《环境监测》课程教案设计

（1）课程进度计划表

章 次 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总学时 绪论 水和废水监测 空气和废气监测 固体废气物监测 土壤质量监测 环境污染生物监测 物理性污染监测 突发性环境污染事故应急监测 环境污染自动监测 环境监测管理和质量保证 48 内 容 讲 授 3 10 5 5 10 3 3 3 3 3 48 实 践

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（3）教案正文

第1章 绪论

1.教学目的

使学生了解“环境监测”的课程性质、与大气污染控制工程、水污染控制工程、环境评价及其他相关的环境化学、环境地学、环境工程学课程关系、为什么要学习“环境监测”以及如何才能学好“环境监测”；认识“环境监测”这门课程的重要性。 2.教学重、难点

①环境监测的内涵与研究对象 ②环境监测的理论意义和现实意义 ③环境监测的研究方法 3.教学方法、手段

课内教学3个学时，以理论教学为主，多媒体课件教学。 4.环境监测课程的学习导航

明确环境监测的内容 监测环境标准

熟练掌握实验操作技能 重视环境监测的质量控制

1.1 环境监测的目的与分类

1.1.1 环境监测的目的

（1）掌握污染物的来源、扩撒、迁移、反应、转化，了解污染物对环境质量的影响程度，并在此基础上，对环境污染作出预测、预报和预防。

（2）了解和评价环境质量的过去、现在和将来，掌握其变化规律。

（3）收集环境背景数据、积累长期监测资料，为制订和修订各类环境标准、实施总量控制、目标管理提供依据。

（4）实施准确可靠的污染监测，为环境执法部门提供执法依据。

（5）不断改革和更新监测方法与手段，为实现环境保护和可持续发展提供可靠的技术保障。

1.1.2 环境监测的分类 一 . 按监测介质分类

大气污染监测、水质污染监测、土壤和固废监测、生物污染监测、生态监测、物理污染监测；

二 . 按监测目的分类

1. 监视性监测 （例行监测、常规监测）

是指按照预先布置好的网点对指定的有关项目进行定期的、长时间的监测，包括对污染源的监督监测和环境质量监测，以确定环境质量及污染源状况，评价控制措施的效果、衡量

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环境标准实施情况和环境保护工作的进展。这是监测工作中量最大面最广的工作，是纵向指令性任务，是监测站第一位的工作，其工作质量是环境监测水平的主要标志。 2. 特定目的监测（特例监测、应急监测） (1) 污染事故监测 ：在发生污染事故时及时深入事故地点进行应急监测，确定污染物的种类、扩散方向、速度和污染程度及危害范围，查找污染发生的原因，为控制污染事故提供科学依据。这类监测常采用流动监测（车、船等）、简易监测、低空航测、遥感等手段。 （2） 纠纷仲裁监测 ：主要针对污染事故纠纷、环境执法过程中所产生的矛盾进行监测，提供公证数据。

（3） 考核验证监测 ：包括人员考核、方法验证、新建项目的环境考核评价、排污许可证制度考核监测、 “ 三同时 ” 项目验收监测、污染治理项目竣工时的验收监测。 （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。为国家政府部门制订环境保护法规、标准、规划提供基础数据和手段。如建设新企业应进行环境影响评价，需要按评价要求进行监测。 3. 研究性监测（科研监测）

是针对特定目的科学研究而进行的高层次监测，是通过监测了解污染机理、弄清污染物的迁移变化规律、研究环境受到污染的程度，例如环境本底的监测及研究、有毒有害物质对从业人员的影响研究、为监测工作本身服务的科研工作的监测（如统一方法和标准分析方法的研究、标准物质研制、预防监测）等。这类研究往往要求多学科合作进行。

1.2 环境监测特点和监测技术概述

1.2.1环境监测的发展 一、 环境监测网络

目前，国内外关于监测网络的建立大致有两种类型。 一是要素型，即按不同环境要素来建立监测网络，如美国国家环保局的监测网络即为此种类型。 二是管理型，即按行政管理体系建立网络，我国环境保护系统的监测网络即为此种类型。 二、环境自动监测

1.2.2 环境污染和环境污染监测的特点 1.2.3环境监测技术概述 一、化学分析法

是以特定的化学反应为基础的分析方法，分重量分析法和容量分析法两类。

重量法 操作麻烦，对于污染物浓度低的，会产生较大误差，它主要用于大气中总悬浮

颗粒、降尘量、烟尘、生产性粉尘及废水中悬浮固体、残渣、油类、硫酸盐、二氧化硅等的测定。随着称量工具的改进，重量法得到进一步发展。例如，近几年用微量测重法测定大气飘尘和空气中的汞蒸汽等。

容量法 具有操作方便、快速、准确度高、应用范围广、费用低的特点，在环境监测中得到较多应用，但灵敏度不够高，对于测定浓度太低的污染物，也不能得到满意的结果。它主要用于水中的酸碱度、 NH 3 -N 、 COD 、 BOD 、 DO 、 Cr 6+ 、硫离子、氰化物、氯化物、硬度、酚等的测定，及废气中铅的测定。 二、 仪器分析法

是以光的吸收、辐射、散射等性质为基础的分析方法，主要有以下几种：

光谱法： 主要包括可见分光光度法、紫外分光光度法、红外光谱法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法、 X-荧光射线分析法、荧光分析法、化学发光分析法等。

电化学分析法： 包括极谱法、溶出伏安法、电导分析法、电位分析法、离子选择电极法、库仑分析法等。

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色谱分析法： 包括气相色谱法、高效液相色谱法、薄层色谱法、离子色谱法、色谱 -质谱联用技术等 。 三、 生物技术

利用植物和动物在污染环境中所产生的各种反映信息来判断环境质量的方法。是一种最直接的方法。包括生物体内污染物含量测定，观察生物在环境中受伤害状况、生物的生理生化反应、生物种类和群落结构变化等。

1.3 环境标准

1.3.1 环境标准的分类和分级

环境标准 (environmental standards) 定义：环境标准就是为了保护人群健康 , 防治环境污染，合理利用资源，促进经济发展，依据环境保护法和有关政策 , 对环境中有害成分含量及其排放源规定的限量阈值和技术规范。

环境标准是我国环境保护法体系中一个独立的、特殊的、极重要的组成部分。 1. 环境标准的分类

（1）环境质量标准

为了保护人类健康，维持生态良性平衡和保障社会物质财富，并考虑技术条件，对环境中有害物质和因素所作的限制性规定。它是制订环境政策的目标和环境管理工作的依据，也是制订污染物的控制标准的依据，是评价我国各地环境质量的标尺和准绳。

（2）污染物排放标准 实现环境质量目标，结合经济技术条件和环境特点，对排入环境的有害物质或有害因素所作的控制规定。控制标准是实现环境质量目标的手段，作用在于直接控制污染源，以达到防止环境污染的目的。

（3）环境基础标准

在环境保护工作范围内，对有指导意义的符号、指南、导则等的规定，是制订其它环境标准的基础及技术依据。所以环境基础标准要积极采用国际标准和国外先进标准，逐步做到与国际标准基本一致。

（4）环境方法标准

在环境保护工作范围内以全国普遍适用的试验、检查、分析、抽样、统计、 作业等方法为对象而制订的标准。

（5）环境标准物质标准

是在环境保护工作中，用来标定仪器、验证测量方法，进行量值传递 或质量控制的材料或物质，对这类材料或物质必须达到的要求所作的规定。 它是检验方法标准是否准确的主要手段。

（6）环保仪器、设备标准

为了保证污染治理设备的效率和环境监测数据的可靠性和可比性，对环保仪器、设备的技术要求所作的规定。 2. 环境标准的分级

我国的环境标准分为国家环境标准（包括行业标准）和地方环境标准二级。 （1）国家环境标准

（2）国家环境保护行业标准 （3）地方环境标准 1.3.2 环境质量标准

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1. 环境空气质量标准（ GB3095-1996 ）

该标准从1996 年 10 月 1 日起 在全国实施。 2. 地表水环境质量标准（ GB3838-2002 ）

地表水环境质量标准适用于江、河、湖泊、水库等具有使用功能的地表水水域。 1.3.3 污染物排放标准

1. 大气污染物综合排放标准 GB16297-1996 2. 污水综合排放标准 GB8978-1996

（1）本标准按污水污水排放去向，分年规定了 69 种水污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量。

（2）除了有特殊规定的以外，其他水污染物排放均执行本标准。 （3）标准分级见课本 P24 。 （4）标准限值 （5）总量控制

① 工业污水污染物最高允许排放负荷 ② 某污染物最高允许年排放总量

习题与思考题

1) 环境污染的特点可归纳为哪几个方面:

环境污染是各种因素本身及相互作用的结果，同时，环境污染还受社会评价的而具有社会性。它的特点可归纳为： 时间分布性 ：污染物的排放量和污染因素的强度随时间而变化。 空间分布性： 污染物和污染因素进入环境后，随着水和空气的流动而被稀释扩散。不同污染物的稳定性和扩散速度与污染物心智有关，因此，不同空间位置上污染物的浓度和强度分布是不同的。 污染物与污染含量(或污染因素强度)的关系：有害物质引起毒害的量与其无害的自然本地值之间存在一界限（放射性和噪声的强度也有同样情况）。所以，污染因素对环境的危害有一阈值。对阈值的研究，是判断环境污染及污染程度的重要依据，也是制定环境标准的科学依据。 污染因素的综合效应： 环境是一个复杂体系，必须考虑各种因素的综合效应。从传统毒理学观点分析，多种污染物同存在对人或生物体的影响有以下几种情况：单独作用、相加作用、相乘作用和拮抗作用。 环境污染的社会评价：环境污染的社会评价是与社会制度、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。

2) 单依据某一时、某一点的监测数据能否正确表述某一地区的环境质量？ 环境中安排采样时间、采样频率和布设采样点的主要依据及获得代表性数据的基础是什么？ 为什么要对监测数据进行分析？

由于污染物浓度在时间和空间分布的不均匀性，单依据某一时、某一点的监测数据无法正确表述某一地区的环境质量； 污染物的时空间分布（不均匀）性是在环境监测中安排采样时间、采样频率和布设采样点的主要依据及获得代表性数据的基础。必须依据污染物时间、空间分布不均性特点，科学地制定监测计划（包括网、点设置、监测项目、采样频率等）；然后对监测数据进行统计分析，才能获得到较全面客观的评述。

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2.2.3 水污染源监测方案的制订

2.3.1水样的的类型

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2.3.2.1采集前的准备（preparation before sampling）

2.3.4.2废水样类型

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消解水样的方法

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2.4.2.1挥发（气提）、蒸发（顶空）与蒸馏法

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2.4.2.3吸附法

2.4.2.4离子交换法

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2.4.2.5共沉淀法

第2章 水和废水监测

1.教学目的

① 认识水资源和水质污染、水质监测对象和目的、监测项目； ② 掌握水质监测方案的制定、 水污染监测方案的制定； ③ 掌握水样的采集和保存基本方法； ④ 水样的预处理； ⑤ 物理性质的检验； ⑥ 金属化合物的测定； ⑦ 非金属无机物的测定； ⑧ 有机化合物的测定； ⑨ 水质污染生物监测；

⑩ 底质监测及活性污泥性质的监测； 2.教学重、难点

①掌握水质监测方案的制定、 水污染监测方案的制定； ②掌握水样的采集和保存基本方法； ③水样的预处理及分析方法；

④ 汞、镉、铅、铬金属化合物的测定； ⑤ DO值、含氮化合物的测定； ⑥ COD、高锰酸钾指数的测定 3.教学方法、手段

课内安排12个学时，其中习题课与讨论1个学时，以理论教学为主，多媒体课件教学。

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4.必读教材和参考书页码

教材：34-142； 多媒体课件

2.1 水质污染与监测

2.1.1水资源及其水质污染 2.1.1.1水和水体

水是人类维系生命的基本物质，是工农业生产和城市发展不可缺少的重要资源，是人类环境的重要组成部分。

水体是河流、湖泊、沼泽、冰川、海洋及地下水的总称。从自然地理的角度看，水体是指地表被水覆盖的自然综合体。 2.1.1.2水体污染

当进入水体中的污染物含量超过了水体的自净能力，就会导致水体的物理、化学及生物特性的改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用，危害人类健康，这种现象称为水体污染。 按排放形式不同：点污染源、面污染源

根据污染物质及其形成污染的性质：化学性污染、物理性污染、生物性污染 2.1.2 水质监测的对象和目的 水质监测的目的

（1）对地表水体的污染物质及渗透到地下水中的污染物质进行经常性的监测，以掌握水质现状及其发展规律。

（2）对排放的各类废水进行监视性监测，为污染源管理和排污收费提供依据。

（3）对水环境污染事故进行应急监测，为分析判断事故原因、危害及采取对策提供依据。 （4）为国家政府部门制定环境保护法规、标准和规划，全面开展环境保护管理工作提供有关数据和资料。

（5）为开展水环境质量评价、预测预报及进行环境科学研究提供基础数据和手段。 2.1.3 监测项目

由于各种条件的限制，不可能也没必要对各监测项目一一监测，应根据实际情况，选择那些排放量大、危害严重、影响范围广、有可靠的分析方法保证获得准确的数据，并能对数据作出解释和判断的项目。根据该原则，我国环境监测总站提出了68种水环境优先监测污染物“黑名单”。

我国《环境监测技术规范》分别规定的监测项目如下：

生活污水：化学需氧量、生化需氧量、悬浮物、氨氮、总氮、总磷、阴离子洗涤剂、细菌总数、大肠菌群等。

医院污水：pH、色度、浊度、悬浮物、余氯、化学需氧量、生化需氧量、致病菌、细菌总数、大肠菌群等。

地表水监测项目 工业废水监测项目 2.1.4 水质监测分析方法

选择分析方法应遵循的原则：灵敏度能满足定量要求；方法成熟、准确；操作简单，易于普及；抗干扰能力好。

根据上述原则，为使监测数据具有可比性，各国在大量实践的基础上，对各类水体中的不同污染物质都编制了相应的分析方法。 水质监测分析方法体系 （1）国家标准分析方法

比较经典、准确度较高的方法，是环境污染纠纷法定的仲裁方法，也是用于评价其他分

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析方法的基准方法。 （2）统一分析方法

一些项目的监测方法尚不够成熟，但这些项目又急需测定，经过研究作为统一方法予以推广，在使用中积累经验，不断完善，为上升为国家标准方法创造条件。 （3）等效方法

与前两类方法灵敏度、准确度具有可比性的分析方法称为等效方法。采用新技术，有条件的先用，以推动监测技术进步。但是，新方法必须经过方法验证和对比实验，证明其与标准方法或统一方法是等效的才能使用。

2.2 水质监测方案的制定

监测方案的内容如下：

（1）明确地、具体地规定监测目的；

（2）确定监测介质和监测项目，以此选择分析方法，前后统一，使监测数据具有可比性； （3）规定采样地点、方法、时间和频次，并具体责任到人；

（4）明确排放特点、自然环境条件、居民分布情况等，据此确定采样设备、交通工具及运行路线；

（5）对监测结果尽可能提出定量要求，如监测项目结果的表示方法、有效数字的位数及可疑数据的取舍等。

按照不同水体的水质监测方案的制订 2.2.1 地面水质监测方案的制订

流过或汇集在地球表面上的水，如海洋、河流、湖泊、水库、沟渠中的水，统称为地表水。

（1）基础资料收集

①水体的水文、气候、地质、地貌特征；

②水体沿岸城市分布和工业布局、污染源分布与排污情况、城市的给排水情况等； ③水体沿岸的资源现状，特别是植被破坏和水土流失情况； ④水资源的用途、饮用水源分布和重点水源保护区；

⑤实地勘察现场的交通情况、河宽、河床结构、岸边标志等。对于湖泊，还需了解生物、沉积物特点，间温层分布、容积、平均深度、等深线和水更新时间等；

⑥收集原有的水质分析资料或在需要设置断面的河段上设若干调查断面进行采样分析。 （2）监测断面和采样点的设置 ①监测断面设置原则

a.有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游； b.湖泊、水库、河口的主要入口和出口；

c.饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水力设施所在地等功能区；

d.较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处；入海河流的河口处；受潮汐影响的河段和严重水土流失区；

e.国际河流出入国境线的出入口处；

f.应尽可能与水文测量断面重合，并要求交通方便，有明显岸边标志。 ② 河流监测断面的设置 三断面法

对于江、河水系或某一河段，要求设置三种断面： a对照断面、b控制断面、c削减断面。

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对照断面

设置目的：了解流入某一区域（监测段）前的水质状况，提供这一水系区域本底值。 设置方法：（位于该区域所有污染源上游处,排污口上游100～500m处） a. 设在河流进入城市或工业区以前的地方 b. 避开各种废水、污水流入或回流处 断面数目：一个河段区域一个对照断面。（有主要支流时可酌情增加。） 控制断面

设置目的：监测污染源对水质影响。 设置方法：（主要排污口下游较充分混合的断面下游）根据主要污染物的迁移、转化规律，河水流量和河道水力学特征确定，在排污口下游500—1000m处。因为在排污口下游500m横断面上的1／2宽度处重金属浓度一般出现高峰值。对特殊要求的地区，如水产资源区、风景游览区、自然保护区、与水源有关的地方病发病区、严重水土流失区及地球化学异常区等的河段上也应设置控制断面。

断面数目：多个。根据城市的工业布局和排污口分布情况而定 削减断面

设置目的：了解经稀释扩散和自净后，河流水质情况。 设置方法：最后一个排污口下游1500m处。（左中右浓度差较小的断面。小河流视具体情况） 断面数目： 1个。 背景断面：

