(环境监测)第十章连续自动监测技术简易监测方法

第十章 连续自动监测技术简易监测方法,中国矿业大学环测学院,第十章,空气污染连续自动监测系统,1,水污染连续自动监测系统,2,工厂企业环境自动监测系统,3,遥感监测技术,4,简易监测方法,5,第一节 空气污染连续自动监测系统,系统的组成和功能,空气质量 监测仪,污染源 监测仪,气象监测仪,环境微机,电台,磁带机,打印机,电台,磁带读出机,打印机,绘图机,计算机,子站,中心站,第一节 空气污染连续自动监测系统,（一）子站的布设,监测空气污染的子站监测项目分为两类：一类是温度、湿度、大气压、风速、风向及日照量等气象参数；另一类是二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、可吸入颗粒物、臭氧、总碳氢化合物、甲烷烃、非甲烷烃等污染参数。 空气自动监测系统的监测站分为类测点和类测点：类测点测定项目见下表；类测点的测定项目可根据具体情况确定。,（二）监测项目,三、子站内的仪器装备,子站内装备有自动采样和预处理系统、污染物自动监测仪器及其校准设备、气象参数测量仪器、环境微机及其外围设备、信息收发及传输系统等。,四、 空气污染自动监测仪器,（一）仪器选型 干法仪器:结构简单，测定准确可靠，维护量小，一种仪器可以测定两种以上组分等特点 。 湿法仪器:复杂 ;干法仪器取代湿法仪器。,（二）二氧化硫监测仪器,紫外脉冲荧光SO2监测仪、电导式S02监测仪、库仑滴定式SO2监测仪及比色式SO2监测仪 。 1.紫外脉冲荧光S02监测仪 主要干扰物质是水分和芳香烃化合物。水的影响一方面是由于S02溶于水造成损失；另一方面由于SO2遇水发生荧光猝灭造成负误差，可用半透膜渗透法或反应室加热法除去。芳香烃化合物在190230 nm紫外光激发下也能发射荧光造成正误差，可用装有特殊吸附剂的过滤器预先除去。,2、电导式二氧化硫监测仪 有间歇式和连续式两种类型。间歇式测量结果为采样时段的平均浓度，连续式测量结果为不同时间的瞬时值。 仪器的工作原理 干扰因素：温度、可电离的共存物质（如NH3、Cl2、HCl、NOx）、系统的污染等。,连续或间断自动测定空气中氮氧化物的仪器以化学发光法NOx自动监测仪应用最广泛，其他还有原电池库仑滴定法NOx监测仪和比色法NOx监测仪。 1、化学发光法NOx监测仪的原理 化学发光反应是指某些化合物分子吸收化学能后，被激发到激发态，再由激发态返回基态时，以光量子形式释放出能量的现象。通过测量化学发光强度可对物质进行定量测定，这就是化学发光分析法。 2、化学发光分析法的特点,（三）氮氧化物监测仪,（四）臭氧监测仪,连续或间歇自动测定空气中O3的仪器以紫外光度法O3监测仪应用最广，其次是化学发光法O3监测仪。 1紫外光度法臭氧监测仪 紫外光度法O3监测仪操作简便，响应快，最低检测出限为0.0043mgm3。 2化学发光法臭氧监测仪,（五）一氧化碳监测仪 1、非色散红外吸收法CO监测仪 2、相关红外吸收法CO监测仪 （六）总烃及非甲烷烃的测定,第二节 水污染连续自动监测系统,由于污染水质的污染物种类繁多、成分复杂、干扰严重，需要一系列的化学预处理操作，而且水质污染往往是痕量的，因此对水质污染连续自动监测比较困难。所以水质污染连续自动监测技术首先是对那些能够反映水质污染的综合指标项目，然后再逐步增加具体污染项目的连续白动监测 。,重点流域主要断面已经建设了100个水质自动监测站。分布在25个省（自治区、直辖市），85个托管站负责维护。其中，河流上83个，湖库上17个；国界河流或出入国境断面上6个，省界断面上37个，入海口5个，其他52个。,水污染连续自动监测系统,一、水污染连续自动监测系统的组成,水质污染自动监测系统(wPMs)由一个中心监测站、若干个固定监测分站和数据传输系统三部分组成的。,二、子站布设及监测项目,（一）子站布设 与第二章“水和废水监测”中介绍的原则和方法相同。 （二）监测项目 见书中表10-3（P499）,三、水污染连续自动监测仪器,（一）水温监测仪,（二）电导率监测仪,由复合式PH玻璃电极、温度自动补偿电极、电极夹、电线连接箱、专用电缆、放大指示系统及小型计算机等组成。为防止电极长期浸泡于水中，表面沾附污物，在电极夹上带有超声波清洗装置，可自动清洗电极。由于玻璃电极阻抗高。易碎及表面容易沾污等缺点，近年来发展采用固体金属电极，其表面采用机械刷不断清洗，因此性能远比玻璃电极好，特别适用于自动监测。 原理见下图:,（三）pH监测仪,水质受污染时，水中溶解氧将降低，传感元件采用溶解氧电极，这是种气敏膜电极，有原电极型及极谱池型两种。,（四）溶解氧监测仪,（五）浊度监测仪 （六）高锰酸盐指数监测仪,（七）COD 监测仪,COD自动测定仪的原理是将化学法测定COD的程序自动比、仪器化。可用于间歇、自动测定的仪器有比色式COD自动测定仪、恒电流库仑滴定式COD自动测定仪及电位滴定式COD自动测定仪。下图介绍电位滴定式COD自动测定仪。,（八）BOD监测仪,间歇式自动监测仪工作原理示于图1023。整机按照下列程序完成一个周期测定： (1)将中性磷酸盐缓冲溶液用定量泵以一定流量打人微生物传感器下端的发送池，发送池置于30恒温水浴中。因缓冲溶液不含BOD物质，故传感器输出信号为一稳态值。 (2)将水样以恒定流量(小于缓冲溶液流量的110)打人缓冲溶液中，与其混合后进人发送池。因此时的溶液含有BOD物质，使传感器输出信号减小，其减少值与BOD物质的浓度有定量关系，经电子系统运算，直接显示BOD值。 (3)一次测定结束后，将清洗水打入发送池，清洗输液管路和发送池。清洗完毕，自动开始第二个周期测定。,（九）TOC监测仪,TOC自动监测仪是根据非色散红外吸收法原理设计的，有单通道和双通道两种类型(见第二章)。下图是单通道型仪器的流程图。,（十）其它污染物监测仪器 UV(紫外)吸收监测仪、TOD监测仪、总氮、总磷、氨氮、氟化物、氰化物、六价铬与总铬等监测仪。,工厂企业环境自动监测系统,10. 3. 1自动监测系统简介 工厂环境自动监测系统的主要任务是连续或间歇地监测固定污染源向环境排放的污染物浓度及总量，达到从源头控制污染的目的，这是改善和提高环境质量最有效的手段。 系统由厂内污染源监测站、厂区周围环境质量监测站、气象参数观测站、信息传输系统及监测管理中心组成。,第四节 遥感监测技术,遥感(RS)是遥远的感知。遥感监测技术是通过收集环境的电磁波信息对远离的环境目标进行监测识别环境质量状况的技术。 对环境进行遥感监测的主要方法：摄影、红外扫描、相关光谱和激光雷达探测。,遥感监测技术发展历程,水质污染遥感监测技术 应用热红外扫描仪等进行航空遥感监测水质污染状况，由于未污染的水与被污染的水两者的比辐射率不同，因而即使它们在相同的温度下辐射温度也不相同，从其辐射温度的差值显示污染分布情况。,海水油污染遥感监测技术,热污染遥感监测图像处理技术,热红外扫描图像主要反映目标的热辐射信息，对监测工厂的热排水造成的污染很有效，无论白天、黑夜，在热红外像片上排热水口的位置、排放热水的分布范围和扩散状态都十分明显，水温的差异在像片上也能识别出来。因而利用热红外遥感监测能有效地探测到热污染排放源。,温排水热污染监测,水质富营养化的判读,高光谱遥感,地球观测卫星-1（EO-1）是NASA新千年计划（NMP）的第一颗对地观测卫星，该卫星于2000年11月21日成功发射。EO-1 上搭载了3 种传感器，即高光谱成像光谱仪Hyperion，高级陆地成像仪ALI（Advanced Land Imager）和大气校正仪AC（Atmosp heric Corrector）。,激光雷达遥感,由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。,激光雷达遥感,激光雷达显示的墨西哥地震情形：蓝色部分代表下沉的地面，红色表示向上运动的地形。