環(huán)境科學(xué)概論（第二版）12.環(huán)境監(jiān)測(cè)

12.1環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的和分類

12.2環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求和特點(diǎn)

12.3環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)

12.4環(huán)境監(jiān)測(cè)方案的制定

12.5環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)

12.6環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)12.7小結(jié)第12章環(huán)境監(jiān)測(cè)12.1環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的和分類

12.1.1環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的

準(zhǔn)確、及時(shí)、全面反映環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)為環(huán)境評(píng)價(jià)、規(guī)劃與管理等提供科學(xué)依據(jù)

攝影周英英攝影周英英現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)

12.1.1環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的

具體概括為根據(jù)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量根據(jù)污染物時(shí)空分布，尋找污染源，為實(shí)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(zhǎng)期監(jiān)測(cè)資料為開(kāi)展環(huán)境科學(xué)研究提供科學(xué)依據(jù)為保護(hù)人類健康、合理使用自然資源、制定環(huán)境法規(guī)服務(wù)

12.1.2環(huán)境監(jiān)測(cè)的分類按監(jiān)測(cè)手段分按監(jiān)測(cè)區(qū)域尺度分按監(jiān)測(cè)目的分按監(jiān)測(cè)介質(zhì)對(duì)象分水和廢水監(jiān)測(cè)、大氣和廢氣監(jiān)測(cè)、土壤監(jiān)測(cè)、固體廢物監(jiān)測(cè)、生物監(jiān)測(cè)、噪聲監(jiān)測(cè)、電磁輻射監(jiān)測(cè)、放射性監(jiān)測(cè)等化學(xué)（物理化學(xué)）監(jiān)測(cè)物理監(jiān)測(cè)生物監(jiān)測(cè)遙感監(jiān)測(cè)局地性監(jiān)測(cè)區(qū)域性監(jiān)測(cè)（含流域監(jiān)測(cè)）大洲性監(jiān)測(cè)全球性監(jiān)測(cè)監(jiān)視性監(jiān)測(cè)研究性監(jiān)測(cè)特定目的監(jiān)測(cè)環(huán)境監(jiān)測(cè)分類12.2環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求和特點(diǎn)

12.2.1環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求

環(huán)境監(jiān)測(cè)是對(duì)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(zhǔn)確性精密性

12.2.2環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

12.2環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求和特點(diǎn)環(huán)境污染的特點(diǎn)時(shí)空分布性環(huán)境污染與污染物含量關(guān)系污染因素綜合效應(yīng)環(huán)境污染社會(huì)評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)對(duì)象綜合分析監(jiān)測(cè)手段綜合利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合考慮污染物時(shí)空分布堅(jiān)持長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)保證準(zhǔn)確度檢測(cè)程序復(fù)雜量值追蹤體系實(shí)行質(zhì)量控制

12.2.2環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

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

為了闡明黃河水中砷超標(biāo)的原因，北京大學(xué)地理系對(duì)黃河水中砷的環(huán)境化學(xué)問(wèn)題，包括黃河水中砷的來(lái)源、賦存狀態(tài)及其遷移轉(zhuǎn)化等方面，進(jìn)行了一些研究。結(jié)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(lái)自黃土和其他土壤，工農(nóng)業(yè)污染進(jìn)入黃河的砷只占極小部分。環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)地區(qū)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣和企業(yè)對(duì)環(huán)境影響的基本依據(jù)環(huán)境基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境方法標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保儀器、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)

減少監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)差錯(cuò)的重要手段和條件

12.3.1環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)12.3環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)

環(huán)境優(yōu)先污染物和優(yōu)先監(jiān)測(cè)

據(jù)專家統(tǒng)計(jì)，目前世界上已知的化學(xué)品有700萬(wàn)種，而進(jìn)入環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)已達(dá)10萬(wàn)余種。目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，只能重點(diǎn)對(duì)部分污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。優(yōu)先監(jiān)測(cè):對(duì)優(yōu)先污染物進(jìn)行的監(jiān)測(cè)優(yōu)先污染物

12.3.2環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)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(jì)70年代中期，美國(guó)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(jī)污染物在水中的極限允許濃度1975年，歐共體

“關(guān)于水質(zhì)的排放標(biāo)準(zhǔn)”技術(shù)報(bào)告中以“黑名單”和“灰名單”形式列出優(yōu)先污染物我國(guó)優(yōu)先污染物包括14類，共68種有毒化學(xué)物質(zhì)，其中有機(jī)物占58種，無(wú)機(jī)物10種綠色卡片：優(yōu)先污染物水和廢水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

12.3.2環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)物理性質(zhì)金屬化合物非金屬無(wú)機(jī)物有機(jī)化合物水質(zhì)污染生物學(xué)指標(biāo)大氣和廢氣監(jiān)測(cè)項(xiàng)目一氧化碳、飄塵、光化學(xué)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(cè)項(xiàng)目