③ 湖泊、水库监测断面的设置

首先，判断是单一水体还是复杂水体：考虑汇入的河流数量，水体的径流量、季节变化及动态变化，沿岸污染源分布及污染物扩散与自净规律、生态环境特点等。然后，按照监测断面的设置原则确定监测断面的位置：

a.在进出湖泊、水库的河流汇合处分别设置监测断面； b.以各功能区为中心，在其辐射线上设置弧形监测断面；

c.在湖库中心，深、浅水区，滞流区，不同鱼类的洄游产卵区，水生生物经济区等设置监测断面。

湖、库监测断面设置示意图 ④采样点位的确定

小结：三断面法采样部位的确定 河流上 ——选取采样断面； 采样断面上 ——选取采样垂线； 采样垂线上 ——选取采样点。 （3）采样时间和采样频率的确定

所采水样要具代表性，能反映出水质在时间和空间上的变化规律。 一般原则：

①对于较大水系干流和中、小河流全年采样不少于6次；采样时间为丰水期、枯水期和平水期，每期采样两次。流经城市工业区、污染较重的河流、游览水域、饮用水源地全年采样不少于12次；采样时间为每月一次或视具体情况而定。底泥每年在枯水期采样1次。 ②潮汐河流全年在丰、枯、平水期采样，每期采样两天，分别在大潮期和小潮期进行，每次应采集当天涨、退潮水样分别测定。 ③排污渠每年采样不少于3次。

④设有专门监测站的湖、库，每月采样1次，全年不少于12次。其他湖泊、水库全年采样两次，枯、丰水期各一次。有废水排入、污染较重的湖、库，应酌情增加采样次数。

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⑤背景断面每年采样1次。 2.2.2 地下水质监测方案的制订

储存在土壤和岩石空隙中的水，统称为地下水。 （1）地下水的特征

①流动较慢，水质参数变化慢，一旦污染很难恢复，甚至无法恢复。 ②埋藏深度不同，温度变化规律也不同。 ③取出后水质状况容易发生改变。

④由于采水器的吸附或沾污及某些组分的损失，水样的真实性将受到影响。 （2）调查研究和收集资料 ①收集和汇总有关监测资料。 ②收集区域内基本气象资料。

③搞清区域内各含水层和地质阶梯，地下水补给，径流和排泄方向。 ④ 调查城市发展、工业分布、资源开发和土地利用等情况;了解化肥和农药的施用面积和施用量；查清污水灌溉、排污、纳污和地表水污染现状。 ⑤要对水位及水深进行实际测量。 ⑥在完成以上调查研究的基础上，确定主要污染源和污染物，根据地区特点和地下水的主要类型，把地下水分成若干个水文地质单元。 （3）采样点的设置

①背景监测点应设在污染区的外围不受或少受污染的地方。 ②监测井（点）的布设 监测井布点时，应考虑环境水文地质条件、地下水开采情况、污染物的分布和扩散形式，以及区域水化学特征等因素。对于工业区和重点污染源所在地的监测井（点）布设，主要根据污染物在地下水中的扩散形式确定。 一般监测井在液面下0.3－0.5m处采样，若有间温层或多含水层分布，可按具体情况分层采样。

（4）采样时间和采样频率的确定

①每年应在丰水期和枯水期分别采样测定；有条件的地方按地区特点分四季采样；已建立长期观测点的地方可按月采样监测。 ② 通常每一采样期至少采样监测1次；对饮用水源监测点，要求每一采样期采样监测2次，其间隔至少10天；对有异常情况的井点，应适当增加采样监测次数。 2.2.3水污染源监测方案的制订 （1）采样点的设置

水污染源一般经管道或渠、沟排放，截面积比较小，不需设置断面，而直接确定采样点位。

①工业废水

a.在车间或车间设备出口处应布点采样测定一类污染物。 这些污染物主要包括汞、镉、砷、铅和它们的无机化合物，六价铬的无机化合物，有机氯和强致癌物质等。 b.在工厂总排污口处应布点采样测定二类污染物。这些污染物有：悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、有机磷、石油类、酮、锌、氟和它们的无机化合物、硝基苯类、苯胺类。 ②生活污水和医院污水

采样点设在污水总排放口。对污水处理厂，应在进、出口分别设置采样点采样监测。 （2）采样时间和频率 车间和工厂废水

1. 可在一个生产周期内每隔0.5或1h采样1次，混合后测定污染物的平均值。

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2. 取3～5个生产周期的废水样监测，可每隔2h取样1次。

3. 排污复杂、变化大的废水，时间间隔要短，有时要5~10min采样1次，使用连续自动采样装置。

4. 水质和水量变化稳定或排放规律好的废水，找出污染物在生产周期内的变化规律，采样频率可降低，如每30天采样测定2次。 城市污水

城市排污管道大多数受纳10个以上工厂排放的废水，由于在管道内废水已经进行了混合，故在管道出水口，可每隔1 h 采样 1 次，连续采集 8 h，也 可连 续采集 24h，然后将其混合制成混合水样，测定各污染组分的平均浓度。

我国《环境监测技术规范》中对向国家直接报送数据的废水排放源规定： ——工业废水每年采样监测2—4次；

——生活污水每年采样监测2次，春、夏季各1次; ——医院污水每年采样监测4次，每季度1次。

2.3 水样的采集和保存

2.3.1地表水样的采集 2.3.1.1采样前的准备 （1）容器的准备

高压低密度聚乙烯塑料容器用于测定金属及其他无机物的监测项目，玻璃容器用于测定有机物和生物等的监测项目。 （2）采样器的准备

采样前，选择合适的采样器清洗干净，晾干待用。 （3）交通工具的准备

最好有专用的监测船和采样船，若没有，根据气体和气候选用适当吨位的船只。根据交通条件选用陆上交通工具。 2.3.1.2采样方法和采样器 （1）采样方法

①船只采样 适用于一般河流和水库的采样，但不容易固定采样地点，往往使收据不具有可比性。

②桥梁采样 安全、可靠、方便，不受天气和洪水的影响，适合于频繁采样，并能在横向和纵向准确控制采样点位置。

③涉水采样 较浅的小河和靠近岸边浅的采样点可涉水采样，但要避免搅动沉积物而使水样受污染。

④索道采样 在地形复杂、险要，地处偏僻处的小河流，可架索道采样。 （2）采样器

①水桶 适于采集表层水。

②单层采水瓶 最常用的采样器。

③急流采水器 适用于水流湍急的采样点处的采样。 ④双层溶解气体采样瓶 测定溶解气体的水样。 ⑤其他采样器 如塑料手摇泵、电动采水泵等。 1、表层水

可用桶、瓶等容器直接采取。

一般将其沉至水面下0．3—0．5m处采集。 2、深层水

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可使用如右图示的带重锤的采样器。 沉入水中采集。将采样容器沉降至所需深度(可从绳上的标度看出)，上提细绳打开瓶塞，待水样充满容器后提出。

3、水流急的河段，用右图所示的急流采样器。

它是将一根长钢管固定在铁框上，管内装一根橡胶管，其上部用夹子夹紧，下部与瓶塞上的短玻璃管相连，瓶塞上另有一长玻璃管通至采样瓶底部。采样前塞紧橡胶塞，然后沿船身垂直伸入要求水深处，打开上部橡胶管夹，水样即沿长玻璃管流入样品瓶中，瓶内空气由短玻璃管沿橡胶管排出。这样采集的水样也可用于测定水中溶解性气体，因为它是与空气隔绝的。

4、测定溶解气体(如溶解氧)

常用右图所示的双瓶采样器采集。 将采样器沉入要求水深处后，打开上部的橡胶管夹，水样进入小瓶(采样瓶)并将空气驱入大瓶，从连接大瓶短玻璃管的橡胶管排出，直到大瓶中充满水样，提出水面后迅速密封。 2.3.1.3 水样的类型 （1）瞬时水样

在某一时间和地点从水体中随机采集的分散水样。 当水体水质稳定，或其组分在相当长的时间或相当大的空间范围内变化不大时，瞬时水样具有很好的代表性，当水体组分及含量随时间和空间变化时，就应隔时、多点采集瞬时样，分别进行分析，摸清水质的变化规律。 （2）混合水样

混合水样是指在同一采样点于不同时间所采集的瞬时水样的混合水样，有时称“时间混合水样”，以与其他混合水样相区别。

这种水样在观察平均浓度时非常有用，但不适用于被测组分在保存过程中发生明显变化的水祥。

（3）综合水样

综合水样是把不同采样点同时采集的各个瞬时水样混合后所得到的样品。 这种水样在某些情况下更具有实际意义。例如，当为几条废水河、渠建立综合处理厂时，以综合水样取得的水质参数作为设计的依据更为合理。 2.3.2废水样品的采集 采样方法： （1）浅水采样

可用容器直接采集，或用聚乙烯塑料长把勺采集。 （2）深层水采样

可使用专制的深层采水器采集，也可将聚乙烯筒固定在重架上，沉入要求深度采集。 （3）自动采样

采用自动采样器或连续自动定时采样器采集。 废水样类型： （1）瞬时废水样

对于生产工艺连续、稳定的工厂，所排放废水中的污染组分及浓度变化不大，瞬时水样具有较好的代表性。 （2）平均废水样

当废水的排放量和污染组分的浓度随时间起伏较大时，需要根据实际情况采集平均混合水样或平均比例混合水样。 2.3.3 地下水样的采集

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地下水的水质比较稳定，一般采集瞬时水样。 （1）从监测井中采集水样常利用抽水机设备。 （2）对于自喷泉水，可在涌水口处直接采样。 （3）对于自来水，放水数分钟后再采样。 2.3.4 底质样品的采集 底质在水环境体系中的意义

1、记录污染历史，反映难降解物的积累情况，污染的潜在危险。 2、底质对水质、水生生物有明显影响，是天然水污染的重要标志。 3、底质监测是水质监测重要组成部分。 底质监测断面的设置原则 与水质监测断面相比： 设置原则——相同 设置位置——重合 原因——便于比较

底质样品的采样频率和采样量 （一）采样频率 远较水样低

每年枯水期1次，必要时可在丰水期增采1次

原因：底质比较稳定，受水文、气象条件影响较小 （二）采集量

底质样品采集量视监测项目、目的而定，一般为重一2kg，如样品不易采集或测定项目较少时，可予酌减。 2.3.5 流量的测定

3

a.测量参数：水位(m)、流速(m／s)、流量(m／s)等水文参数。

b.意义:计算水体污染负荷是否超过环境容量、控制污染源排放量、估价污染控制效果等工作中，都必须知道相应水体的流量。 c. 测量方法原则：

对于较大的河流，水文部门一般设有水文监测断面，应尽量利用其所测参数。 小河流、明渠和废水、污水流量的测量方法。 d.测量方法：

(1)流速仪法——对于水深、流速大的河、渠，可用流速仪测定水流速度。 (2)浮标法——浮标法是一种粗略测量流速的简易方法。

(3)堰板法——这种方法适用于不规则的污水沟、污水渠中水流量的测量。 (4)其他方法——用容积法测定污水流量也是一种简便方法。 2.3.6 水样的运输和保存 2.3.6.1 水样的运输管理

记录——贴好标签——运送——实验室。 在运输过程中，应注意以下几点： (1)清点样品，防止搞错。 (2)塞紧采样容器口 (3)样瓶装箱

(4)冷藏、隔热、致冷剂 (5) 防冻裂样品瓶 2.3.6.2 水样的保存

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保存水样的方法有以下几种： （1）冷藏

采样后将水样立即投入冰箱或冰水浴中并置于暗处，冷藏温度一般2－5度，该法不能长期保存水样。 （2）冷冻

冷冻温度为－20℃，冷冻时不能将水样充满整个容器。 （3）加入保存剂 ①加入生物抑制剂 ②调节pH值

③加入氧化剂或还原剂

2.3.6.3 水样的过滤或离心分离

2.4 水样的预处理

2.4.1 水样的消解 （1）水样消解的作用 ①破坏有机物 ②溶解悬浮物

③将待测元素转化为单一高价态 （2）水样消解的要求 ①透明、澄清、无沉淀

②不引入待测组分和干扰组分 ③不损失待测组分 （1）湿式消解法

利用各种酸或碱进行消解 ①硝酸消解法

适用水样：较清洁水样 ②硝酸－高氯酸消解法

适用水样：含难氧化有机物的水样

注：高氯酸能与羟基化合物反应生成不稳定的高氯酸酯，有发生爆炸的 危险，故先加入硝酸，氧化水中的羟基化合物，稍冷后再加高氯酸处理。 ③硝酸－硫酸消解法

不适用水样：易生成难溶硫酸盐组分（如铅、钡、锶）的水样。 注：硫酸沸点高，可提高消解温度和消解效果。 ④硫酸－磷酸消解法

3+

适用水样：含Fe等离子的水样

注：硫酸氧化性较强，磷酸能与Fe3+等金属离子络合，二者结合消解水样，有利于测定时消除Fe3+等离子的干扰。 ⑤硫酸－高锰酸钾消解法 适用：消解测定汞的水样

注：过量的高锰酸钾用盐酸羟胺溶液除去。 ⑥多元消解法

指三元以上酸或氧化剂组成的消解体系。

如处理测定总铬的水样时，用硫酸、磷酸和高锰酸钾消解。 ⑦碱分解法

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适用：当酸体系消解水样易造成挥发组分损失时，可改用碱分解法。 即： NaOH+H2O2 或 NH3·H2O+H2O2

（2）干灰化法（干式分解法、高温分解法）

过程：水浴蒸干→马福炉内450-550℃灼烧至残渣呈灰白色→冷却后用2%HNO3（或HCL）溶解样品灰分→过滤→滤液定容后供测定。

不适用：处理测定易挥发组分（如砷、汞、镉、硒、锡等）的水样。 2.4.2 富集与分离

当水样中的欲测组分含量低于分析方法的检测限时，必须进行富集或浓缩；当有共存干扰组分时，就必须采取分离或掩蔽措施。

富集与分离往往不可分割，同时进行。常用的方法有过滤、挥发、蒸 馏、溶剂萃取、离子交换、吸附、共沉淀、层析、低温浓缩等。 （1）挥发和蒸发浓缩

挥发分离法是利用某些污染组分挥发度大，或者将欲测组分转变成易挥发物质，然后用惰性气体带出而达到分离的目的。

蒸发浓缩:是指在电热板上或水浴中加热水样， 使水分缓慢蒸发，达到缩小水样体积，浓缩欲测组分的目的。此法简单易行，无需化学处理，但速度慢，易吸附损失。 (2) 蒸馏法

2.5 物理性质的检验

2.5.1 水温

水的物理化学性质与水温有密切关系。水中溶解性气体（如氧、二氧化碳等）的溶解度、水生生物和微生物活动、化学和生物化学反应速度及盐度、pH值等都受水温变化的影响。

水温测量应在现场进行。常用的测量仪器有水温计、深水温度计、颠倒温度计和热敏电阻温度计。

（1）温度计法：测量范围：-6-41℃。用于表层水温度的测量。

（2）颠倒温度计法：用于测量深层水温度，一般装在颠倒采水器上使用。 2.5.2 颜色

颜色、浊度、悬浮物等都是反映水体外观的指标。

纯水为无色透明，天然水中存在腐殖质、泥土、浮游生物和无机矿物质，使其呈现一定的颜色。工业废水含有染料、生物色素、有色悬浮物等，是环境水体着色的主要来源。

水的颜色可分为真色和表色两种，真色是指去除悬浮物后水的颜色；表色是没有去除悬浮物的水所具有的颜色。

水的色度(colority)一般是针对真色而言。

测定水的色度的方法有两种，一种是铂钴比色法，一种是稀释倍数法，两种方法应独立使用，一般没有可比性。 2.5.2.1 铂、钴比色法

本方法是用氯铂酸钾与氯化钴(或重铬酸钾与硫酸钴）配成标准色列，再与水样进行目视比色确定水样的色度。 该方法适用于较清洁的、带有黄色色调的天然水和饮用水的测定。如果水样中有泥土或其他分散很细的悬浮物，用澄清、离心等方法处理 仍不透明时 ，则测定的是“表色”。 2.5.2.2 稀释倍数法

该方法适用于受工业废水污染的地面水和工业废水颜色的测定。 测定时，先用文字描述水样颜色的种类和深浅程度，如深蓝色、棕黄色、暗黑色等。然后取一定量水样，用蒸馏水稀释到刚好看不到颜色，用 稀释倍数表示该水样的色度。

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所取水样应无树叶、枯枝等杂物，取样后应尽快测定，否则，于4 度保存,并在48小时内测定。 2.5.3 臭

检验原水和处理水的水质必测项目之一。水中臭主要来源于生活污水和工业废水中的污染物、天然物质的分解或有关的微生物活动。

测定臭的方法一般用定性描述法。主要用词语来形容其臭特征，并按（臭强度等级表） 划分的等级报告臭强度。 2.5.4 残渣

残渣是表征水中溶解性物质和不溶性物质含量的指标。 2.5.4.1 总残渣

是水和废水在一定的温度下蒸发、烘干后剩余的物质，包括总可滤残渣和总不可滤残渣。 测定方法：取适量（50ml）振荡均匀的水样于称至恒重的蒸发皿中，在蒸汽浴或水浴上蒸干，移入103-105度烘箱中烘至恒重，增加的重量即为总残渣。 总残渣（mg/L）＝[（A-B)×1000×1000]/V

A-总残渣和蒸发皿质量，g；B－蒸发皿质量，g；V-水样体积，mL 。 2.5.4.2总不可滤残渣（悬浮物 Suspended Substance,SS）

水样经过过滤后留在过滤器上的固体物质，于103-105度烘至恒重得到的物质量。 2.5.4.3 总可滤残渣

将过滤后的水样放在称至恒重的蒸发皿内蒸干，再在一定温度下烘至恒重所增加的重量。

2.5.5 电导率

水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定关系。当它们浓度较低时，电导率随浓度增大而增加。该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。

一般，新鲜蒸馏水的电导率为0.5-2μs/cm,超纯水的电导率小于0.1μs/cm，天然水的电导率多在50-500μs/cm之间，含酸、碱、盐的工业废水电导率往往超10000μs/cm，海水的电导率约为30000μs/cm。 2.5.6 浊度

