环境自动监测技术

第十章自动检测技术主讲人：张金涛学号：1519189002河南师范大学概述厚德博学，止于至善随着经济的快速发展以及环境形势的日益严峻,环境自动监测行业、市场、应用领域得到了迅猛的扩张。采用自动监测手段,可以实时、动态、科学地掌握环境质量和污染源排放的时空分布实际状况。自动监测技术产生背景厚德博学，止于至善概述环境自动监测技术涵盖了实现整个自动监测过程的技术整体,包括了自动控制技术、传感器技术、模拟与数字信号转换技术、信息编码与传输、数据库管理、信息平台发布等。厚德博学，止于至善分类（一）自动监测技术现场监测非现场监测在线监测样品需前处理（间歇测定）样品不需前处理（连续测定）遥测厚德博学，止于至善环境自动监测按其监测的对象分类：大气自动监测水质自动监测噪声自动监测等分类（二）美、日、中空气自动监测仪器比较国别项目测定方法自动监测仪器美国SO2CONOxO3总烃可吸入颗粒物脉冲紫外荧光法非色散相关红外吸收法化学发光法紫外光度法气相色谱法(FID)β射线吸收法脉冲紫外荧光SO2监测仪相关红外CO监测仪化学发光NOx监测仪紫外光度O3监测仪气相色谱仪β射线可吸入颗粒物监测仪日本SO2CONOxO3总烃可吸入颗粒物紫外荧光法非色散红外吸收法化学发光法紫外光度法气相色谱法(FID)β射线吸收法紫外荧光SO2监测仪非色散红外CO监测仪化学发光NOx监测仪紫外光度O3监测仪气相色谱仪β射线可吸入颗粒物监测仪中国SO2CONOxO3总烃可吸入颗粒物紫外荧光法非色散红外吸收法化学发光法紫外光度法气相色谱法(FID)β射线吸收法紫外荧光SO2监测仪非色散红外CO监测仪化学发光NOx监测仪紫外光度O3监测仪气相色谱仪β射线可吸入颗粒物监测仪厚德博学，止于至善SO2监测仪器1.紫外脉冲荧光SO2监测仪图10.3SO2监测仪荧光计工作原理示意图厚德博学，止于至善图10.4紫外荧光SO2监测仪气路系统示意图紫外荧光SO2监测仪厚德博学，止于至善电导式SO2自动监测仪图10.5电导式SO2自动监测仪工作原理示意图厚德博学，止于至善氮氧化物监测仪器图10.7化学发光NOx监测仪工作原理示意图厚德博学，止于至善臭氧监测仪器单光路型仪器图10.8紫外吸收式O3分析仪工作原理示意图厚德博学，止于至善图10.9双光路紫外光度法O3监测仪工作原理示意图双光路型仪器厚德博学，止于至善化学发光法臭氧监测仪器图10.10乙烯法O3监测仪工作原理示意图厚德博学，止于至善相关红外吸收法CO监测仪图10.12相关红外吸收法CO监测仪工作原理示意图厚德博学，止于至善总烃监测仪图10.13总烃自动测定仪工作原理示意图厚德博学，止于至善水污染可自动监测的项目及方法项目监测方法一般指标水温pH电导率浊度溶解氧铂电阻法或热敏电阻法电位法(pH玻璃电极法)电导电极法光散射法隔膜电极法(极谱或原电池型)综合指标化学需氧量(COD)高锰酸盐指数总需氧量(TOD)总有机碳(TOC)生化需氧量(BOD)库仑滴定法或比色法电位滴定法高温氧化-氧化锆氧量仪法燃烧氧化-非色散红外吸收法或紫外催化氧化-非色散红外吸收法微生物膜电极法单项污染指标总氮总磷氟离子氯离子氰离子氨氮六价铬苯酚密封燃烧氧化-化学发光法比色法离子选择电极法离子选择电极法离子选择电极法离子选择电极法或膜浓缩-电导率法比色法比色法或紫外吸收法厚德博学，止于至善水污染连续自动监测仪器（一）水温监测仪器图10.16水温自动测量原理示意图厚德博学，止于至善电导率监测仪器图10.17电