监测或常规监测）（1）意义：对指定的有关项目进行定期的、长时间的监测。（2）目的：确定环境质量及污染源状况、评价控制措施的效果，衡量环境标准的实施情况和环境保护工作的进展。污染物浓度污染源的监督监测排放总量（3）对象污染趋势空气环境质量监测水质噪声固体废弃物2．特定目的监测：（又称为特例监测或应急监测）根据特定的目的可分为下四种：（1）污染事故监测：在发生污染事故时进行应急监测，目的是确定污染物的扩散方向、速度和危及范围，为控制污染提供依据。流动监测（用车、船等）其监测方法为简易监测等手段低空航测遥感（2）仲裁监测：其目的是为了解决污染事故所引起的纠纷以及环境法执行过程中所产生的矛盾。条件：仲裁监测应由国家指定的具有权威的部门进行，以提供具有法律责任的数据（公证数据），供执法部门、司法部门仲裁。（3）考核验证监测：人员考核方法验证污染治理项目竣工时的验收（4）咨询服务监测：为政府部门、科研机构、生产单位所提供的服务性监测（如新建企业应进行环境影响评价，需按评价要求进行监测）。3．研究性监测（又称科研监测）（1）意义：是针对特定的科学研究而进行的高层次监测。环境本底的监测及研究（2）内容有毒有害物质对从业人员的影响研究统一方法为监测工作本身服务的科研监测标准分析方法的研究标准物质的研制（二）按监测介质对象分类：按监测介质的对象不同可将环境监测分为：水质监测、空气监测、土壤监测、固体废弃物监测、生物监测、噪声和振动监测、电磁辐射监测、放射性监测、热监测、光监测、卫生（病源体、病毒、寄生虫等）监测。第二节环境监测特点和监测技术概述一、环境监测的发展史：（简史）1．早期（十九世纪以前）环境监测，古已有之，只不过那时的环境监测是借助于人类的五官来感知和判断环境质量。2．初期（十九世纪初、中期）进入十九世纪，英国和欧洲的一些发达国家出现了严重的大气污染和水污染事故。因此，这些国家的卫生部门开始制订空气污染监测计划和河流污染监测计划，其发展概述如下：●1937—1939年，英国的雷赛斯脱(Leicester)市建立了15个大气监测站，在建站过程中，他们充分考虑了站位的时空代表性，并按监测计划对城市的烟尘和SO2浓度进行了系统监测。这可以看成是世界上第一个大气监测系统。●十九世纪20年代，英国建立了伯明翰泰晤士和李区域排水局（BirminghamTames&RewDistrictDrainageBoard）,负责流域的水质监测工作。●1925年，Streeter——Phelps提出了河流的BOD——DO耦合模型（或称氧垂模型），为水质监测站的布设提供了理论依据。●1945年，Hortin提出了水系特征和河流分级方法，成为后来美国很多大水系监测网的设计基础。3．发展时期（20世纪中、后期）虽然世界上许多发达国家自十九世纪初期即已开始环境监测工作，但环境科学作为一门学科则是在二十世纪50年代才开始发展起来的。因此，环境监测作为一门分支学科，产生了质的变化。主要有：●污染事故监测常规监测●总体污染监测组成和含量分析●干法监测湿法监测●手动自动●离线在线●常量微量或痕量●单一物质多物质乃至于形态和价态●孤立多种分析技术联用●固定单基体复杂、流动性基体，也涉及空间分布及过程转化因此，环境分析的发展是建立在分析化学发展的基础上的，实际上是环境分析化学的发展引起了环境监测的变革。所以，这一阶段称之为污染监测阶段或被动监测阶段。进入70年代，随着科学技术的不断发展，人们逐渐认识到影响环境质量因素的不仅有化学因素，还有物理因素（如声、光、热、电磁辐射和放射性等），用生物（动物、植物）的生态、群落、受害症状等的变化作为判断环境质量的标准更为确切可靠。因此，环境监测的手段除了化学的，还出现了物理监测和生物监测等。这一阶段称之为环境监测阶段，也称为主动监测或目的监测阶段。4．现代的环境监测：进入80年代，环境监测发生了巨大飞跃，其表现主要在于自动连续监测系统，并使用了遥感、遥测等手段，且监测仪器用电子计算机控制画出污染态势、浓度分布，以便在极短的时间内观察到空气、水体污染浓度变化，预测、预报未来环境质量。这一阶段称之为污染防治监测阶段或自动监测阶段。5．发展趋势：（1）继续发展自动连续监测系统（2）发展并完善遥感遥测等技术（3）发展和完善环境质量预测、预报技术（4）世界范围内联网（5）发展环境监测新技术（6）研制新一代环境监测设备二、环境污染和环境监测的特点（一）环境污染的特点：1．时间分布性（亦即污染物的排放量和污染因素的强度随时间而变化）例如：（1）河流随时间季节有丰、平、防水期的交替，污染物全随其变化。