浊度是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中含有泥沙、黏土、有机物、无机物、浮游生物和微生物等悬浮物质时，可使光散射或吸收，浊度大。天然水经过混凝、沉淀和过滤等处理，使水变得清澈。 2.5.6.1目视比浊法

将水样与用硅藻土配制的标准浊度溶液进行比较。适用于饮用水、水源水等低浊度水的测定，最低检测浊度为1度。 2.5.6.2分光光度法

将一定量硫酸肼与6-次甲基四胺聚合，生成白色高分子聚合物，作为浊度标准溶液，在一定条件下与水样浊度比较。该法适用于天然水、饮用水及高浊度水的测定，最低检测浊度为3度。 2.5.7 透明度

透明度是指水样的澄清程度。洁净的水是透明的。透明度与浊度相反，水中悬浮物和胶体颗粒物越多，其透明度就越低。

测定方法：1、铅字法 2 、塞氏盘法 3 、十字法 2.5.7.1铅字法

将振荡均匀的水样快速倒入透明度计筒内，检验人员从透明度计的筒口垂直向下观察，缓慢放出水样，至刚好能清楚辨认其底部铅字的水样高度为该水的透明度。大于30cm为透

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明水。该法主观影响较大，测时应取平均值。

适用于天然水或处理后的水。 2.5.7.2塞氏盘法

塞氏盘为直径200mm，黑白各半的圆盘，将其背光平放人水，逐渐下沉，以刚好看不到它时的水深表示透明度，以cm为单位。 2.5.7.3十字法

在内径为30mm，长为0.5或1.0m，具刻度的玻璃筒底部放一白瓷片，上有宽度为1mm黑色十字和四个直径为1mm的黑点，将混匀的水样倒入筒内，从筒下部徐徐放水，直至明显看到十字，而看不到黑点为止。大于1m算透明。

2.6 金属化合物的测定

1、水体中主要的有害金属：

汞、镉、铬、铅、铜、锌、镍、钡、钒、砷…… 2、主要测定方法：

分光光度法、原子吸收法、阳极溶出伏安法、容量法

3、金属以不同形式存在时，其毒性大小不同，所以可以分别测定可过滤金属，不可过滤金属和金属总量。可过滤态金属指能通过孔径0.45μm 滤膜的部分，不可过滤态系指不能通过0.45μm微孔滤膜的部分，金属总量是不经过滤的水样经消解后测得的金属含量，应是可过滤金属与不可过滤金属之和。 2.6.1汞的测定

汞及其化合物属于剧毒物质，可在体内蓄积，水体中的无机汞可转变为 有机汞，有机汞的毒性更大。有机汞通过食物链进入人体，引起全身中 度。天然水中含汞极少，一般不超过0.1μg/L，我国饮用水标准限值为0.001mg/L。

仪表厂、食盐电解、贵金属冶炼、军工等工业废水中的汞是水体中汞污染 的来源。 国家标准规定，总汞的测定采用冷原子吸收分光光度法和高锰酸钾-过硫 酸钾消解双硫腙分光光度法。

总汞，是指未过滤的水样，经剧烈消解后测得的汞浓度，它包括无机的 和有机结合的，可溶的和悬浮的全部汞。 2.6.1汞的测定

测定方法见GB7468－87《水质 总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》和GB4769－87《水质 总汞的测定 高锰酸钾－过硫酸钾消解法 双硫腙分光光度法》等。 （1）冷原子吸收法

适用于各种水体，最低检测浓度为：0.1－0.5μg/L。 ①方法原理

汞原子蒸汽对波长为253.7nm的紫外光有选择性吸收，在一定浓度范围内，吸光度与汞浓度成正比。水样经消解后，将各种 形态的汞转变成二价汞，再用氯化亚锡将二价汞还原为元素汞，用载气（N2或干燥清洁的空气）将产生的汞蒸汽带入测汞仪的吸收池测定吸光度，与汞标准溶液吸光度进行比较定量。 冷原子吸收法 ②测定要点

1）水样预处理：硫酸-硝酸介质中，加入高锰酸钾和过硫酸钾消解水样， 使水中汞全部转化为二价汞，过剩氧化剂用盐酸羟胺溶液还原。

2）绘制标准曲线：配制系列汞标准溶液，吸取适量汞标准液于还原瓶内， 加入氯化亚锡溶液，迅速通入载气，测定吸光度，绘制标准曲线。

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3）水样的测定：取适量处理好的水样于还原瓶内，按照标准溶液测定 方法测其吸光度，经空白校正后，从标准曲线上查得汞浓度，再乘以样 品的稀释倍数，即得水样中汞浓度。 （2）双硫腙分光光度法

适用于工业废水和受汞污染的地表水，最低检测浓度为：0.001mg/L，测定上限为0.004mg/L。 a. 方法原理

水样于95度，在酸性介质中用高锰酸钾和过硫酸钾消解，将无机汞和 有机汞转变为二价汞。用盐酸羟胺还原过剩的氧化剂，加入双硫腙溶 液，与汞离子生成橙色螯合物，用三氯甲烷或四氯化碳萃取，再用碱 溶液洗去过量的双硫腙，于485nm波长处测定吸光度，以标准曲线法 定量。

b.测定条件控制及消除干扰

该方法对测定条件控制要求较严格，例如，要求加盐酸羟胺不能过量； 对试剂纯度要求高；有色络合物对光敏感，要求避光或在半暗室里操 作等。

对干扰物铜离子，可在双硫腙洗脱液中加1%EDTA（乙二胺二乙酸） 二钠盐进行掩蔽。 对双硫腙的三氯甲烷萃取液，应采取相应措施进行回收处理。 2.6.2 镉的测定

镉的毒性很强，可在人体的肝、肾、骨骼等组织中积蓄，造成各内脏器官组织的损害，尤以对肾脏的损害最大。还可以导致骨质疏松和软化。如日本富山事件（骨痛病事件）。

绝大多数淡水的含镉量低于1ug/L，海水中镉的平均浓度为0.15μg/L。镉的主要污染源是电镀、采矿、染料、电池和化学工业等排放的废水。 测定镉的方法有：原子吸收分光光度法（AAs）

可测定Cu、Pb、Zn、Cd等元素，测定快速，干扰少，应用范围广，可在同一试样中分别测定多种元素。测定时可采用直接吸入、萃取或离子交换富集后再吸入或石墨炉原子化等方法。 （1）原理

将含待测元素的溶液通过原子化系统喷成细雾，随载气进入火焰，并在火焰中解离成基态原子，当空心阴极灯辐射出待测元素特征波长光通过火焰时，被其吸收，在一定条件下，特征波长光强的变化与火焰中待测元素基态原子的浓度有定量关系，从而与试样中待测元素的浓度C有定量关系。即：A = K× C （2）方法应用

1）标准曲线法：配制相同基体的含有不同浓度待测元素的系列标准溶液，分别测其吸光度，绘制标准曲线，在同样操作条件下，测定试样溶液的吸光度，从标准曲线上查得浓度。 2）标准加入法：取若干（不少于4份）体积相同的试样溶液，从第二份开始依次加入不同等份量的待测元素的标准溶液（如10、20、40μg），然后用蒸馏水稀释至相同体积后摇匀。在相同的实验条件下依次测得各溶液的吸光度为Ax、A1、A2、A3。以吸光度A为纵坐标，以加入标准溶液的量（浓度、体积、绝对含量）为横坐标，作出A-C曲线（不过原点），外延曲线与横坐标相交于一点Cx，此点与原点的距离，即为所测试样溶液中待测元素的含量。 AAS具体方式的选择：

①清洁的水样及废水样中含量较高时，可用直接吸入火焰原子吸收法测定； ②微量Cd(Cu、Pb），可经萃取或离子交换处理后用火焰原子吸收法测定； ③痕量Cd(Cu、Pb)，可用石墨炉原子吸收法测定。 2.6.3 铅的测定

铅是可在人体和动植物组织中蓄积的有毒金属，其主要毒性效应是导致贫血、神经机能失调和肾损伤等。铅对水生生物的安全浓度为0.16mg/L。水体中，铅的浓度大于0.1ppm时，即可抑制水体的自净作用。铅的主要污染源是蓄电池、冶炼、五金、机械、涂料和电镀工业

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部门的排放废水。

测定水体中铅的方法与测定镉的方法相同。广泛采用原子吸收分光光度法和双硫腙分光光度法，也可以用阳极溶出伏安法和示波极谱法。 双硫腙分光光度法

基于在pH8.5-9.5的氨性柠檬酸盐-氰化物的还原介质中，铅与双硫腙反应生成红色螯合物，用三氯甲烷（或四氯化碳）萃取后于510nm波长处比色测定。

测时要特别注意器皿、试剂及去离子水是否含痕量铅，对某些金属离子如Bi3+、Sn2+、Fe3+的干扰，应事先予以处理。

该法适用于地面水和废水中痕量铅的测定。检测限为0.01mg/L-0.3mg/L。 2.6.4 铜的测定

铜是人体所必须的微量元素，缺铜会发生贫血、腹泻等病症，但过量摄入铜亦会产生危害。金属铜毒性较小，易溶性铜化合物对水生生物的危害较大。铜对排水管网和净化工程也有影响，主要是腐蚀和使沉淀池运转效率降低。

世界范围内，淡水平均含铜3ug/L，海水平均含铜0.25ug/L。

铜的主要污染源是电镀、冶炼、五金加工、矿山开采、石油化工和化学工业等部门排放的废水。

1、二乙氨基二硫代甲酸钠（DDTC）萃取分光光度法

原理：pH 9-10氨性溶液中，铜离子与DDTC作用，生成黄棕色胶体络合物，用四氯化碳萃取，于440nm处测吸光度。

此法最低检测浓度为0.01mg/L，测定上限可达2.0mg/L。已用于地面水和工业废水中铜的测定。

2、新亚铜灵萃取分光光度法

用新亚铜灵测定铜，具有灵敏度高，选择性好等优点。适用于地面水、生活污水和工业废水的测定。

原理：将水样中的二价铜离子用盐酸羟胺还原为亚铜离子，在中性或微酸性介质中，亚铜离子与新亚铜灵反应，生成黄色络合物，用三氯甲烷-甲醛混合溶剂萃取，于457nm处测吸光度。

如用10mm比色皿，该方法最低检出浓度为0.06mg/L，测定上限为3mg/L。

测定时注意对干扰物（Be2+、Cr6＋、Sn4＋、氰化物、硫化物、有机物） 进行掩蔽。 2.6.5 锌的测定

锌在生物体中是一种必不可少的有益元素，成人每天约需摄入80mg/kg（体重）的锌，儿童每日必须摄入0.3mg/kg（体重）锌，摄入不足会造成发育不良。但锌对鱼类和其他水生生物影响较大，锌对鱼类的安全浓度约为0.1mg/L。此外，锌对水体的自净过程有一定抑制作用。

锌的主要污染源是电镀、冶金、颜料及化工等部门的排放废水。 锌的测定方法常用的有原子吸收分光光度法、双硫腙分光光度法、阳极溶出伏安法和示波极谱法。

1、火焰原子吸收分光光度法

该法测定锌，简便快速，灵敏度较高，干扰少，适用于各种水体。 2、双硫腙分光光度法

原理：pH4.0-5.5的乙酸缓冲介质中，锌离子与双硫腙反应生成红色螯合物，用四氯化碳或三氯甲烷萃取后于535nm处，测吸光度，用标准曲线法定量。

测定中，应确保样品不被污染，可采用无锌水及无锌玻璃器皿。 适用于天然水和轻度污染的地面水中锌的测定。

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2.6.6 铬的测定

铬是生物体所必须的微量元素之一。三价铬能参与正常的糖代谢过程，而六价铬有强毒性，为致癌物质，并易被人体吸收而在体内蓄积。 通常认为六价比三价毒性大，但是对于鱼类三价比六价毒性高。水中不同价态的铬的在一定条件下可以互相转换，所以在排放标准中，既要求测定六价铬，也要求测定总铬。

铬的工业污染源主要来自铬矿石的加工、金属表面处理、皮革加工、印染、照相材料、皮革鞣制等行业。铬是水质污染控制的一项重要指标。饮用水标准限值为≤0.05mg/L。 1 二苯碳酰二肼分光光度法（适用于铬含量较少时） （1）六价铬的测定

原理：在酸性介质中，六价铬与二苯碳酰二肼（DPC）反应，生成紫红色络合物，于540nm处进行比色测定。本方法最低检出浓度为0.004mg/L，使用10mm比色皿，测定上限为1mg/L。 （2）总铬的测定

原理：在酸性溶液中，首先将水样中的三价铬氧化成六价铬，过量的高锰酸钾用亚硝酸钠分解，过量的亚硝酸钠用尿素分解，然后，加入二苯碳酰二肼显色，于540nm处比色测定。 2 硫酸亚铁铵滴定法

原理：适用于总铬浓度大于1mg/L的废水，在酸性介质中，以银盐作催化剂，用过硫酸铵将三价铬氧化成六价铬，加少量氯化钠并煮沸，除去过量的过硫酸铵和反应中产生的氯气，以苯基代邻氨基苯甲酸作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液呈亮绿色。根据硫酸亚铁铵溶液的浓度和进行试剂空白校正后的用量，可以计算出水样中总铬的含量。 2.6.7 砷的测定

砷不是生物所必需的元素。元素砷毒性极低，而砷的化合物均有剧毒，三价砷化合物比其他砷化物毒性更强，如As2O3（砒霜）毒性最大。工业生产中大部分是三价砷的化合物。

砷化物容易在人体内积累，造成急性或慢性中毒。砷污染主要来源于采矿、冶金 、化工、化学制药、农药生产、玻璃制革等工业废水。砷化物能随粉尘、烟尘和污水等形式进入水体中。

测定水体中砷的方法有新银盐分光光度法、二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法和原子吸收分光光度法等。

（1）新银盐分光光度法（硼氰化钾－硝酸银分光光度法）

原理：硼氰化钾在酸性溶液中产生新生态氢，将水样中无机砷还原为砷化氢气体，以HNO3-AgNO3-聚乙烯醇-乙醇溶液吸收，则砷化氢将吸收液中的银离子还原为单质胶态银，使溶液显黄色，其颜色强度与生成氢化物的量成正比，于400nm处测其吸光度，比色测定。

特点：灵敏度高，操作严格，应用范围广。适用于地面水和地下水中痕量砷的测定，最低检测浓度可达0.16PPb，并可进行不同形态砷分析。检测限为：0.4-12μg/L。 （2）二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法——总砷的测定

在碘化钾、酸性氯化亚锡作用下，五价砷被还原为三价砷，并与新生态氢（由锌与酸作用产生）反应，生成气态砷化氢（胂），被吸收于二乙氨基二硫代甲酸银（AgDDC）-三乙醇胺的三氯甲烷溶液中，生成红色的胶体银，在510nm波长处，以三氯甲烷为参比测其经空白校正后的吸光度，用标准曲线法定量。

该法最低检测浓度为0.007mg/L砷，测定上限为0.50mg/L。 2.6.8 其他金属化合物的测定

根据水和废水污染类型和对用水水质的要求不同，有时还需监测其他金属元素。

2.7 非金属无机化合物的测定

2.7.1 pH值的测定

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pH值是最常用的水质指标之一。天然水的pH值多在6-9范围内；饮用水在6.5-8.5间；某些工业用水的pH值必须保持在7.0-8.5间, 以防止金属设备和管道被腐蚀。

测定pH值的方法有玻璃电极法和比色法。 1 比色法

将系列已知PH值的缓冲溶液加入适当的指示剂制成标准色液，并封装 在小安瓿瓶内，测量时取与缓冲溶液同量的水样，加入与标准系列同 样的指示剂，然后进行比较，以确定水样PH。

此法简便易行，但不适用于有色、浑浊、含较高游离氨、氧化剂和还 原剂的水样。 2 玻璃电极法

以饱和甘汞电极为参比，以PH玻璃电极为指示电极组成原电池，在25℃ 下，每变化1个PH单位，电位差变化59.1mv，将电压表的刻度变为PH刻 度，便可直接读出溶液PH值，温度差异可通过仪器上补偿装置进行校正。

实际中，常使用复合电极，制成便携式PH计到现场测定。

此法准确快速，不受溶液浊度、胶体物质及各种氧化剂与还原剂干扰， 但PH＞10时，产生较大误差，称“钠差”，使读数偏低。克服“钠差” 的办法除使用“低钠误差”电极外，还可以选用与被测溶液PH相近的标准缓冲溶液来加以校正。 2.7.2 溶解氧的测定

溶解于水中的分子态氧称为溶解氧。水中溶解氧的含量与大气压力、 水温及含盐量等因素有关。清洁地表水溶解氧接近饱和。当有大量藻 类繁殖时，溶解氧可能过饱和。当水体受到有机物质、无机还原物质 污染时，会使溶解氧含量降低，甚至趋于0，此时厌氧细菌繁殖活跃，水质恶化。 1.碘量法 2.氧电极法

2.7.3 氟化物的测定

氟是人体必需的微量元素之一，缺氟易患龋齿病。饮用水中含氟的适宜浓度为0.5-1.0mg/L，当长期饮用含氟量高于1.5mg/L的水时，则易患斑齿病，如果水中含氟量高于4mg/L时，则可导致氟骨病。氟化物广泛存在于天然水体中。