必測(cè)項(xiàng)目

連續(xù)采樣實(shí)驗(yàn)室分析項(xiàng)目臭氧、總碳?xì)浠衔?/p>

二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物或飄塵、一氧化碳

選測(cè)項(xiàng)目

必測(cè)項(xiàng)目

大氣環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

12.3.2環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)第一類

第二類

土壤污染監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

12.3.2環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)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(zhǎng)效有機(jī)氯、四氯化碳、醋酸衍生物、氯化脂肪族、砷、鋅、硒、鎘、鎳、錳、礬、有機(jī)磷化合物及其他活性物質(zhì)等12.4環(huán)境監(jiān)測(cè)方案的制定

12.4.1地面水質(zhì)監(jiān)測(cè)方案的制定基礎(chǔ)資料的收集水體的歷年水文、水質(zhì)狀況資料水體的用途；飲用水源分布和重點(diǎn)水源保護(hù)區(qū)流域氣候、地質(zhì)和地貌資料；流域的資源狀況；流域土地功能及近期使用計(jì)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(cè)斷面的設(shè)置

監(jiān)測(cè)斷面的設(shè)置原則

12.4.1地面水質(zhì)監(jiān)測(cè)方案的制定盡可能與水文測(cè)量斷面重合、交通方便，有明顯岸邊標(biāo)志。監(jiān)測(cè)斷面設(shè)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(fēng)景旅游區(qū)、水上娛樂(lè)區(qū)及重大水利設(shè)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(yán)重水土流失區(qū)湖泊、水庫(kù)、河口的主要入口和出口國(guó)際河流出入國(guó)境線的出入口處河流監(jiān)測(cè)斷面的設(shè)置

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

控制斷面；D-D’

削減斷面河流監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置示意圖

12.4.1地面水質(zhì)監(jiān)測(cè)方案的制定

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

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

0.5m處各設(shè)一個(gè)采樣點(diǎn)；水深10～50m時(shí)，設(shè)三個(gè)采樣點(diǎn)，即水面下0.3～

0.5m處一點(diǎn)，河底以上約0.5m處一點(diǎn)，1/2水深處

一點(diǎn)；水深＞50m時(shí)，應(yīng)酌情增加采樣點(diǎn)數(shù)。采樣點(diǎn)位的確定

12.4.1地面水質(zhì)監(jiān)測(cè)方案的制定與河流不同，湖泊水庫(kù)有其自身特點(diǎn)，因此，在斷面設(shè)置之前，需要考慮匯入、流出湖泊水庫(kù)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(kuò)散與自凈規(guī)律。然后按照前面所述的設(shè)置原則確定斷面的位置：（1）在進(jìn)出湖泊水庫(kù)的河流匯合處分別設(shè)置監(jiān)測(cè)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(shè)置弧形監(jiān)測(cè)斷面。（3）在湖泊水庫(kù)中心，深、淺水區(qū)，滯留區(qū)設(shè)置監(jiān)測(cè)

斷面。綠色卡片：湖泊、水庫(kù)監(jiān)測(cè)斷面的設(shè)置在湖庫(kù)中心，深、淺水區(qū)，滯流區(qū)設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面在進(jìn)出湖泊、水庫(kù)的河流匯合處分別設(shè)置監(jiān)測(cè)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(shè)置弧形監(jiān)測(cè)斷面圖12-2湖、庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置為監(jiān)測(cè)斷面采樣時(shí)間和采樣頻率的確定

12.4.1地面水質(zhì)監(jiān)測(cè)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(jìn)行排污渠每年采樣不少于3次設(shè)專門監(jiān)測(cè)站湖庫(kù)，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(cè)技術(shù)和質(zhì)量保證

12.4.1地面水質(zhì)監(jiān)測(cè)方案的制定根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的性質(zhì)、含量范圍及測(cè)定要求等選擇采樣、監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算和處理對(duì)每一監(jiān)測(cè)步驟進(jìn)行質(zhì)量控制

12.4.2大氣污染監(jiān)測(cè)方案的制定

有關(guān)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(cè)區(qū)域以往的大氣監(jiān)測(cè)資料監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)布設(shè)采樣點(diǎn)的原則和要求

12.4.2大氣污染監(jiān)測(cè)方案的制定設(shè)在整個(gè)監(jiān)測(cè)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(dǎo)風(fēng)向較明顯時(shí)，污染源下風(fēng)向?yàn)楸O(jiān)測(cè)重點(diǎn)工業(yè)密集區(qū)、人口密度及污染物超標(biāo)區(qū)適當(dāng)增設(shè)采樣點(diǎn)采樣點(diǎn)周圍應(yīng)開(kāi)闊，監(jiān)測(cè)點(diǎn)周圍無(wú)局地污染源采樣高度根據(jù)監(jiān)測(cè)目的而定設(shè)置條件要盡可能一致或標(biāo)準(zhǔn)化采樣點(diǎn)數(shù)目