,激光雷达遥感,中国激光雷达网（CLN）的目标是发展成为一个测量气溶胶和云光学特性的合作型激光雷达网络,10.5 简易监测方法,10.5.1 简易比色法 10.5.2 检气管法 10.5.3 环炉监测技术,10.5.1 简易比色法,概念： 用视力比较试样溶液或采样后的试纸与标准色列的颜色深度，以确定欲测组分含量的方法称为简易比色法。常用的有溶液比色法和试纸比色法。,（一）溶液比色法,表10.5 溶液比色法测定空气污染物所用试剂及颜色变化,（二）试纸比色法,表10.6 几种污染物质的比色试纸,（四）人工标准色列 人工标准色列是按照溶液或试纸与被测物质反应所呈现的颜色，用不易退色的试剂或有色塑料制成的对应于不同被测物质浓度的色阶。前者为溶液型色列，后者为固体型色列。,(三)植物酯酶片法测定蔬菜、水果上的有机磷农药,固体型色列可用明胶，硝化纤维素，有机玻璃等作原料，用适当溶剂溶解成液体后加入不同颜色和不同量的染料，按照标准色列颜色要求调配成色阶，倾入适合的模具中，再将溶剂挥发掉，制成人工比色柱或比色板。,10.5.2 检气管法,检气管法的原理：将用适当试剂浸泡过的多孔颗粒状载体填充于玻璃管中制成，当被测气体以一定流速通过此管时，被测组分与试剂发生显色反应，根据生成有色化合物的颜色深度或填充柱的变色长度确定被测气体的浓度。 检气管法适用于测定空气中的气态或蒸气态物质，但不适合测定形成气溶胶的物质。该方法具有现场使用简便、测定快速、便于携带并有一定准确度等优点。每种检气管有一定测定范围、采气体积、抽气速度和使用期限，需严格按规定操作才能保证测定准确度。,（一）载体的选择与处理,（二）检气管的制备 一、试剂和载体粒度的选择 供制备填充载体的化学试剂（称指示剂）应与待测物质显色反应灵敏，这就要求一方面尽量选择灵敏度高，选择性好的指示剂，另一方面需要控制试剂的用量和载体的粒度。 二、填充载体的制备 先将试剂配成一定浓度的溶液，再将适量载体置于溶液中，不断地进行搅拌，使载体表面上均匀地吸附一层试剂溶液，然后，在适当的温度（视试剂性质而定）下，用蒸发或减压蒸发的方法除去溶剂。,三、检气管的玻璃管及封装,（三）检气管的标定 一、浓度标尺法 这种方法适用于对管径相同的检气管进行标定。任意选择510支新制成的检气管，用注射器分别抽取规定体积的57种不同浓度的标准气样，按规定速度分别推进或抽入检气管中，反应显色后测量各管的变色柱长度，一般每种浓度重复作几次，取其平均值。以浓度对变色柱长度绘制标准曲线。根据标准曲线取整数浓度的变色柱长度制成浓度标尺，供现场使用。,标准曲线,浓度标尺示意图,二、标准浓度表法 用标准浓度表法标定的步骤： 1.从同批检气管中抽取粗、中、细管径的检气管各10支，根据其中指示剂填充物最长（OL）和最短（OL）的管画成四边形框；,不同管径检气管变色柱校正表,2.然后对每一种浓度的标准气分别取粗细不同的三支检气管进行抽气显色实验，将显色后的各管按指示剂填充物长度与LL和OO上下横线比齐，并将变色柱长度画下，得到三个点，连接三点成一条横线，交于两侧直线上，这条直线就代表了一种浓度； 3.用同法作出56条不同浓度的横线。按浓度与变色柱长度的关系，取左右两侧（OL和OL）上的交点（l1、l2、l3、l4、l5及l1、l2、l3、l4、l5），画出两条标准曲线；,不同管径检气管的标准曲线,4.再据此标准曲线，取整数浓度的变色柱长度画成标准浓度表。,标准浓度表,商品检气管,（四）检气管的抽气装置 目前已制出数十种有害气体的检气管，可用于测定大气和作业环境空气中有毒、有害气体，也可以测定废水中挥发性的有害物质。,10.5.3 环炉技术,环炉技术是将水样滴于圆形滤纸的中央，以适当的溶剂冲洗滤纸中央的微量试样，借助于滤纸的毛细管效应，利用冲洗过程中可能发生沉淀、萃取或离子交换等作用，将试样中的待测组分选择性地洗出，并通过环炉仪加热而浓集在外圈，然后用适当的显色试剂进行显色