测定氟化物的方法有：氟离子选择电极法、氟试剂分光光度法、茜素 磺酸锆目视比色法、离子色谱法和硝酸钍滴定法。

以前两种应用广泛。对于污染严重的生活污水和工业废水，以及含氟硼酸盐的水均要进行预蒸馏。清洁的地面水、地下水可直接取样测定。 1 氟试剂分光光度法

氟试剂即茜素络合剂（ALC）在pH4.1的醋酸缓冲介质中，与氟离子和硝酸镧反应生成兰色络合物，颜色的深度与氟离子浓度成正比，在620nm波长处比色定量。

此法适用于地面水、地下水和工业废水中氟化物的测定；最低检测浓度0.05mg/L；测定上限1.80mg/L。

2 氟离子选择电极法

测定简便、快速、灵敏，灵敏度好，可测定浑浊、有色水样。最低检测浓度为0.05mg/L；测定上限可达1900mg/L。 2.7.4 氰化物的测定

氰化物包括简单氰化物、络合氰化物和有机氰化物。

简单氰化物易溶于水、毒性大；络合氰化物在水体中受pH值、水温和光照影响离解为毒性强的简单氰化物。氰化物进入人体后，主要与高铁细胞色素氧化酶结合，生成氰化高铁细胞色素氧化酶而失去传递氧的作用，引起组织缺氧窒息。

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主要污染源是电镀、焦化、造气、选矿、洗印、石油化工、有机玻璃 制造农药等工业废水。

测定水体中氰化物的方法有容量滴定法、分光光度法和离子选择电极法。 测定之前，通常先将水样在酸性介质中进行蒸馏，把能形成氰化氢的氰 化物（全部简单氰化物和部分络合氰化物）蒸出，使之与干扰组分分离。 常用的蒸馏方法有以下两种：

（1）酒石酸-硝酸锌预蒸馏法：pH = 4，蒸出的HCN用氢氧化钠溶液吸 收。取此蒸馏液测得的氰化物为易释放的氰化物。

（2）磷酸-EDTA预蒸馏法：pH＜2，可将全部简单氰化物和除钴氰络合 物外的绝大部分络合氰化物以氰化氢的形式蒸馏出来，用氢氧化钠溶液 吸收。取该蒸馏液测得的结果为总氰化物。

1 容量滴定法

取一定量预蒸馏溶液，pH调为11以上，以试银灵作指示剂，用硝酸银（AgNO3）标准溶液滴定，则氰离子与银离子生产银氰络合物，稍过量的银离子与试银灵反应，使溶液由黄色变橙红色，即为终点。根据消耗硝酸银的量可计算出水中氰化物的浓度。

计算公式：氰化物 = （Va-Vb)×C×52.04×V2×1000/V1×V3

2 分光光度法

(1)异烟酸-吡唑啉酮分光光度法

取一定量预蒸馏溶液，调节pH至中性，加入氯胺T溶液，则氰离子被氯胺T氧化生成氯化氰（CNCl）；再加入异烟酸-吡唑啉酮溶液，氯化氰与异烟酸作用，经水解生成戊烯二醛，与吡唑啉酮进行缩合反应，生成兰色染料，在638nm波长下，进行吸光度测定，用标准曲线法定量。

此法适用于饮用水、地面水、生活污水和工业废水，其最低检测浓度 为0.004mg/L，测定上限为0.25mg/L。

(2) 吡啶－巴比妥酸分光光度法

取一定量预蒸馏溶液，调节pH为中性，氰离子被氯胺T氧化生成氯化氰，氯化氰与吡反应生成戊烯二醛，戊烯二醛再与巴比妥酸发生缩合反应，生成红色染料，于580nm波长处比色定量。

本方法最低检测浓度伪0.002mg/L；检测上限为0.45mg/L。 2.7.5含氮化合物的测定

含氮化合物包括氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、有机氮和总氮。 （一）氨氮

水中的氨氮是指以游离氨（也称非离子氨）和离子氨形式存在的氮。对地面水，常要求测定非离子氨。水中氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物，焦化、合成氨等工业废水，以及农田排水等。氨氮含量较高时，对鱼类呈现毒害作用，对人体也有不同程度的危害。

测定水中氨氮的方法有：纳氏试剂分光光度法、水杨酸－次氯酸盐分光光度法，电极法和容量法。水样有色或浑浊及含其他干扰物质影响测定，需进行预处理。对较清洁的水，可采用絮凝沉淀法消除干扰；对污染严重的水或废水应采用蒸馏法。 1 纳氏试剂分光光度法

在水样中加入碘化汞和碘化钾的强碱溶液（纳氏试剂），则与氨反应生成黄棕色胶态化合物，此颜色在较宽的波长范围内具有强烈吸收，通常使用410-425nm范围波长光比色定量。

本法最低检出浓度0.025mg/L；测定上限为2mg/L。 2 电极法

采用氨气敏复合电极用pH计测水的电动势，从而推出水样中氨氮的浓度。

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（二）亚硝酸盐氮

可采用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法和离子色谱法测定。N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法又叫重氮偶合比色法，其原理为：在pH为.8±0.3的酸性介质中，亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺生成重氮盐，再与N-（1-萘基）-乙二胺偶联生成红色染料，于540nm处进行比色测定。

方法最低检出浓度：0.003mg/L；测定上限：0.20mg/L。 （三）硝酸盐氮

硝酸盐是在有氧环境中最稳定的含氮化合物，也是含氮有机化合物经无机化作用最终阶段的分解产物。清洁的地面水中硝酸盐氮含量较低，受污染水体和一些深层地下水中硝酸盐氮含量较高。

水中硝酸盐的测定方法有：酚二磺酸分光光度法、镉柱还原法、戴氏合金还原法、离子色谱法、紫外分光光度法和离子选择电极法等。 1、酚二磺酸分光光度法

硝酸盐在无水存在情况下与酚二磺酸反应，生成硝基二磺酸酚，于碱性溶液中又生成黄色的化合物，在410nm处测其吸光度。此法测量范围广，显色稳定，适用于测定饮用水、地下水、清洁地面水中的硝酸盐氮。

最低检出浓度为0.02mg/L，测定上限为2.0mg/L。 2、镉柱还原法

在一定条件下，将水样通过镉还原柱，使硝酸盐还原为亚硝酸盐，然后用N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法测定。由测得的总亚硝酸盐氮减去不经还原水样所含亚硝酸盐氮即为硝酸盐氮含量。

此法适用于测定硝酸盐氮含量较低的饮用水、清洁地面水和地下水。测定范围为0.01-0.4mg/L。 3、戴氏合金法

水样在热碱性介质中，硝酸盐被戴氏合金还原为氨，经蒸馏，馏出液以硼酸溶液吸收后，用纳氏试剂分光光度法测定，含量较高时，用酸碱滴定法测定。

本法操作较繁琐，适用于测定硝酸盐氮大于2mg/L的水样。

其最大优点是可以测定带深色的严重污染的水及含大量有机物或无机盐的废水中的硝酸盐氮。

4、紫外分光光度法

硝酸根离子对220nm波长光有特征吸收，与其标准溶液对该波长光的吸收程度比较定量。

本法适用于清洁地表水和未受明显污染的地下水中硝酸盐氮的测定，其最低检出浓度为0.08mg/L，测定上限为4mg/L。

方法简便快速，但对含有机物、表面活性剂、亚硝酸盐、六价铬、溴化物、碳酸氢盐和碳酸盐的水样，需进行预处理。 （四）凯氏氮

是指以基耶达（Kjeldahl）法测得的含氮量。它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐而被测定的有机氮化合物。如蛋白质、氨基酸、肽、核酸、尿素等。

凯氏氮的测定要点是取适量水样于凯氏烧瓶中，加入浓硫酸和催化剂（硫酸钾）加热消解，将有机氮转变为氨氮，然后在碱性介质中蒸馏出氨，用硼酸溶液吸收，以分光光度法或滴定法测定氨氮含量。 （五）总氮

总氮包括有机氮和无机氮化合物（氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮）。水体总氮含量是衡

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量水质的重要指标之一。

测定方法有：

1、加和法：分别测定有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的量，然后加和之。

2、过硫酸钾氧化-紫外分光光度法：在水样中加入碱性过硫酸钾溶液，于过热水蒸气中将大部分有机氮化合物及氨氮、亚硝酸盐氮氧化成硝酸盐，再用紫外分光光度法测定硝酸盐氮含量，即为总氮含量。

3、仪器测定法（燃烧法）：在专门的总氮测定仪中进行，快速方便。 2.7.6 磷的测定

磷在自然界中以正磷酸盐、缩合磷酸盐和有机结合的磷酸盐等形式存在于天然水和废水中。

化肥、冶炼、合成洗涤剂等行业的工业废水及生活污水中常含有较大量的磷。 （1）方法的选择 （2）水样的消解

水样的消解方法主要有过硫酸钾消解法、硝酸－硫酸消解法、硝酸－高氯酸消解法等。 （3）钼锑抗分光光度法

原理：在酸性条件下，正磷酸盐与钼酸铵、酒石酸锑氧钾反应，生成磷钼杂多酸，被抗坏血酸还原，生成磷钼蓝，于700nm波长处进行比色分析。

可适用于测定地表水、生活污水及某些工业废水的正磷酸盐分析。检出限为0.01mg/L-0.6mg/L。

（4）氯化亚锡分光光度法

原理：在酸性条件下，正磷酸盐与钼酸铵反应，生成磷钼杂多酸，加入还原剂氯化亚锡后，转变成磷钼蓝，于700nm波长处进行比色分析。

适用于测定地表水中正磷酸盐的测定。检出限为0.025mg/L-0.6mg/L。 2.7.7 硫化物的测定

地下水及生活污水含有硫化物，一些工业废水中也含有硫化物。水中硫化物包括溶解性

-2-的硫化氢(H2S)、硫氢根离子（HS）和硫离子（S），酸溶性的金属硫化物以及不溶性的硫化物。通常所测定的硫化物是指溶解性的及酸溶性的硫化物。硫化氢毒性很大，可危害细胞色素、氧化酶、造成细胞组织缺氧甚至危及生命，还腐蚀管道和设备，并可被微生物氧化成硫酸加剧腐蚀性。因此是水体污染的主要指标。

测定水中硫化物的方法有对氨基二甲基苯胺分光光度法、碘量法、电位滴定法、离子色谱法、极谱法、库仑滴定法、比浊法等。以前三种方法应用较广泛。

2.8 有机污染物的测定

有机污染物种类繁多，结构复杂，化学稳定性差，易被水中生物分解。在环境监测中，对有机耗氧污染物，一般是从各个不同侧面反映有机物的总量，如COD、OC、BOD、TOD、TOC等，前四种参数称为氧参数， TOC称为碳参数。对于单一化合物，可以通过化学反应方程进行计算， 以求得其理论需氧量（ThOD）或理论有机碳量（ThOC）。各耗氧参数在数值上的关系有：ThOD＞TOD＞CODcr＞OC＞BOD5。 2.8.1化学需氧量（COD）的测定

化学需氧量是指水样在一定条件下，氧化1L水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示。 2.8.1.1重铬酸钾法

在强酸性溶液中，用重铬酸钾将水中的还原性物质（主 要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾量算出水样中

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的化学需氧量，以氧的mg/L表示。 反应过程：

2-+3＋

Cr2O7+14H+6e 2Cr＋7H2O

2-+2＋ 3＋ 3＋

Cr2O7+14H+6Fe6Fe＋2Cr＋7H2O 2＋

6Fe＋试亚铁灵 红褐色 测定结果按下式计算：

CDD（O2,mg/L)=〔(V0-V1)×M×8×1000〕/V

详见GB11914－89《水质 化学需氧量的测定 重铬酸钾法》。 2.8.1.2 库仑滴定法

采用K2Cr2O7为氧化剂，在10.2mol/LH2SO4介质中回流15min消化水解，消化后，剩余

2＋

的K2Cr2O7用电解产生的Fe作为库仑滴定剂进行滴定。

测定结果按下式计算：

CDD（O2,mg/L)=[(Qs-Qm)/96487]×(8×1000)/V

该法应用范围比较广泛，可用于地表水和污水的测定。 2.8.2 高锰酸盐指数的滴定

以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学耗氧量。我国新的环境水质标准中，已把该指标改称高锰酸盐指数，而仅将酸性重铬酸钾法测得的值称为化学需氧量。国际标准化组织（ISO）建议高锰酸钾法仅限于地表水、饮用水和生活污水。

按测定溶液的介质不同，分为酸性高锰酸钾法和碱性高锰酸钾法。当Cl-含量高于300mg/L时，应采用碱性高锰酸钾法；对于较清洁的地面水和被污染的水体中氯化物含量不高(Cl-＜300mg/L）的水样，常用酸性高锰酸钾法。当OC超过5mg/L时，应少取水样并经稀释后再测定。

酸性高锰酸钾法：在酸性条件下的水样中加入过量高锰酸钾，在沸水浴上加热30分钟，利用高锰酸钾将水样中某些有机物及还原性物质氧 化，反应后剩余的高锰酸钾用过量的草酸钠还原，再以高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠，通过计算求出水样中所含有机物及还原性物 质所消耗的高锰酸钾的量。

碱性高锰酸钾法：在碱性溶液中，加过量高锰酸钾加热30分钟，以氧化水样中的有机物和某些还原性无机物，然后用过量酸化的草酸钠溶液还原，再以高锰酸钾标准溶液氧化过量的草酸钠，滴定至微红色为终点。 2.8.3 生化需氧量（BOD）的测定

生化需氧量是指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。同时亦包括如硫化物、亚铁等还原性无机物质氧化所消耗的氧量，但这部分通常占很小比例。

有机物在微生物作用下好氧分解大体上分为两个阶段。 1 含碳物质氧化阶段，主要是含碳有机物氧化为二氧化碳和水；

2 硝化阶段，主要是含氮有机化合物在硝化菌的作用下分解为亚硝酸盐和硝酸盐。约在5-7日后才显著进行。故目前常用的20℃五天培养法（BOD5法）测定BOD值一般不包括硝化阶段。

BOD是反映水体被有机物污染程度的综合指标，也是研究废水的可生化降解性和生化处理效果，以及生化处理废水工艺设计和动力学研究中的重要参数。 （一）五天培养法（20℃） （1）方法原理

水样经稀释后，在20±1℃条件下培养5天，求出培养前后水样中溶解氧 含量，二者的差值为BOD5。若水样五日生化需氧量未超过7mg/L，则不必进行稀释，可直接测定。

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实用标准文档 （2）稀释水

稀释水一般用蒸馏水配制，先通入经活性炭吸附及水洗处理的空气，曝气

2-8小时，使

水中DO接近饱和，然后20℃下放置数小时。临用前加入少量氯化钙、氯化铁、硫酸镁等营养溶液及磷酸盐缓冲溶液，混匀备用。稀释水的pH值应为7.2，BOD5＜0.2mg/L。 （3）水样的稀释倍数

1）根据OC（地面水）或CODcr（工业废水）值估计，分别乘上相应系数； 2）根据经验等估计。 （4)测定结果计算

1）对不经稀释直接培养的水样：BOD5（mg/L）= D1- D2 2）对稀释后培养的水样：

BOD5（mg/L）=[（D1-D2）-（B1-B2）f1]/f2 (5)特殊水样的处理

若废水中含有毒物质浓度极高，而有机物含量不高时，可在污水中加入有机质（葡萄糖），人为提高稀释倍数，在计算时再减去葡萄糖的BOD5值。

水样中如含少量氯，一般放置1－2h可自行消失。 （二）其他方法 利用BOD测定仪测定

2.8.4 总有机碳（TOC）的测定

总有机碳是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。由于TOC的测定采用燃烧法，因此能将有机物全部氧化，它比BOD5、COD更能反应有机物的总量。

现在广泛应用的测定方法是燃烧氧化－非色散红外吸收法。

测定原理：将一定量水样注入高温炉内的石英管，在900-950℃下，以铂和三氧化钴或三氧化二铬为催化剂，使有机物燃烧裂解转化为二氧化碳，然后用红外线气体分析仪测定CO2含量，从而确定水样中碳的含量。 (此为总碳量，TC）

要测TOC量，有两种方法：

方法一，先将水样酸化，通入氮气曝气，驱除各种碳酸盐生成的CO2，然后再注入仪器内测定。

方法二，把等量水样分别注入高温炉和低温炉，则水样中有机碳和无机碳均转化为CO2，依次导入非色散红外气体分析仪，分别测得总碳 （TC）和无机碳（IC），二者之差即为TOC。

总需氧量是指水中能被氧化的物质，主要有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物时所需要的氧量，结果以氧的mg/L表示。

用TOD测定仪测定TOD的原理是，将一定量水样注入装有铂催化剂的石英燃烧管，通入含已知氧浓度的载气（N2）作为原料气，则水样中的还原性物质在900℃下被瞬间燃烧氧化。测定燃烧前后原料气中氧浓度的减少量，便可求得水样的总需氧量值。 2.8.5 挥发酚的测定

酚类为原生质毒物，属高毒类物质，在人体富集时出现头痛、贫血，水中酚浓度达5g/L时，水生生物中毒。酚类污染物主要来自炼油厂、洗煤厂和炼焦厂等。

根据酚类能否与水蒸气一起蒸出，分为挥发酚（沸点在230度以下）与不挥发酚（沸点在230度以上）。

挥发酚类的测定方法有容量法、分光光度法、色谱法等。尤以4-氨基安替比林分光光度法应用最广，对高浓度含酚废水可采用溴化容量法。无论哪种方法，当水样中存在氧化剂、还原剂、油类及某些金属离子时，均应设法消除并进行预蒸馏。预蒸馏作用有二，一是分离出挥发酚，二是消除颜色、浑浊和金属离子等的干扰。

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溴化容量法

测定原理：在含过量溴（由溴酸钾和KBr产生）的溶液中，酚与溴反应生成三溴酚，进一步生成溴代三溴酚。剩余的溴与KI作用放出游离碘，与此同时，溴代三溴酚也与KI反应生成游离碘，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释出的游离碘，并根据其耗量，计算出以苯酚计的挥发酚含量。

计算公式：

挥发酚（以苯酚计，mg/L）=（V1-V2）×C × 15.68 × 1000/V 2.8.6 矿物油的测定

水中的矿物油来自工业废水和生活污水。矿物油漂浮于水体表面，影响空气与水面的氧交换；分散于水中的油被微生物氧化分解，消耗水中的溶解氧，使水质恶化矿物油中还含有毒性大的芳烃类。