流法电导率仪工作原理示意图厚德博学，止于至善pH监测仪图10.18pH连续自动测定原理示意图厚德博学，止于至善溶解氧监测仪图10.19溶解氧连续自动测定原理示意图厚德博学，止于至善浊度监测仪图10.20表面散射式浊度自动监测仪工作原理示意图厚德博学，止于至善COD监测仪图10.22COD自动监测仪测定流程示意图厚德博学，止于至善微生物传感器BOD监测仪图10.23微生物传感器BOD自动监测仪示意图厚德博学，止于至善TOC监测仪图10.24单通道TOC自动监测仪工作原理示意图厚德博学，止于至善UV（紫外）吸收监测仪图10.25UV吸收自动监测仪工作原理示意图厚德博学，止于至善厚德博学，止于至善需要前处理的在线自动监测连续进样或间歇进样样品前处理渗吸消解稀释溶解蒸馏萃取过滤等进行反应加热混合加入试剂监测比色计荧光计火焰光度计离子选择电极判读记录仪显示仪计算机反馈作用厚德博学，止于至善连续流动分析技术（简称CFA）工作原理:把生成有色化合物过程中人工需要完成的各种化学反应，通过设计成相互串联的化学反应器具，使样品及反应试剂进入此流路中可自动按顺序完成反应（如混合圈代替混合搅拌，透析膜代替过滤，在线加热装置代替手工加热等），最终形成的有色化合物进入比色计进行比色，通过电脑软件自动计算出来。CFA厚德博学，止于至善FIA流动注射技术的原理是用非空气间隔断流体系，向在细管内连续流动的液流中注射一定体积的液体试样，被测组分经化学反应后尚未达到化学和物理的平衡就被快速导入检测器进行检测、定量。它是通过尽量缩短从样品注入载流到进入检测器的时间来使扩散和带过最小化。厚德博学，止于至善FIA的优缺点优点：仪器结构比较简单（如预处理模块体积小），成本较低，出峰时间短，测定效率高，比较适用于快速测定。缺点：样品在载流中的逐渐分散可能导致灵敏度下降，管径太细易于堵塞，反应过程中产生的气泡会带来误差，反应时间短，不太适合一些慢反应和需要较高温度的反应，同时对操作要求非常高。厚德博学，止于至善SFA片断流动分析的主要技术是在管路中加入空气气泡来降低扩散和带过的影响，但是由于气泡与管壁之间还存在着空隙，还会有一层液膜，管壁本身也会粘住一定的液体，所以还存在扩散与带过的影响。因此需要在管路中添加一定量的润滑剂能够使气泡与管壁贴住，不留空隙。同时控制一定的流速，选择合适的管径，通过这些措施使扩散和带过最小化。厚德博学，止于至善SFA的优点片断流动分析的两大优点1、空气气泡的先进性和反应及比色过程中的稳定性。空气气泡能够降低扩散与内部带过，保证片断内部可以充分混合，可以实现完全反应。同时肉眼可以直接观察到流动形态是否正确，管路系统中的细微变化能够得到缓冲，如化学反应过程中产生的小气泡不会影响测定结果。厚德博学，止于至善2、检测时反应流中物质浓度的稳定性，它不会随时间变化而改变，稳态是片断流动分析（SFA）达到高稳定性和灵敏性的重要因素。系统中的条件是可能变化的，如样品和试剂流速、温度、试剂浓度等，但是当样品和标准品都在同等条件下在稳态进行检测时，这些变化不会影响到准确性。遥感监测技术一、摄影遥感技术图10.28土壤、植物和水体对电磁波的反射能力示意图厚德博学，止于至善红外扫描技术图10.29热红外扫描系统工作过程示意图厚德博学，止于至善相关光谱遥测技术图10.30相关光谱法原理示意图图10.31相关光谱遥测仪组件示意图厚德博学，止于至善激光雷达遥测技术图10.32拉曼激光雷达系统示意图厚德博学，止于至善厚德博学，止于至善