12.4.2大氣污染監(jiān)測(cè)方案的制定監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)與監(jiān)測(cè)精度和經(jīng)濟(jì)投資相關(guān)根據(jù)監(jiān)測(cè)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(jì)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(shè)置城市大氣地面自動(dòng)監(jiān)測(cè)站(點(diǎn))的數(shù)目按功能區(qū)劃分布點(diǎn)（用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測(cè)）

先將監(jiān)測(cè)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(shè)置一定數(shù)量的采樣點(diǎn)布點(diǎn)方法

12.4.2大氣污染監(jiān)測(cè)方案的制定監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)按污染源分布布點(diǎn)

網(wǎng)格布點(diǎn)法：用于有多個(gè)污染源，且污染源分布較均勻地區(qū)同心圓布點(diǎn)法：用于有多個(gè)污染源構(gòu)成污染群，且大污染源較集中地區(qū)扇形布點(diǎn)法：用于孤立的高架點(diǎn)源，且主導(dǎo)風(fēng)向明顯地區(qū)布點(diǎn)方法

12.4.2大氣污染監(jiān)測(cè)方案的制定監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)綠色卡片：

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

0.5小時(shí)，每月14～16天，每年12個(gè)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(shí)，每月5～6天，每年12個(gè)月灰塵自然降塵量每月采樣30±2天，每年12個(gè)月硫酸鹽化速率每月采樣30±2天，每年12個(gè)月大氣污染例行監(jiān)測(cè)的采樣時(shí)間和采樣頻率采樣點(diǎn)布設(shè)采樣深度

12.4.3土壤污染監(jiān)測(cè)方案的制定多點(diǎn)采樣，均勻混合減少空間不均一性視監(jiān)測(cè)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(shí)間

采樣量

12.4.3土壤污染監(jiān)測(cè)方案的制定了解土壤污染狀況：

同一地點(diǎn)一年采樣兩次進(jìn)行對(duì)照掌握作物受污染情況：

按季節(jié)、作物生長(zhǎng)和收獲期采樣一般取1～2

kg用四分法反復(fù)縮分12.5環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)12.5.1樣品預(yù)處理技術(shù)

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(cè)試技術(shù)

化學(xué)、物理技術(shù)采用化學(xué)和儀器分析方法對(duì)污染物的成分、濃度、狀態(tài)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定生物技術(shù)（最直接的綜合方法）利用生物對(duì)污染的反應(yīng)信息來(lái)判斷環(huán)境質(zhì)量遙感技術(shù)（趨勢(shì)）對(duì)區(qū)域性污染分布情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)12.6環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

12.6.1遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的的優(yōu)勢(shì)可快速進(jìn)行大范圍、立體性生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)，使環(huán)境監(jiān)測(cè)向立體監(jiān)測(cè)方向發(fā)展獲取的信息量廣、效率高適應(yīng)性強(qiáng)，可獲取其他監(jiān)測(cè)手段無(wú)法獲取的信息可用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可見(jiàn)光、反射紅外遙感技術(shù)熱紅外遙感技術(shù)高光譜遙感技術(shù)微波遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

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

LandsatTM遙感數(shù)據(jù)有7個(gè)波段，波段1～5和波段7空間分辨率為30m×30m，分布在可見(jiàn)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(shù)(摘自《RemoteSensingoftheEnvironment:AnEarthResourcePerspective》)

利用熱紅外（8.0～14μm）遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)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(gè)波段，各波段寬一般在10

nm左右雷達(dá)遙感影像根據(jù)雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)建立的數(shù)字高程模型雷達(dá)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(shù)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(lái)識(shí)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(biāo)準(zhǔn)是環(huán)境監(jiān)測(cè)的依據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程合理布點(diǎn)嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)測(cè)過(guò)程的質(zhì)量保證全面分析監(jiān)測(cè)區(qū)自然、社會(huì)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速12.7本章小結(jié)確定目的制定方案現(xiàn)場(chǎng)采樣實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)整理完成報(bào)告綜合評(píng)價(jià)

案例研究

案例1—黃河干流的河水水質(zhì)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)斷面的布設(shè)主要城市的上游和下游主要的灌區(qū)排污口和水庫(kù)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(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的布設(shè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

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含氮化合物的時(shí)空分布特征

根據(jù)：黃河干流1990年和1999年的逐月水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)黃河干流1980年的年均水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)先將數(shù)據(jù)輸入工作用數(shù)據(jù)庫(kù)再按Grubbs檢驗(yàn)法剔除異常值然后按研究需要進(jìn)行各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)論黃河干流河水氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和總無(wú)機(jī)氮的沿程變化趨勢(shì)（1999）

·氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和總無(wú)機(jī)氮年均值/(mg·L-1)氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和總無(wú)機(jī)氮從上游至下游存在增加的趨勢(shì)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(shì)

案例2—環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)的應(yīng)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(duì)氣溶膠擴(kuò)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