测定的方法有重量法、非色散红外法、紫外分光光度法、荧光法、比浊法等。

重量法：是常用方法，不受油品种的限制，但操作繁琐，灵敏度低，只适用于测定10mg/L以上的含油水样。

测定原理：以硫酸酸化水样，用石油醚萃取矿物油，然后蒸发除去石油醚，称量残渣量，计算矿物油含量。

此法所测为水中可被石油醚萃取的物质总量，可能含有较重的石油成分不能被萃取。蒸发除去溶剂时，也会造成轻质油的损失。

非色散红外法：是利用石油类物质的甲基、亚甲基在近红外区（3.4μm）有特征吸收，作为测定水样中油含量的基础。测定时，先用硫酸酸化水样，加Nacl破乳化，再用三氯三氟乙烷萃取，萃取液经无水硫酸钠层过滤、定容，注入红外分析仪测其含量。标准油可采用受污染地点水中石油醚萃取物或混合石油烃。

紫外分光光度法：石油及其产品在紫外光区有特征吸收，如一般原油的两个吸收峰波长为225nm和254nm，轻质油及炼油厂的油品吸收波长位225nm，故可采用紫外分光光度法测定。水样先用硫酸酸化，加Nacl破乳化，然后用石油醚萃取，脱水，定容后测定。标准油可采用受污染地点水样的石油醚萃取物。

2.9 底质和活性污泥性质测定

底质是沉积在水体底部的堆积物质的统称，是矿物、岩石、土壤的自然侵蚀产物，是生物活动及降解有机质等过程的产物。一般不包括工厂废水沉积物及废水处理厂污泥。底质是水体的主要组成部分。

2.9.1底质监测的意义及采样方法 2.9.2底质样品的制备和分解 2.9.2.1 制备

1、脱水：对不同类型污染物，可分别采用阴凉、通风处自然风干；离心分离；真空冷冻干燥；无水硫酸钠脱水等方法脱水。

2、筛分:脱水干燥后的样品置于硬质白纸板上，用玻璃棒压散，剔除砾石及动植物残体，过20目筛，四分法缩量至所需量，玛瑙研钵或碎样机研磨至全部样品过80-200目筛，装入棕色广口瓶中，贴上标签，冷冻保存备用。

注意：测金属元素试样，用尼龙材质网筛；测有机物试样，用铜材质网筛。 2.9.2.2分解

1、 硝酸（或王水）－氢氟酸－高氯酸分解法：也称全量分解法，适用于测定底质中元素含量水平及随时间变化和空间分布的样品分解。

2 、硝酸分解法：可溶解出由于水解和悬浮物吸附而沉淀的大部分重金属，适用于了解受污

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染的状况。

3、 水浸取法：适用于了解底质中重金属向水体释放情况的样品分解。 4、有机溶剂提取法：适用于处理测定有机污染组分的底质样品。 2.9.3污染物质的测定

底质中需测定的污染物质视水体污染源而定。一般测定总汞、有机汞、铜、铅、锌、铬、镍、镉、砷化物、硫化物、有机氯农药、有机质等。测定方法与水体中的污染物测定方法相似。

二、活性污泥性质的测定 1. 废水处理步骤和程度

预处理目的是保护废水处理厂的后续处理设备，在较老的城市污水处理厂，预处理可能不包括调节池；

一级处理的主要目标是通过沉降或气浮去除废水中的固体污染物；

二级处理的主要目的是去除一级处理出水中的溶解性BOD5，并进一步去除悬浮固体物质 ；二级处理主要为生物过程

三级处理能去除99%的BOD5、磷、悬浮固体和细菌以及95%的含氮物质，出水相当干净，无色无味，与高品质的饮用水相近 2. 活性污泥法：（Activated sludge process）

是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥。

其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。

利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物，然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。

活性污泥中的微生物

细菌：菌胶团、球衣细菌、其他细菌 原生动物 藻类

3. 活性污泥性质的测定 （1）污泥沉降比（SV）

是指将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进1000ml量筒中至满刻度，静置沉淀30分钟后，则沉淀污泥与所取混合液之体积比为污泥沉降比（%），又称污泥沉降体积（SV30）以mL/L表示。

因为污泥沉降30分钟后，一般可达到或接近最大密度，所以普遍以此时间作为该指标测定的标准时间。也可以15分钟为准。

SV30是一个很重要的指标，通过观察沉降比可以发现污泥性状的很多问题，上清液是否清澈，是否含有难沉悬浮絮体，絮体粒径大小及紧凑程度等等。

SV大致反映了反应器中的污泥量，可用于控制污泥排放;它的变化还可及时的反映污泥膨胀等异常情况。不论从理论还是从实践上看，测定SV是用以指导工艺运行的重要方法。因为它不但操作简单、方便，而且能使运行管理人员随时了解曝气池中活性污泥的浓度和泥质情况，从而掌握和控制整个工艺的运行参数，通过确定稳定的污泥沉降比值，灵活的调整负荷。可以达到控制废水处理效果，保证出水水质的目的。 （2）污泥浓度

1 L曝气池污泥混合液所含干污泥的重量称为污泥浓度。

用重量法测定，以g / L 或mg / L 表示。该指标也称为悬浮物浓度（MLSS），工程上往往以它作为评价活性污泥量的指标。

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挥发性活性污泥浓度（MLVSS）: 指1L曝气池活性污泥混合液中，所含挥发性悬浮物的质量，以mg/L表示，能比较确切反映反应器中微生物的数量。 （3）污泥容积指数（SVI）

简称污泥指数（SI），系指曝气池污泥混合液经30 min沉降后，1 g干污泥所占的体积（以mL计）。

 反映活性污泥的松散程度、凝聚、沉淀性能；

 过低，说明泥粒细小、紧密、无机物多、缺乏活性和吸附能力；

 过高，说明污泥将要膨胀，或已膨胀，污泥不易沉降，影响对废（污）水的处理

效果；

 一般SVI在50~150mg/L

第3章 空气和废气监测

1.教学目的

①理解大气、空气、空气污染的基本知识；

②掌握空气污染监测方案的制定、污染源监测方案的制定； ③掌握空气样品的采集方法和采样仪器的使用方法； ④掌握气态和蒸汽态物质的测定原理和方法； ⑤颗粒物的测定； ⑥大空气降水监测； ⑦污染源监测；

⑧空气污染生物监测方法； ⑨标准气的配置； 2.教学重、难点

①掌握空气污染监测方案的制定、污染源监测方案的制定； ②掌握空气样品的采集方法和采样仪器的使用方法； ③掌握SO2、NOX、CO气态物质的测定原理和方法； ④颗粒物的测定； ⑤污染源监测；

⑥标准气的配置方法； 3.教学方法、手段

课内安排5个学时，以理论教学为主，多媒体课件教学。 4.必读教材和参考书页码

教材：146-233； 多媒体课件

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3.1 空气污染基本知识

3.1.1 大气、空气和空气污染 大气圈的结构

大气是由多种气体组成的混合物，其中除含有多种气体和化合物外，许多杂质。 干洁空气：大气中除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。氮、氧、氩占大气总体积的 99 ％。 水汽：主要来自海洋、江河、湖泊以及其他潮湿物体表面的蒸发和植物的蒸腾。固体杂质：悬浮于大气中的烟粒、尘埃、盐粒等。 3.1.2 空气污染的危害 3.1.3 空气污染源

3.1.4 空气中的污染物及其存在状态

由于人类活动所产生的某些有害颗粒物和废气进入空(大)气层，给空(大)气增添了许多种外来组分，这些物质称为空(大)气污染物。 3.1.4.1 根据污染物存在状态分

空气中的污染物质的存在状态是由其自身的理化性质及形成过程决定的，气象条件也起一定的作用。 一般将它们分为分子状态污染物、粒子状态污染物两类。 分子状态污染物 指常温常压下以气体或蒸汽形式（苯、苯酚）分散在 大气中的污染物质。根据化学形态，可将其分为五类：

1) 含硫化合物： SO2 、 H2S ； SO3 、硫酸、硫酸盐； 2) 含氮化合物： NO 、 NO2 、 NH3 ； 硝酸、硝酸盐； 3) 碳氢化合物： C1-C5 化合物； 醛、酮、 PAN ； 4) 碳氧化合物： CO 、 CO2 ； 5) 卤素化合物： HF 、 HCl 。 粒子状态污染物

即颗粒物 (particle) ，是分散在大气中的微小固体和液体颗粒，粒径多在 0.01-100 μ m 之间，是一个复杂的非均匀体系。通常根 据颗粒物在重力作用下的沉降特性将其分为降尘和飘尘。

1 、降尘：粒径大于 10 μ m 的颗粒，如水泥粉尘、金属粉尘、飞尘等一般颗粒大，比重也大，在重力作用下，易沉降，危害范围较小。

2 、飘尘：粒径小于 10 μ m 的粒子，粒径小，比重也小，可长期漂浮在大气中，具有胶体性质，又称气溶胶 (aerosol) 。易随呼吸进入人体，危害健 康，因此也称可吸入颗粒物（ IP 或 PM10 ）。通常所说的烟 (Smoke) 、雾 (Fog) 、灰尘 (Dust) 均是用来描述飘尘存在形式的。

3.1.4.2 根据污染物的形成过程分 3.1.3 空气污染源 （ 1 ）按存在形式分 固定污染源 流动污染源 （ 2 ）按空间分布分 点源 线源 面源

点源：燃烧化石燃料的发电厂和大城市的供暖锅炉；

线源：汽车、火车、飞机等在公路、铁路、跑道或航空线附近构成的大气污染； 面源：石油化工区或居民住宅区的众多小炉灶构成的大气污染。 （ 3 ）按排放时间状况分 连续源 间断源 瞬时源

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（ 4 ）按人类活动功能分

工业污染源 能源污染源 交通污染源 生活污染源 等 3.1.5 空气污染物的时空分布特点

空气污染物的时空分布及其浓度与污染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、气象等条件密切相关。 同一污染源对同一地点在不同时间所造成的地面空气污染浓度往往相差数倍至数十倍；同一时间不同地点也相差甚大。

3.1.5.1 时间性 一次污染物和二次污染物在大气中的浓度由于受气象条件的影响，它们在一天内的变化也不同。一次污染物因受逆温层、气温、气压等的限制，在清晨和黄昏时浓度较高，中午即降低；而二次污染物如光化学烟雾等由于是靠太阳光能形成的，故在中午时浓度增加，清晨和夜晚时降低。

3.1.5.2 空间性 空气污染物的空间分布与污染源种类、分布情况和气象条件等因素有关。如：烟尘的排放市区比郊区多，郊区比农村多。因此除了注意选择适当时间外，还应选择合适的采样点，使结果更具代表性。 3.1.6 空气污染物和和浓度表示方法。

3.2空气污染监测方案的制订

3.2.1 监测目的

空气污染监测工作一般可分为三类 （ 1 ）污染源的监测 （ 2 ）环境污染监测 （ 3 ）特定目的的监测 3.2.2 调查及资料收集 （ 1 ）污染源调查 （ 2 ）主导风向调查 （ 3 ）人群调查

（ 4 ）已有监测资料调查和收集 3.2.3 监测项目

3.2.4 监测站（点）的布设

3.2.2 .1 布设采样点的原则和要求

（ 1 ）采样点应选择不同污染物及其同种污染物高、中、低不同浓度的地方。

（ 2 ）按工业密集的程度，人口密集的程度，城市和郊区增设采样点或减少采样点。 （ 3 ）采样点要选择开阔地带，要选则风向的上风口。 （ 4 ）采样点的高度由监测目的而定，一般为离地面 1.5 -2m ，常规监测采样口高度应据地面 3 － 15m ，或设置于屋顶。

（ 5 ）采样点的设置条件要尽可能一致或标准化，使获得的监测数据具有可比性。 3.2.2 .2 采样点的数目 3.2.2 .3 采样点布点方法 （ 1 ）功能区布点法

多用于区域性常规监测。先将监测区域划分为工业区、商业区、居住区、工业和居住混合区、交通稠密区、清洁区等，再根据具体污染情况和人力、物力条件，在各功能区分别设置相应数量的采样点。

主要用于多个污染源构成污染群，且大污染源比较集中的地区。 布点方法：

(1) 找出污染源中心，以此为圆心画同心圆

(2) 从圆心列出若干条放射线，射线与圆的交叉点为采样点位置 ( 射线至少五条 ) 。

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(3) 同心圆的半径分别为 4 ， 10 ， 20 ， 40km ，每个圆上再分别设 4 ， 8 ， 8 ， 4 个采样点 ( 可视上风下风而灵活设定 ) 3.2.5 采样时间和采样频率

采样时间 ：每次采样从开始到结束所经历的时间。 采样频率 ：在一定时间内的采样次数。

人工采样监测应做到：在采样点受污染最严重时采样；每日监测次数不少于 3 次；最高日平均浓度全年至少监测 20 天，最大一次浓度样品不得少于 25 个。 3.2.6采样方法、监测方法和质量

3.3 空气样品的采集方法和采样仪器

3.3.1 直接采样法

适用于空气中被测组分浓度较高或监测方法灵敏度高的情况，这时不必浓缩，只需用仪器直接采集少量样品进行分析测定即可。此法测得的结果为瞬时浓度或短时间内的平均浓度。 常用容器有注射器、塑料袋、采气管、真空瓶等。

（ 1 ）玻璃注射器采样 常用 100mL 注射器采集有机蒸汽样品。采样时，先用现场气体抽洗 2-3 次，然后抽取 100mL ，密封进气口，带回实验室分析。样品存放时间不宜长，一般当天分析完。气相色谱分析法常采用此法取样。取样后，应将注射器进气口朝下，垂直放置，以使注射器内压略大于外压。

（ 2 ）塑料袋采样 应选不吸附、不渗漏，也不与样气中污染组分发生化学反应的塑料袋，如聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋和聚酯袋等，还有用金属薄膜作衬里（如衬银、衬铝）的塑料袋。采样时，先用二联球打进现场气体冲洗 2-3 次，再充满样气，夹封进气口，带回实验室尽快分析。

（ 3 ）采气管采样 采气管容积一般为 100-1000mL 。采样时，打开两端旋塞，用二联球或抽气泵接在管的一端，迅速抽进比采气管容积大 6-10 倍的欲采气体，使采气管中原有气体被完全置换出，关上旋塞，采气管体积即为采气体积 。

（ 4 ）真空瓶采样 真空瓶是一种具有活塞的耐压玻璃瓶，容积一般为 500-1000mL 。采样前，先用抽真空装置把采气瓶内气体抽走，使瓶内真空度达到 1.33KPa ，之后，便可打开旋塞采样，采完即关闭旋塞，则采样体积即为真空瓶体积。 3.3.2 富集（浓缩）采样法

富集（浓缩）采样法：是使大量的样气通过吸收液或固体吸收剂得到吸收或阻留，使原来浓度较小的污染物质得到浓缩，以利于分析测定。 适用于空气中污染物质浓度较低（ ppm-ppb ）的情况。采样时间一般较长，测得结果可代表采样时段的平均浓度，更能反映大气污染的真实情况。 具体采样方法包括溶液吸收法、固体阻留法、液体冷凝法、自然积集法等。 此法适用于空气中被测组分浓度很低，直接采样不能满足分析测定要求的情况。 （ 1 ）溶液吸收法 是采集大空气中气态、蒸汽态及某些气溶胶态污染物质的常用方法。 采样时，用抽气装置将欲测空气以一定流量抽入装有吸收液的吸收管（瓶），使被测物质的分子阻留在吸收液中，以达到浓缩的目的。采样结束后，倒出吸收液进行测定，根据测得的结果及采样体积计算大空气中污染物的浓度。 吸收效率主要决定于吸收速度和样气与吸收液的接触面积。

吸收液的选择原则：

1 ）与被采集的物质发生不可逆化学反应快或对其溶解度大；

2 ）污染物质被吸收液吸收后，要有足够的稳定时间，以满足分析测定所需时间的要求； 3 ）污染物质被吸收后，应有利于下一步分析测定，最好能直接用于测定； 4 ）吸收液毒性小，价格低，易于购买，并尽可能回收利用。

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常用吸收管 :

①气泡式吸收管：适用于采集气态和蒸汽态物质，不宜采气溶胶态物质。 ②冲击式吸收管：适宜采集气溶胶态物质和易溶解的气体样品，而不适用于气态和蒸汽态物质的采集。管内有一尖嘴玻璃管作冲击器。

③多孔筛板吸收管（瓶）：是在内管出气口熔接一块多孔性的砂芯玻板，当气体通过多孔玻板时，一方面被分散成很小的气泡，增大了与吸收液的接触面积；另一方面被弯曲的孔道所阻留，然后被吸收液吸收。所以多孔筛板吸收管既适用于采集气态和蒸汽态物质，也适于气溶胶态物质。

（ 2 ）填充柱阻留法 ( 固体阻留法 ) 填充柱是用一根 6 -10cm 长 , 内径 3 -5mm 的玻璃管或塑料管 , 内装颗粒状填充剂制成。采样时，让气样以一定流速通过填充柱，则欲测组分因吸附、溶解或化学反应而被阻留在填充剂上，达到浓缩采样的目的。采样后，通过加热解吸，吹气或溶剂洗脱，使被测组分从填充剂上释放出来测定。 根据填充剂阻留作用的原理，可分为吸附型、分配型和反应型三种类型。