（2）随气象条件的变化，同一污染物的浓度在同一地点也存在明显的不同，（3）交通噪声的强度随不同时间车流量的多少而变化。因此，环境污染具有时间分布特征，实际上是各种污染因素与时间分布有关。2．空间分布性（亦即在不同的空间位置上污染物的浓度和强度不同）污染物和污染因素进入环境后会随水和空气的流动而被稀释扩散，而且不同污染物的稳定性和扩散速度与污染物性质有关，如：水中污染物会随水的流动而得以稀释或降解。空气中污染物会随空气的流动而得以稀释，且因受光、热作用而发生降解。3．环境污染与污染因素强度（污染物含量）的关系众所周知，污染物在环境污染中普通存在，只有当其达到一定的含量才会危害环境污染。如SO2在大气中普遍存在，只有当其达到一定的浓度后，才影响人类。另外，不同的污染因素对环境的影响程度（毒素）不同。因此，有害物质引起毒害的量与其无害的本底值之间存在一定界限，亦即污染因素对环境的危害有阈值，而且不同的污染因素阈值不同。4．污染因素的综合效应环境是个复杂体系，各种因素都有，而且相互作用。因此污染因素之间由于相互作用的结果不同，所表现的污染效应也不同。欲了解污染因素的综合效应，必须考虑和了解各种污染因素间的相互作用。各种污染因素对人体的或生物体的影响主要有如下几种：（1）单独作用：即污染混合物中只有某一组分会对机体的某些器官发生危害作用，且没有因污染物的共同作用而加深形响，称为污染物的单独作用。（2）相加作用：当混合污染物各组分对机体的同一器官的毒害作用彼此相似，且偏向同一方，这时污染物的毒害作用即为各污染物毒害作用的总和，称为相加作用。如：SO2和H2SO4气溶胶，Cl2和HCl。（3）相乘作用：当混合污染物各组分对机体的毒害作用超过个别毒害作用的总和时，称为相乘作用。如：SO2和颗粒物，NOx与CO。（4）括抗作用：当两种或两种以上污染物对机体的毒害作用彼此抵消一部分时，称为括抗作用。如：动物食用30PPM的甲基汞和12.5PPM硒时，可抑制甲基汞的毒性（这就是中医常说的以毒攻毒）。5．环境污染的社会评价（即环境污染的社会影响）它与社会制度、文明程度、技术经济发展水平、民族的风俗习惯、哲学、法律等问题有关。社会评价：往往只重视现实的直接感受的污染因素，如：噪声、烟雾等，而不注重潜在危害。（二）环境监测的特点：1．环境监测的综合性：环境监测的综合性主要表现在如下几个方面：（1）监测方法多样性：监测手段包括：化学、物理、生物、物理化学、生物化学及生物物理等一切可以表征环境质量的方法。（2）监测对象的广泛性：监测对象包括空气、水体（江、河、湖、海及地下水）、土壤、固体废弃物、生物等客体，只有对这些客体进行全面分析才能确切描述环境质量。（3）数据统计处理的全面复杂性：对监测数据进行统计处理、综合分析时，需涉及该地区的自然和社会等各个方面的情况。2．环境监测的连续性：由于环境污染具有时空特征，因此只有进行长期测定才能从大量数据中揭示其变化规律、预测变化趋势。3、环境监测的追踪性：环境监测是一个复杂的过程，过程中的每一步又相互联系，任何一步差错都将直接影响到数据的最终质量。因此需要一个量值追踪体系予以监督，即应建立环境监测质量保证体系。三、监测技术概述采样技术①监测技术包括测试技术数据处理技术重量法化学物理技术容量分析法仪器分析法②其中测试技术生物体内污染物含量的测定生物技术生物在环境中受伤害的症状生物的生理化学反应多种技术联合生物群落种类和结构变化四、环境优先污染物和优先监测环境中污染物种类繁多，性质各异。据报导，世界上的化学品有700多万种，进入环境中的物质也已达10万种。因此，欲对每种化学品进行分析和测定既是不可能的，也是人力、物力、财力所不允许的。因此，必须对众多的污染物进行筛选并排序，从中筛选出潜在危害性大、在环境中出现频率高的污染物作为监测和控制对象，这一过程就是数学上所说的优先过程。那么经过优先选择的污染物称为环境优先污染物，简称优先污染物（PriorityPillutants）,对优先污染物进行监测称为优先监测。美国是最先开展优先监测的国家，早在70年代中期就在“清洁水法”中明确规定了129种优先污染物，其后又提出了43种空气优先污染物名单。原苏联从1975年开始不断增加优先监测污染物的数量，从73种水污染物控制开始到10年后的664种之多。欧洲经济共同体也在1975年提出的“关于水质目的排放标准”的技术报告，列出了所谓“黑名单”和“灰名单”。我国的优先监测研究已经