1 ）吸附型填充柱：所用填充剂为颗粒状固体吸附剂，如活性炭、硅胶、分子筛、氧化铝、素烧陶瓷、高分子多孔微球等多孔性物质，对气体和蒸气吸附力强。

2 ）分配型填充剂：所用填充剂为表面涂有高沸点有机溶剂（如甘油异十三烷）的惰性多孔颗粒物（如硅藻土、耐火砖等），适于对蒸气和气溶胶态物质（如六六六、 DDT 、多氯联苯等）的采集。气样通过采样管时，分配系数大的或溶解度大的组分阻留在填充柱表面的固定液上。 3 ）反应型填充柱：其填充柱是由惰性多孔颗粒物（如石英砂、玻璃微球等）或纤维状物（如滤纸、玻璃棉等）表面涂渍能与被测组分发生化学反应的试剂制成。也可用能与被测组分发生化学反应的纯金属（如金、银、铜等）丝毛或细粒作填充剂。采样后，将反应产物用适宜溶剂洗脱或加热吹气解吸下来进行分析。

固体阻留法优点：①用固体采样管可以长时间采样，测得大气中日平均或一段时间内的平均浓度值；溶液吸收法则由于液体在采样过程中会蒸发，采样时间不宜过长；②只要选择合适的固体填充剂，对气态、蒸气态和气溶胶态物质都有较高的富集效率，而溶液吸收法一般对气溶胶吸收效率要差些；③浓缩在固体填充柱上的待测物质比在吸收液中稳定时间要长，有时可放置几天或几周也不发生变化。所以，固体阻留法是大气污染监测中具有广阔发展前景的富集方法。

（ 3 ）滤料阻留法 将过滤材料（滤纸、滤膜等）放在采样夹上，用抽气装置抽气，则空气中的颗粒物被阻留在过滤材料上，称量过滤材料上富集的颗粒物质量，根据采样体积，即可计算出空气中颗粒物的浓度。 常用滤料：纤维状滤料：如定量滤纸、玻璃纤维滤膜（纸）、氯乙烯滤膜等；筛孔状滤料：如微孔滤膜、核孔滤膜、银薄膜等。各种滤料由不同的材料制成，性能不同，适用的气体范围也不同。

（ 4 ）低温冷凝法 是借致冷剂的致冷作用使空气中某些低沸点气态物质被冷凝成液态物质，以达到浓缩的目的。适用于大气中某些沸点较低的气态污染物质，如烯烃类、醛类等。 常用致冷剂：冰、干冰、冰 - 食盐、液氯 - 甲醇、干冰 - 二氯乙烯、干冰 - 乙醇等。 优点：效果好、采样量大、利于组分稳定。 （ 5 ）自然积集法利用物质的自然重力、空气动力和浓差扩散作用采集大气中的被测物质，如自然降尘量、硫酸盐化速率、氟化物等大气样品的采集。

优点：不需动力设备，简单易行，且采样时间长，测定结果能较好反映大气污染情况。 3.3.3 采样仪器

直接采样法采样时用采气管、塑料袋、真空瓶即可。富集法需使用采样仪器。采样仪器主要由收集器、流量计和采样动力三部分组成。

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1 、 收集器 ：如大气吸收管（瓶）、填充柱、滤料采样夹、低温冷凝采样管等。

2 、 流量计 ：是测量气体流量的仪器，流量是计算采集气样体积必知的参数。当用抽气泵作抽气动力时，通过流量计的读数和采样时间可以计算所采空气的体积。 常用的流量计有：孔口流量计、转子流量计和限流孔。均需定期校正。

3 、 采样动力 ：应根据所需采样流量、采样体积、所用收集器及采样点的条件进行选择。一般要求抽气动力的流量范围较大，抽气稳定，造价低，噪声小，便于携带和维修。 3.3.4 采样效率

3．3.4.1 采样效率及评价

指在规定的采样条件（如采样流量、污染物浓度范围、采样时间等）下，所采集到的污染物量占其总量的百分数。

（一） 采集气态和蒸汽态污染物质效率的评价方法 1 、 绝对比较法

2 、 相对比较法 ：配制一个恒定的但不要求知道准确浓度的气体样品，用 2-3 个采样管串联起来采集所配制样品，分别测定各采样管中的污染物含量 , 计算第一管含量占总量百分数。第二、三管的污染物浓度越小，采样效率越高。一般要求 K 值在 90% 之上。若 K 小于 90 ％，应串三个管使用。

（二） 采集颗粒物效率的评价方法

1 、采集颗粒数效率：即所采集到的颗粒物粒数占总颗粒数的百分数。 2 、质量采样效率：即所采集到的颗粒物质量占颗粒物总质量的百分数。 由于小颗粒物的数量总是占大部分，而按质量计算却只占很小部分，故质量采样效率总是大于颗粒数采样效率。由于微米以下颗粒对人体健康影响较大，颗粒采样效率有着重要作用；在大气监测评价中，评价采集颗粒物方法的采样效率多用质量采样效率表示。 3．3.4.2 空气中污染物浓度表示方法和气体体积换算 ( 一）污染物浓度表示方法有两种： 1 、 单位体积内所包含污染物的质量数

单位： mg/ 立方米或μ g/ 立方米，对任何状态的污染物都适用。 2 、 污染物体积与气样总体积的比值

单位： ppm 或 ppb ，仅适于气态或蒸汽态物质。 3 、两种单位换算关系： Cp = 22.4 × C/M ( 二)气体体积换算

把现场状态下的体积换算成标准状态下的体积 : Vo = Vt × 273 × P /(273+t) × 101.325 3.3.5 采样记录

采样记录与实验室记录同等重要，在实际工作中，若对采样记录不重视，不认真填写采样记录，会导致由于采样记录不全而使一大批监测数据无法统计而作废。

内容有：所采集样品被测污染物的名称及编号；采样地点和采样时间；采样流量；采样体积及采样时的温度和大气压力；采样仪器，吸收液及采样时天气状况及周围情况；采样者、审核者姓名等。

3.4 气态和蒸气态污染物质的测定

3.4.1 二氧化硫的测定

SO2是大气主要污染物之一 , 为大气环境污染例行监测的必测项目。它主要来源于煤和石油等燃料的燃烧，含硫矿石的冶炼，硫酸等化工产品生产排放的废气。 它是一种无色 , 易溶于水 , 有刺激性气味的气体 , 能通过呼吸进入气管 , 对局部组织产生刺激和腐蚀作

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用 , 是诱发支气管炎等疾病的原因之一。特别是当它与烟尘等气溶胶共存时，可加重对呼吸道粘膜的损害。 SO2的阈值是 0.3ppm, 达 30-40ppm 时 , 人会感到呼吸困难。

常用测定二氧化硫的方法有：分光光度法、紫外荧光法、电导法、库仑滴定法、火焰光度法等。国家制定了两个标准方法 , 一是 GB/T8970-1988 四氯汞盐 - 盐酸副玫瑰苯胺比色法 , 另一是 GB/T15262-1994 甲醛吸收 - 副玫瑰苯胺比色法。 ( 一 ) 四氯汞盐－盐酸副玫瑰苯胺比色法

该方法是国内广泛采用的测定环境空气中 SO2的方法，具有灵敏度高，选择性好等优点。最低检出浓度为 0.4 μ g/5mL 。

1. 原理：用氯化钾（ KCl ）和氯化汞（ HgCl2 ）配制成四氯汞钾溶液，气样中的二氧化硫用该溶液吸收，生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物，该络合物再与甲醛和盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫色络合物，其颜色深浅与 SO2 含量成正比，可用分光光度法测定。

2. 测定要点：先用亚硫酸钠（ Na2 SO3 ）标准溶液配制标准色列，在最大吸收波长处以蒸馏水为参比测定吸光度，用经试剂空白修正后的吸光度对 SO2 含量绘制标准曲线，然后以同样方法测定显色后的样品溶液，经试剂空白修正后，按下式计算样气中SO2 含量：

3

SO2(mg/m) = W × Vt /Vn × Va 3. 注意事项 (1) 温度、酸度、显色时间等因素影响显色反应；标准溶液和试样溶液操作条件应保持一致。

2+3+6+

(2) 氮氧化物（ NOx ）、臭氧（ o3 ）及 Mn 、 Fe 、 Cr 等对测定有干扰。采样后放置片刻，臭氧可自行分解；加入磷酸和乙二胺四乙酸二钠盐可消除或减小某些金属离子的干扰。 为避免四氯汞钾溶液的毒性，可用甲醛缓冲溶液取代，作为吸收液，之后加入 NaOH 溶液，使 SO2 释放，再与盐酸副玫瑰苯胺显色。 （二）甲醛吸收－副玫瑰苯胺分光光度法 略。

3.4.2 氮氧化物的测定

氮的氧化物有一氧化氮、二氧化氮、氧化二氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮等多种形式。 大气中的氮氧化物主要以一氧化氮 (NO) 和二氧化氮 (NO2 ) 形式存在。它们主要来源于石化燃料高温燃烧和硝酸、化肥等生产排放的废气 , 以及汽车排气。

一氧化氮为无色、无臭、微溶于水的气体，在大气中易被氧化为 NO2。NO2 为棕红色气体，具有强刺激性臭味，是引起支气管炎等呼吸道疾病的有害物质。大气中的 NO 和 NO2 可以分别测定，也可以测定二者的总量。 由于空气中氮氧化物的浓度不同，所处的状态也不同，国家制定了三个测定氮氧化物的标准。GB8969-88 中氮氧化物的测定使用盐酸萘乙二胺比色法（空气质量标准）。该方法采样和显色同时进行，操作简便，灵敏度高。 GB/T139606-92 氮氧化物的测定，用于火炸药生产过程中排出的硝酸尾气中的 NO 、NO2。GB/T15436-1995 氮氧化物的测定，即 Saltzman 法，用于测定环境空气中的 NOX 。 实际工作中常用的测定方法有盐酸萘乙二胺分光光度法、化学发光法及恒电流库仑滴定法。 （一） 盐酸萘乙二胺分光光度法

1 、 特点 ：采样和显色同时进行，操作简便，灵敏度高，是国内外普遍采用的方法。可分别测定 NO 、 NO2 、和 NOX 总量。

2 、 原理 ：用冰乙酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配成吸收液。采样时大气中的 NOX 经氧化管后以 NO2 的形式被吸收，生成亚硝酸和硝酸，再与吸收液中的对氨基苯磺酸起重氮化反应，最后与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色的偶氮化合物，其颜色深浅与气样中 NO2 浓度成正比，可用分光光度法定量。 用此法最后测定的是溶液亚硝酸盐的量，在吸收液中并不能将气样里的 NO2 气体全部转化为亚硝酸盐，这里存在着一个转换系数 K 。不少学者

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研究认为 K 应在 0.72-0.76 之间，而世界卫生组织全球监测系统推荐值为 0.74 。所以计算时需除以该系数。 （二） 化学发光法 1 、 特点 ：灵敏度高、可达 ppb 级，甚至更低；选择性好；线性范围宽，通常可达 5-6 个数量级。

2 、 原理 ：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，以光量子的形式释放出能量，这种化学反应称化学发光反应。利用测量化学发光强度对物质进行分析测定的方法，称为化学发光分析法。

化学发光反应可在液相、气相或固相中进行。液相化学发光多用于天然水、工业废水中有害物质的测定；而气相化学发光反应主要用于大气中 NOx 、 SO2 H2 、O3 等气态有害物质的测定。

利用化学发光法测定 NOx ，即是根据 NO 和臭氧气相发光反应的原理制成的。 把被测气体连续抽入仪器，其中的 NOx 经过 NO 2 -NO 转化器后，都变成 NO 进入反应室，在反应室内与臭氧反应生成激发态 NO 2 （ NO 2 * ），当 NO 2 * 回到基态时，就会放出光子 , 光子通过滤光片和光电倍增管后转变为电流，电流的大小与 NO 的浓度成正比。记录器上可以直接显示出 NOx 的含量。如果气样不经过转化器而经旁路直接进入反应室，则测得的是 NO 量，将 NOx 量减去 NO 量就可得到 NO2 量。 这种化学发光法 NOx 监测仪的测

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量范围为 0-8mg/m ，检出下限为 0.02mg/m 。 3.4.3 一氧化碳的测定

一氧化碳 (CO) 是大气中主要污染物之一，它主要来自于石油，煤炭燃烧不充分的产物和汽车排气；一些自然灾害如火山爆发，森林火灾等也是来源之一。 CO 是无色、无味的一种有毒气体，对人体有强烈的窒息作用，它容易与人体血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血液输送氧的能力降低，造成缺氧症，会出现头痛、恶心、心悸亢进，甚至出现虚脱、昏睡，严重时会致人死亡。所以， CO 是大气污染监测的最常用指标之一。 非色散红外吸收法

1 、 特点 ：测定简便、快速，不破坏被测物质，能连续自动监测。

2 、 原理 ：当 CO 、 CO2 等气态分子受到红外辐射（ 1-25 μ m ）照射时，将吸收各自特征波长的红外光，引起分子振动能级和转动能级的跃迁，产生振动 - 转动吸收光谱，在一定浓度范围内，吸收光谱的峰值（吸光度）与气态物质浓度成比例关系。 3 、 注意事项 ：

1 ）注意消除 CO2 和水蒸气的干扰；

2) 测量时，先通入纯氮气进行零点校正，再用标准 CO 气体校正，最后通入气样，便可直接显示、记录气样中 CO 浓度（ C ），以 ppm 计，然后换算成标准状态下的质量浓度

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（ mg/m ) ： CO(mg/m ) = 1.25 × C 3.4.4 臭氧的测定

臭氧是最强的氧化剂之一，它是大气中的氧在太阳紫外线的照射下或受雷击形成的。高空的臭氧层直接照射地球表面。目前由于碳氢化合物污染大气破坏了臭氧层，紫外线直接照射地球表面增大，皮肤病人增多。臭氧与紫外线混合，与烃类和氮氧化物发生光化学反应形成光化学烟雾，臭氧有强烈的氧化作用，可以起消毒作用。但量大时又会刺激黏膜和损害中枢神经系统，引起支气管炎和头痛等症状。 臭氧的测定的方法有分光光度法、化学发光法、紫外光度法等。国家标准中测定臭氧含量有两个标准：一是 GB/T 15437 － 1995 的靛蓝二磺酸钠分光光度法，另一是 GB/T15438-1995 的紫外光度法。 （一）靛蓝二磺酸钠分光光度法

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原理：臭氧在磷酸盐缓冲剂存在下，与吸收液中蓝色的靛蓝二磺酸钠等摩尔反应，褪色生成靛红二磺酸钠。在 610nm 处测量吸光度。 （二）紫外光度法 紫外臭氧分析仪示意图 3.4.5氟化物的测定

空气中的气态氟化物主要是 HF ，也可能有少量的 SiF4 和 CF4 ，含氟的粉尘主要是冰晶石（ Na3AlF6) 、萤石（ CaF2) 、氟化铝 (AlF3) 、氟化钠（ NaF) 及磷灰石等。氟化物属高毒类物质，由呼吸道进入人体，会引起粘膜刺激、中毒等症状，并能影响各组织和器官的正常生理功能，对植物的生长、发育也会产生危害。 测定大气中氟化物的方法有分光光度法、氟离子选择电极法等。目前广泛采用后一种方法。 （一）石灰滤纸 - 氟离子选择电极法 原理：采用浸渍过 Ca(OH) 2 溶液的滤纸采样，大气中的氟化物与 Ca(OH) 2 反应，生成氟化钙或氟硅酸钙被固定在滤纸上。用总离子强度缓冲液浸取后，氟离子选择电极法测定。 （二） 滤膜采样 - 氟离子选择电极法

原理：用磷酸氢二钾溶液浸渍的玻璃纤维滤膜或碳酸氢钠 - 甘油溶液浸渍的玻璃纤维滤膜采样，则大气中的气态氟化物被吸收固定，尘态氟化物同时被阻留在滤膜上，采样后的滤膜用水或酸浸取后，用氟离子选择电极法测定。 3.4.6总烃的测定

总碳氢化合物 常以两种方法表示，一种是包括甲烷在内的碳氢化合物，称为 总烃

（ THC ） ，另一种是除甲烷以外的碳氢化合物，称为 非甲烷烃（ NMHC ） 。 大气中的碳氢化合物主要是甲烷，其浓度范围为 2-8ppm 。但当大气严重污染时，会大量增加甲烷以外的碳氢化合物，甲烷不参予光化学反应。所以，测定不包括甲烷的碳氢化合物对判断和评价大气污染具有实际意义。 测定总烃和非甲烷烃的主要方法有：气相色谱法、光电离检测法等。

1. 气相色谱法

原理：由于不同物质在相对运动的两相中具有不同的分配系数，当这些物质随流动相移动时，就在两相之间进行反复多次分配，使原来分配系数只有微小差异的各组分得到很好的分离，再依次送入检测器，将浓度或质量信号转换成电信号，经阻抗转化和放大，送入记录仪记录色谱峰，如果分离完全，则每个色谱峰代表一种祖分。我们可以根据色谱峰出峰时间进行定性分析，也可根据色谱峰峰高或峰面积进行定量分析。 测定步骤：①采样。②制作标准曲线。③ 查出气样浓度。 光电离检测法

原理 ：有机化合物分子在紫外光照射下可产生光电离现象，用 PID 离子检测器收集产生的离子流，其大小与进入电离室的有机化合物的质量成正比。凡是电离能小于 PID 紫外辐射能（多用 10.2ev ) 的物质（至少低 0.3ev ）均可被电离测定。

特点 ：方法简单，可进行连续监测，所检测的非甲烷烃是指四碳以上的烃。

3.5 颗粒物的测定

空气中颗粒物质的测定项目有：总悬浮颗粒物的测定、可吸入颗粒物（飘尘）浓度及粒度分布的测定、自然降尘量的测定、颗粒物中化学组分的测定。 3.5.1 自然沉降量的确定

自然沉降量简称降尘，系指大气中自然降落于地面上的颗粒物，其粒径多在 10 μ m 以上。降尘是大气污染的参考性指标，通过其测定结果，可观察大气污染的范围和污染程度。 测定大气中降尘量最常用的方法是 重量法 。

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步骤：首先按一定原则布点，将一个一定规格的容器（集尘缸）放置在户外空旷的地方，大气中的灰尘自然沉降在集尘缸内，按月收集起来。剔除里面的树叶、小虫等异物，其余部分定量转移到 1000mL 烧杯中，加热蒸发浓缩至 10-20mL 后，再转移到已恒重的瓷坩埚中，在电热板上蒸干后，于 105 ± 5 ℃ 烘箱内烘至恒重。然后按公式计算降尘量。

用具： 采集器 — 内径 15cm ，高 30cm 的缸内加入 300 － 500mL 蒸馏水，上用尼龙网罩防异物落入。

3.5.2 总悬浮颗粒（ TSP ）的测定

(1) 测定方法： GB/T 15432-1995 中测定总悬浮颗粒物的方法，适合于大流量或中流量总悬浮颗粒物采样器进行空气中总悬浮颗粒物的测定。

(2) 测定原理 : 通过具有一定切割特性的采样器，以恒速抽取一定体积的空气，则空气中粒径小于 100 μ m 的悬浮颗粒物被截留在已恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算 TSP 的质量浓度。滤膜经处理后，可进行化学组分测定。 (3) 主要仪器：大流量或中流量采样器、流量计、滤膜、恒温恒湿箱、分析天平。

注意：所使用的每张玻璃纤维滤膜在使用前均需用 X 光片机进行光照检查，不得使用有针孔或任何缺陷的滤膜采样。 (4) 测定步骤：略。

（ 5 ）计算公式 C(mg/m 3 ）＝（ W 1 -W 0 ) × 1000/V n 3.5.3 可吸入颗粒物（ PM10 ）的测定

一般将空气动力学当量直径≦ 10 μ m 的颗粒物称为可吸入颗粒物，简称 PM 10 。监测方法采用重量法 GB6921-1986.

首先使一定体积的大气通过采样器，将粒径大于 10 μ m 的颗粒物分离出去，小于 10 μ m 的颗粒物被收集在预先恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算出飘尘的浓度 (mg/m 3 ) 。

C ＝〔 (G 2 -G 1 ) × 1000 〕 /V t

注意： 1 ）使用时，应定期清扫切割器内的颗粒物；

2 ）采样时必须将采样头及入口个部件旋紧，以免空气从旁侧进入采样器造成测定误差。

3.6 降水监测

一、采样点的布设

根据我国《大气降水样品的采集与保存》(GB13580.2—92)标准中规定：

（1）采样点数目，根据研究的目的和需要来确定。一般常规监测，人口在五十万以上的城市布三个点，人口在五十万以下的城市布设二个点，采样点的布设应兼顾城区、农村和清洁对照点。要尽可能照顾到气象地形、地貌。

（2）采样点位应尽可能的远离局部污染源，四周无遮挡雨、雪的高大树木或建筑物。 二、样品的采集

（一）采样器 （二）采样方法

（1）从每次降雨(雪)开始，要采集全过程(开始到结束)雨(雪)样。如遇连续几天降雨(雪)，每天上午8:00开始，连续采集24 h为一次样。

（2）采样器应高于基础面1.2m以上。

（3）样品采集后，应贴上标签，编好号，记录采样地点、日期、采样起止时间、雨量等。

（三）水样的保存

采样后应尽快测定；如需要保存，一般不主张添加保存剂，水样密封后放于冰箱中。

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三、降水组分的测定

（一）测定项目和测定频次

 I级测点为：pH、电导率、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42－、NO2－、NO3－、F－、Cl－。每月测定不少于一次，每月选一个或几个随机降水样品分析上述项目。

 省、市监测网络中的Ⅱ、Ⅲ级测点视实际需要和可能决定测定项目。

（二）测定方法 1. pH的测定 2. 电导率的测定 3. 硫酸根的测定

4. 亚硝酸根和硝酸根的测定 5. 氟离子的测定 6. 氯离子的测定 7. 铵根离子的测定

8. 钾、钠、钙、镁离子的测定

3.7 污染源监测

3.7.1 概述

污染源包括固定污染源和流动污染源。固定污染源系指烟道、烟囱及排气筒等。它们排放的废气中既包含固态的烟尘和粉尘，也包含气态和气溶胶态的多种有害物质。流动污染源系指汽车、柴油机车等交通运输工具，其排放废气中也含有烟尘和某些有害物质。两种污染源都是大气污染物的主要来源。 监测目的：检查污染源排放废气中的有害物质是否符合排放标准的要求；评价净化装置的性能和运行情况及污染防治措施的效果；为大气质量管理与评价提供依据。 监测要求：

① 生产设备处于正常运转状态下；

② 对因生产过程而引起排放情况变化的污染源，应根据其变化的特点和周期进行系统监测； ③ 当测定工业锅炉烟尘浓度时，锅炉应在稳定的负荷下运转，不能低于额定负荷的 85% 。 ④ 对于手烧炉，测定时间不得少于两个加煤周期。

3

污染源监测的内容包括：排放废气中有害物质的浓度（ mg/m ）；有害物质的排放量

3

（ kg/h ）；废气排放量 (m /h) ；烟尘排放浓度和排放量。在有害物质排放浓度和废气排放量的计算中，都采用现行监测方法中推荐的 标准状态（温度为 0 ℃ ，大气压力为 101.3Kpa 或 760mmHg 柱）下的干气体表示。 3.7.2 固定污染源监测 3.7.2 .1 基本概念

3.7.2 .2 采样点的位置和数目

正确地选择采样位置，确定适当的采样点数目，是决定能否获得有代表性的 废气样品和尽可能地节约人力、物力的一项很重要的工作。

采样位置 : 应选在气流分布均匀稳定的平直管段上，避开弯头、变径管、三通管及阀门等易产生涡流的阻力构件。此外，还应注意操作地点的方便、安全。高位测定时，应设置带拉杆的工作平台。

（ 1 ）圆形烟道：不同直径圆形烟道的等面积环数、采样点数及采样点距离烟道内壁的距离（表 3.9 206 页）

（ 2 ）矩形烟道：将烟道断面分成一定数目的等面积矩形小块，各小块中心即为采样点位置，小矩形数目可根据烟道断面面积大小确定。 （表 3.10 206 页）

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（ 3 ）拱形烟道：可分别按圆形和矩形烟道的布点方法确定采样点的位置及数目。 3.7.2 .3 基本参数测定

烟气的基本状态参数 : 烟气的体积、温度、压力。 通过这几个基本状态参数，可计算出烟气流速、烟尘及有害物质浓度。其中 , 烟气体积 V = 采样流量 Q × 采样时间 t 采样流量 Q = 测点烟道断面 S × 烟气流速 v

而烟气流速又由烟气温度和压力决定。所以，只要计算出烟气温度和压力，即可计算出其他参数。 1. 温度

1）玻璃水银温度计适用于直径小、温度不高的烟道。

2) 对直径大、温度高的烟道，要用热电偶测温毫伏计（或电阻温度计）测量。 2. 压力

烟气的压力分 全压（ Pt ）、静压（ Ps ）和动压（ Pv ） 。

静压 是单位体积气体所具有的势能，表现为气体在各个方向上作用于器壁的压力； 动压 是单位体积气体具有的动能，是使气体流动的压力； 全压 是气体在管道中流动具有的总能量。 三者的关系为： P t = P s + P v

所以，只要测出三项中的任意两项，即可求出第三项。

1) 测压管 ：常用的有二种，即标准皮托管和 S 型皮托管，它们都可以同时测出全压和静压。其中，标准皮托管具有较高的精度，但由于测孔小，易被烟尘堵塞，因此只适用于含尘量少的烟气；而 S 型皮托管因开口较大，适用于测烟尘含量较高的烟气。 2) 压力计 ：常用的压力计有 U 形压力计和斜管式微压计。 U 形压力计可同时测全压和静压，但误差较大，不适宜测量微小压力，其最小分压值不得大于 10Pa ，管内常装水、酒精或汞，根据被测压力范围而定 ; 斜管式微压计只能测动压，精度不低于 2% ，管内常装酒精或汞。

（ 3 ）测定方法

先把仪器调整到水平状态，检查液柱内是否有气泡，并将液面调至零点，然后，将皮托管与压力计连接，把测压管的测压口伸进烟道内测点上，并对准气流方向，从 U 形压力计上读出液面差，或从微压计上读出斜管液柱长度，按相应公式计算测得压力。 3. 流速和流量的计算

把测得的温度和压力等参数，代入相应公式计算各测点的烟气流速和流量。 4. 含湿量的测定

与空气相比，烟气中的水蒸气含量较高，变化范围较大，为便于比较，监测方法规 以除去水蒸气后标准状态下的干烟气为基准 表示烟气中有害物质的测定结果。 含湿量的测定方法有重量法、冷凝法、干湿球法等。

重量法 ：从烟道采样点抽取一定体积的烟气，使之通过装有吸湿剂的吸湿管，则烟气中的水蒸气被吸湿剂吸收，吸湿管的增重即为所采烟气中的水蒸气重量，然后代入公式计算含湿量。

冷凝法 ：由烟道中抽出一定量的气体，通过冷凝器，根据冷凝出的水量，加上从冷凝器排出的饱和气体含有的水蒸气量，计算排气中的水分。

干湿球法 ：气体在一定流速下经干湿球温度计，根据干、湿球温度计读数及有关压力，计算排气中水分含量。 5. 烟尘浓度的测定

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原理 ：抽取一定体积烟气通过已知重量的捕尘装置（如滤筒），根据捕尘装置采样前后的重量差和采样体积计算烟尘的浓度。

1 ） 等速采样法 ：测定烟气、烟尘浓度必须采用等速采样法，即烟气进入采样嘴的速度应与采样点烟气流速相等，否则，过大、过小均会造成测定误差。

具体做法是：将烟尘采样管由采样孔插入烟道中，使采样嘴置于测点上，正对气流，在采样嘴的吸气速度与测点处气流速度相等（误差不超过 10% ）时，抽取气样。 2 ） 移动采样和定点采样

移动采样 ：为测定烟道断面上烟气中烟尘的平均浓度，用同一个尘粒捕集器在已确定的各采样点上移动采样，在各点的采样时间相同，这是目前普遍使用的方法。

定点采样 ：为了解烟道内烟尘的分布状况和确定烟尘的平均浓度，分别在断面上每个采样点采样，即每个采样点采集一个样品。 含尘浓度计算

1 ）移动采样 C=(g 1 － g 2 ） × 10 6 /V nd

2 ）定点采样 C=(C 1 Q 1 +C 2 Q 2 +…C n Q n ） /(Q 1 +Q 2 +…Q n ) 6. 烟气组分的测定

烟气组分包括主要气体组分和微量有害气体组分。主要气体组分为 N2 、O2 、CO2 和水蒸气等。测定这些组分的目的是考察燃料燃烧情况和为烟尘测定提供计算烟气气体常数的数据。 有害气体组分为 CO 、 NO x 、 SO x 和 H2S 等。 （ 1 ）采样

只要在靠近烟道中心的任何一点采样即可。可利用吸收法采样装置采样，也可利用注射器采烟气装置采样。

（ 2 ）烟气主要组分的测定

可采用奥氏气体分析器吸收法和仪器分析法测定。 （ 3 ） 烟气中有害组分的测定

测定方法视其含量而定。当含量较低时，可选用大气中分子态污染物质的测定方法；含量较高时，多选用化学分析法。

7．烟气黑度的测定

（1）格林曼黑度图法；（2）烟气望远镜法；（3）光电测烟仪法 3.7.3 流动污染源监测 自习。

3.8 标准气的配置

3.8.1标准气体的制取

表3-35常见有害气体的制取方法 3.8.2标准气体配制方法

利用原料气配制低浓度标准气的方法有静态配气法和动态配气法两大类。 1. 静态配气法

对活泼性较差且用量不大的标准气，用静态配气法配制较简便。 常用静态配气方法有： （1 ） 注射器配气法

（２）配气瓶配气法（ 图3-61 ） （３）塑料袋配气法 （４）高压钢瓶配气法 2. 动态配气法

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对于标准气用量较大或通标准气时间较长的试验工作，静态配气法不能满足要求，需要用动态配气法。

动态配气法：适用于配制低浓度的标准气； 常用动态配气方法有： （1）连续稀释法 （2）负压喷射法 （3）渗透管法

第4章 固体废物监测

1.教学目的

①固体废物的概念； ②固体废物分类方法；

③工业有害固体废物的定义和分类； ④鉴别废物是否有害的标准； ⑤有害固体废物特性； ⑥我国对有害特性的定义；

⑦固体废物的样品采集方法和制备；

固体废物有害特性的监测分析方法、有害物质毒理学研究方法； 2.教学重、难点

①理解固体废物的概念； ②理解固体废物分类方法；

③理解工业有害固体废物的定义和分类； ④理解我国对有害特性的定义； 3.教学方法、手段

课内安排5个学时，以理论教学为主，多媒体课件教学。 4.必读教材和参考书页码

教材：235-265； 多媒体课件：

4.1 固体废物概述

4.1.1 固体废物的定义和分类

4.1.2 危险废物的定义和鉴别

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危险废物指列入《国家危险废物名录》或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。 危险特性通常指易燃性、腐蚀性、反应性、传染性、放射性、浸出毒性、极性毒性等。 我国对危险物的鉴别、分类分为两个步骤：(1）将《名录》中所列废物纳入危险废物管理体系。（2）通过《鉴定标准》将危险性低于一定程度的废物加以豁免。 固体废物标识图

4.1.3 城市生活垃圾的来源和组成

城市生活垃圾主要来源包括厨房垃圾、普通垃圾、庭院垃圾、清扫垃圾、建筑垃圾、危险垃圾等。 城市生活垃圾的组成很复杂，通常包括食品垃圾、纸类、细碎物、金属、玻璃、塑料等。 目前，国内广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、焚烧、堆肥和再生利用四种方式。

4.2 固体废物样品的采集和制备

4.2.1 样品的采集

4.2.1.1 工业固体废物的采集

（ 1 ）采样工具 包括：尖头钢锹、钢尖镐（腰斧）、采样铲（采样器）、具盖采样桶或内衬塑料的采样袋。

（ 2 ）采样程序 ①确定采样单元个数。 ②确定采样量。 ③采样，并填写采样记录表。 （ 3 ）采样单元数

决定采样单元多少的因素：①物料的均匀程度：物料越不均匀，采样单元应越多。② 采样的准确度：采样的准确度要求越高，采样单元应越多。 最小采样单元数可以根据物料批量的大小进行估计，如图所示（见234页）： (4) 采样量

采样量可根据切乔特经验公式计算。 Q ＝ Kd a (5) 采样方法

①现场采样 在生产现场采样，首先应确定样品的批量，然后按下式计算出采样间隔，进行流动间隔采样。 采样间隔≤批量（ t ） / 规定的份样数

②运输车及容器采样 在运输一批固体废物时，当车数不多于该批废物规定的份样数时，每车应采份样数按下式计算。当车数多于规定的份样数时，按表 4.3 选出所需最少的采样车数，然后从所选车中各随机采集一个份样。 每车应采份样数 = 规定份样数 / 车数 在车中，采样点应均匀分布在车厢的对角线上，端点距车角应大于 0.5m ，表层去掉 30cm 。 对于一批若干容器盛装的废物，按表 4.3 选取最少容器数，并且每个容器中均随机采两个样品。

③ 废渣堆采样法 在渣堆侧西距堆底 0.5m 处画一条横线，然后每隔 0.5m 划一条横线，再每隔 2m 划一条横线的垂线，其交点作为采样点。按表 4-3 确定的份样数，确定采样点数，在每点上从 0.5 -1.0m 深处各随机采样一份。 4.2.1.2 城市生活垃圾的采集

（ 1 ）采样工具 50L 搪瓷盆、 100kg 磅秤、铁锹、竹夹等。

（ 2 ）方法与步骤 ①采样点的确定：在市区选择 2 － 3 个居民生活水平与燃料结构具有代表性的居民生活区作为点；再选择一个或几个垃圾堆放场所为面，定期采样。 ②方法与步骤。

4.2.2 样品的制备 4.2.2 .1 制样工具 包括：粉碎机（破碎机）、药碾、钢锤、标准套筛、十字分样板、机械缩分器。

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4.2.2 .2 工业固体废物样品制备 （制样程序）

粉碎 ：用机械或人工方法把全部样品逐级破碎，通过 5mm 筛孔。粉碎过程中，不可随意丢弃难于破碎的粗粒。

缩分 ：将样品于清洁、平整不吸水的板面上堆成圆锥型，每铲物料自圆锥顶端落下，使均匀地沿锥尖散落，不可使圆锥中心错位。反复转堆，至少三周，使其充分混合。然后将圆锥顶端轻轻压平，摊开物料后，用十字板自上压下，分成四等份，取两个对角的等份，重复操作数次，直至不少于 1kg 试样为止。 4.2.2 .3 城市生活垃圾样品制备 （ 1 ）分捡

(2 ）粉碎：用机械或人工方法把全部样品逐级破碎，通过 5mm 筛孔。粉碎过程中，不可随意丢弃难于破碎的粗粒。 （ 3 ）混合

（ 4 ）缩分：将样品于清洁、平整不吸水的板面上堆成圆锥型，每铲物料自圆锥顶端落下，使均匀地沿锥尖散落，不可使圆锥中心错位。反复转堆，至少三周，使其充分混合。然后将圆锥顶端轻轻压平，摊开物料后，用十字板自上压下，分成四等份，取两个对角的等份，重复操作数次，直至不少于 1kg 试样为止。 4.2.3 样品水分的测定

测定无机物时 , 可称取样品 20g 左右，在 105 ℃ 下干燥，恒重至± 0.1g ，测定水分含量。 测定样品中的有机物时 , 应称取样品 20g 左右 , 于 60 ℃ 下干燥 24h ，确定水分含量。 固体废物测定结果以干样品计算，当污染物含量小于 0.1% 时以 mg/kg 表示，含量大于 0.1% 时则以百分含量表示，并说明是水溶性或总量。 4.2.4 样品的运送和保存

制好的样品密封于容器中保存（容器应对样品不产生吸附、不使样品变质），贴上标签备用。标签上应注明：编号、废物名称、采样地点、批量、采样人、制样人、时间。特殊样品，可采取冷冻或充惰性气体等方法保存。 制备好的样品，一般有效保存期为三个月，易变质的试样不受此限制。

4.3 有害特性的监测方法

一、急性毒性的初筛试验

有害废物中会有多种有害成分，组分分析难度大。急性毒性的初筛试验可以简便鉴别并表达其综合急性毒性。

试验动物：以体重18～24g的小白鼠（或200～300g的大白鼠）作为试验动物。

试验步骤：称取制备好的样品100g，置于500mL具磨口玻璃塞的三角瓶中，加入100mL水，振摇3min于室温下静止浸泡24h，用中速定量滤纸过滤，滤液留待灌胃用。对10只小白鼠（或大白鼠）进行一次性灌胃，每只灌浸出液0.50mL，对灌胃后的小白鼠（或大白鼠）进行中毒症状观察，记录48h内动物死亡数。 二、易燃性的试验方法

鉴别易燃性是测定闪点。

闪点较低的液态状废物和燃烧剧烈而持续的非液态状废物，由于摩擦、吸湿、点燃等自发的化学变化会发热，着火，或可能由于它的燃烧引起对人体或环境的影响。

测定仪器：采用闭口闪点测定仪。

测定步骤：按标准要求加热试样至一定温度，停止搅拌，每升高1℃点火一次，至试样上方刚出现蓝色火焰时，立即读出温度计上的温度值，该值即为测定结果。 三、腐蚀性的试验方法

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腐蚀性是指通过接触能损伤生物细胞组织或腐蚀物体而引起危害。测定方法有两种：一种是测定pH值；另一种是指测定在55.7℃以下对钢制品的腐蚀率。

pH值的测定：仪器采用pH计或酸度计，最小刻度单位在0.1pH单位以下

 对含水量高、呈流态状的稀泥或浆状物料，可将电极直接插入进行pH值测量。

 稠状物料可离心或过滤后，测其液体的pH值。

对粉、粒、块状物料，称取制备好的样品50g（干基），置于1L塑料瓶中，加入新鲜蒸馏水250mL，使固液比为1:5，加盖密封后，放在振荡机上，于室温下，连续振荡30min，静置30min后，测上清液pH值，每种废物取两个平行样品测

定其pH值，差值不得大于0.15。 四、反应性的试验方法

（1）撞击感度测定；（2）摩擦感度测定；（3）差热分析测定；（4）爆炸点测定；（5）火焰感度测定

五、遇水反应性试验方法

遇水反应性包括：（1）固体废物与水发生剧烈反应而放出热量，使体系温度升高。（2）与水反应释放出有害气体，如乙炔、硫化 氢、砷化氢、氰化氢。 六、浸出毒性试验方法

固体废物受到水的冲洗、浸泡，其中有害成分将会转移到水相而污染地面、地下水，导致二次污染

浸出试验：采用规定办法浸出水溶液，然后对浸出液进行分析。我国规定的分析项目有：汞、镉、砷、铬、铜、锌、镍、锑、铍、氟化物、氰化物、硫化物、硝基苯类化合物。

浸出方法：称取100g试样，置于浸出容积为2L具盖广口聚乙烯瓶中，加水1L。将瓶子垂直固定在水平往复振荡器上，在室温下振荡8h，静置16h。通过0.45µm滤膜过滤。滤液按各分析项目要求进行保护，于合适条件下储存备用。

4.4 生活垃圾和卫生保健机构废弃物的监测

4.4.1 垃圾的粒度分级 筛分法：按筛目排列，依次连续摇动 15min ，转到下一号筛子，然后称 量每一粒度的质量，计算每一粒度微粒所占百分比。 4.4.2 生活垃圾特性分析 淀粉的测定

淀粉的测定可用于鉴定堆肥的腐熟程度。 方法是：利用垃圾在堆肥过程中形成的淀粉碘化络合物的颜色变化与堆肥降解度的关系来分析。从降解开始至降解结束，堆肥颜色的变化为：深蓝→浅蓝→灰→绿→黄色。 生物降解度的测定

垃圾中含有大量天然的和人工合成的有机物质，有的容易生物降解，有的难以生物降解。目前，对生物降解度的测定采用的是一种可以在室温下对垃圾生物降解度作出适当估计的 COD 试验方法。 生物降解物质的计算

BDM ＝〔（ V 2 -V 1 ) × V × C × 1.28 〕 /V 2 热值的测定

热值是垃圾焚烧处理的重要指标。热值分高热值（ Ho ）和低热值（ H N ）。垃圾中可燃物质的热值为高热值，但实际上垃圾中总含有一定量不可燃的惰性物质和水，当燃烧升温时，

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这些物质要消耗热量，同时 燃烧产生的水以水蒸气的形式挥发也回消耗热量，故实际的热值要低得多，这一热值叫低热值，显然其实际意义更大。

两者的换算公式： H N =H O {[100-(I+W)]/(100-W L } × 5.85W 热值的测定方法：量热计法和热耗法。 4.4.5 渗沥水分析

渗沥水是指从生活垃圾接触中渗出来的水溶液，它提取或溶出了垃圾组成中的物质。 产生原因：露天堆肥和填埋。因为渗沥水中的水量主要来自降水，所以 渗沥水是填埋处理中最主要的污染源。 特点：①成分的不稳定性。主要取决于垃圾的组成。②浓度的可变性。主要取决于填埋时间。③组成的特殊性。垃圾中存在的物质，渗沥水中不一定存在，一般废水中有的它也不一定有。如生活污水中常有的油类、氰化物、金属铬和金属汞等项目在渗沥水中几乎都没有。因而，渗沥水是不同于生活污水的特殊污水。

渗沥水分析项目：典型项目有 pH 、 COD 、 BOD 、脂肪酸、氨氮、氯、钠、镁、钾、钙、铁和锌等。

4.4.6 渗沥试验（以自学为主，内容详见ppt）。

4.5 有害物质的毒理学研究方法

毒理学研究方法：它通过用实验动物对污染物的毒性试验，确定污染物的毒性和剂量的关系，找出毒性作用的阈剂量（或阈浓度），为制订该物质在环境中的最高允许浓度提供资料；为防治污染提供科学依据，也是判断环境质量的一种方法。 一、实验动物的选择及毒性试验分类

（一）实验动物的选择：国内外常用的动物有小鼠、大鼠、兔、豚鼠、猫、狗和猴等。鱼类有鲢鱼、草鱼和金鱼。金鱼对某些毒物较敏感，特别是室内饲养方便，鱼苗易得，为国内外所普遍采用。

不同动物对毒物的反应并不一致。要判断某物质在环境中的最高允许浓度，除了根据它的毒性外，还要考虑感官性状、稳定性以及自净过程等因素。

根据实验动物所得到的数据也不能直接推断到人体，还要进行流行病学调查研究才能反映人体受影响情况。 （二）毒性试验分类

1、急性毒性试验：一次（或几次）投给实验动物较大剂量的化合物，观察在短期内（一般24小时到2周以内）中毒反应。

2、亚急性毒性试验：一般用半致死剂量的1/5~1/20，每天投毒，连续半个月到3个月左右，主要了解该毒性是否有积蓄作用和耐受性。

3、慢性毒性试验：用较低剂量进行3个月到1年的投毒，观察病理、生理、生化反应以及寻找中毒诊断指标，并为制定最大允许浓度提供科学依据。 （三）污染物的毒性作用剂量

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二、吸入毒性试验

（一）吸入染毒法的种类

1、动态染毒法：将实验动物放在染毒柜内，连续不断地将由受检毒物和新鲜空气配制成一定浓度的混合气体通入染毒柜，并排出等量的污染空气，形成一个动态平衡的染毒环境。此法常用于慢性毒性试验。 2、静态染毒法：在一个密闭容器（或称染毒柜）内，加入一定量受检物（气体或挥发性液体），使均匀分布在染毒柜，经呼吸道侵入实验动物体内。仅适宜做急性毒性试验。 （二）吸入染毒法的注意事项：实验动物应挑选健康、成年并同龄的动物，雌雄各半。每组10只，取若干组用不同浓度进行试验，要求一组在试验条件下全部存活，一组全部死亡，其他各组有不同的死亡率，然后求出半数致死浓度（LC50），对未死动物取出后继续观察7~14天。了解恢复或发展状况，对死亡动物（必要时对未死动物）做病理形态学检验。 三、口服毒性试验

（一）口服染毒法的种类

1、饲养法：将毒物混入动物饲料或饮用水中，为保证使动物吃完，一般在早上将毒物混在少量动物喜欢吃的饲料中，待吃完后再继续为饲料和水。

2、灌胃法：将毒物配制成一定浓度的液体或糊状物。灌胃时用左手捉住小白鼠，右手持已吸取毒物的注射器及针头导管，使针头导管弯曲面向腹侧，从口腔正中沿咽喉壁慢慢插入，切勿偏斜。

（二）注意事项

灌胃法中将注射器向外抽气时，如无气体抽出说明已在胃中，即可将试验液推入小白鼠胃内，然后将针头拔出。小白鼠一次灌胃注入量为体重的2%~3%，最好不超过0.5mL（以1g/mL计）。

四、鱼类毒性实验

鱼类毒性实验是检测成分复杂的工业废水和废渣浸出液的综合毒性的有效方法。

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第5章 土壤质量监测

1.教学目的

①土壤的概念；

②土壤组成和土壤背景值；

③土壤环境质量管理监测方案规范；样品的采集、加工与预处理标准分析方法； 土壤污染物的测定分析方法； 2.教学重、难点

①理解土壤组成和土壤背景值； 3.教学方法、手段

课内安排10个学时，以理论教学为主，多媒体课件教学。 4.必读教材和参考书页码

教材：262-289； 多媒体课件：

5.1 土壤基本知识

5.1.1 土壤的组成

地球表层的岩石经过风化作用，逐渐破坏成疏松的、大小不等的矿物颗粒（称为母质）。 而土壤是在母质、气候、生物、地形、时间等多种成土因素综合作用下形成和演变而成的。

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土壤组成很复杂，总体来说是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机质、水分和空气等固、液、气三相组成的。 5.1.1 .1 土壤矿物质

（ 1 ）土壤矿物质的矿物组成

（ 2 ）土壤机械组成 土壤是由不同粒级的土壤颗粒组成。土壤粒径的大小影响着土壤对污染物的吸附和解吸能力。土壤机械组成的分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比作为标准。国际制采用三级分类法，即根据沙粒（ 0.02— 2mm ）、粉沙粒 (0.002— 0.02mm ) 和粘粒 (< 0.002mm ) 在土壤中的相对含量，将土壤分成砂土、壤土、粘壤土、粘土四大类和十二级。

5.1.1 .2 土壤有机质

土壤有机质也是土壤形成的重要基础，它与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分。 土壤有机质绝大部分集中于土壤表层。在表层(0—15或0--20cm)土壤有机质一般只占土壤干重量的0.5--3％，我国大多数土壤中有机质含量在1--5％之间。

土壤有机质主要来源： 来自各种植物的茎秆、根茬、落叶、土壤中的动物残骸以及施入土壤的有机肥料等。这些有机物质在物理、化学、生物等目素的作用下，形成一种新的性质相当稳定而复杂的有机化合物，称为土壤有机质，它主要以腐殖质为主。 腐殖质可以认为是由两种主要类型的物质(或基团)组成的。 第一类属于未完全分解的植物和动物残骸，包括含氮和不含氮的有机物； 第二类为腐殖质。腐殖质是具有多种功能团、芳香族结构及酸性的高分子化合物，其呈黑色或暗棕色胶体状，主要含有胡敏醒和富里酸。胡敏酸是两性有机

2+2+2+3+3+

胶体，通常情况带负电荷，在土壤中可吸附重金属如Mn、Cd、Hg、Fe、A1等离子。 土壤有机质能改善土壤的物理、化学和生物学性状。腐殖质作为土壤有机胶体来说，具有吸收性能、土壤缓冲性能以及与土壤重金属的络合性能等，这些性能对土壤结构、土壤性质和土壤质量都有重大影响。

腐殖质的相关作用： * 对重金属的吸附、络合、离子交换等作用，可使土壤中某些重

2+2+2+2+

金属沉积。据报导，腐殖质熊强烈地吸附土壤中H8、Cu、Pb、Sa等离于。 * 腐殖质对有机磷和有机氯等农药有极强的吸附作用。剖析土壤对农药的吸附作用得知，它可降低农药的蒸发量，减少农药被水淋洗渗入地下量，从而减少了对大气和水源的污染。 在一定条件下，土壤还具有净化解毒作用。但这种净化作用是极不稳定的。 5.1.1 .3 土壤水和空气

土壤水的概念：是土壤中各种形态水分的总称，为土壤的重要组成部分。它对土壤中物质的转化过程和土壤形成过程起着决定作用。 土壤水非指纯水而言，而实际是含有复杂溶质的稀溶液，因此，通常将士壤水及其所含溶质称为土壤溶液。 土壤溶液是植物生长所需水分和养分的主要供给源。 土壤水的来源有大气降水、降雪和地表径流，若地下水位接近地表面(约2 - 3m)，则地下水亦是上壤水来源之一。 土壤空气是存在于土壤中气体的总称。它是土壤的重要组成之一。土壤空气存在于未被土壤水分占据的土壤空隙中。 土 壤空气组成与土壤本身特性相关，也与季节、土壤水分、土壤深度条件相关，如在排水良好的土壤中，土壤空气主要来源于大气，其组分与大气基本相同，以氮、氧 和二氧化碳为主，而在排水不良的土壤中氧含量下降，二氧化碳含量增加。土壤空气含氧量比大气少，而二氧化碳含量高于大气。 土壤空气中还含有经土壤生物化学作用所产生的特殊气体如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物等。此外，土壤空气中也经常含有大气中的污染物质

5.1.2 土壤的基本性质 (参见多媒体課件) 5.1.3 土壤污染源 (参见多媒体課件) 5.1.4 土壤污染的特点 (参见多媒体課件)

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5.2 土壤环境质量监测方案

一、监测目的

1. 土壤质量现状监测

监测土壤质量标准要求测定的项目，判断土壤是否被污染及污染水平，并预测其发展变化趋势。

2. 土壤污染事故监测

调查分析引起土壤污染的主要污染物，确定污染的来源、范围和程度，为行政主管部门采取对策提供科学依据。

3. 污染物土地处理的动态监测

在进行污水、污泥土地利用、固体废弃物的土地处理过程中，对残留的污染物进行定点长期动态监测，既能充分利用土地的净化能力，又可防止土壤污染。 4. 土壤背景值调查

通过分析测定土壤中某些元素的含量，确定这些元素的背景值水平和变化。 二、资料的收集

三、监测项目

四、采样点的布设 (一) 布设原则 (二) 采样点数量 根据监测目的、区域范围大小及其环境状况等因素确定。一般每个采样单元最少设3个采样点。

(三) 采样点布设方法 1.对角线布点法

适用于面积较小、地势平坦的污水灌溉或污染河水灌溉的田块。 2. 梅花形布点法

适用于面积较小、地势平坦、土壤物质和污染程度较均匀的地块。

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3. 棋盘式布点法

适用于中等面积、地势平坦、地形完整开阔的地块，一般设10个以上分点。该法也适用于受固体废物污染的土壤，应设20个以上分点。 4. 蛇形布点法

适用于面积较大、地势不很平坦、土壤不够均匀的田块。 5. 放射状布点法

适用于大气污染型土壤。 6. 网格布点法

适用于地形平缓的地块。农用化学物质污染型土壤、土壤背景值调查常用这种方法。 对于综合污染型土壤，还可以采用两种以上布点方法相结合的方法。 五、监测方法

包括土壤样品预处理方法和分析测定方法。

分析测定常用原子吸收分光光度法、分光光度法、原子荧光法、气相色谱法、电化学分析法及化学分析法等。

选择分析方法的原则： 第一，标准方法；

第二，权威部门规定或推荐的方法; 第三，自选等效方法。 六、土壤监测质量控制

包括实验用分析仪器、量器、试剂、标准物质及监测人员基本素质的质量保证，实验室内部质量控制，实验室间质量控制，监测结果的数据处理要求等。 七、农田土壤环境质量评价 (一) 评价参数 (二) 评价方法

以单项污染指数为主。当区域内土壤质量作为一个整体与外区域土壤质量比较时，或一个区域内土壤质量在不同历史阶段比较时，应用综合污染指数评价。

5.3土壤样品的采集与加工管理

土壤样品的采集和处理是土壤分析工作的一个重要环节，采集有代表性的样品，是测定结果能如实反映土壤环境状况的先决条件。实验室工作者只能对来样的分析结果负责，如果送来的样品不符合要求，那么任何精密仪器和熟练的分析技术都将毫无意义。因此，分析结果能否说明问题，关键在于样品的采集和处理。 一、土壤样品的采集

(一) 土壤样品的类型、采样深度及采样量 1. 混合样品

一般了解土壤污染状况时采集混合样品：将一个采样单元内各采样分点采集的土样混合均匀制成。

对种植一般农作物的耕地，只需采集0～20 cm耕作层土壤； 对于种植果林类农作物的耕地，采集0～60cm 耕作层土壤。 2. 剖面样品

了解土壤污染深度时采集剖面样品：按土壤剖面层次分层采样。

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 剖面规格一般为长1.5m、宽0.8m、深1.0m，每个剖面采集A、B、C三层土样。过

渡层（AB、BC）一般不采样。

 当地下水位较高时，挖至地下水出露时止。现场记录实际采样深度，如0～20、50～

65、80～100cm。

 在各层次典型中心部位自下而上采样，切忌混淆层次、混合采样。  在山地土壤土层薄的地区，B层发育不完整时，只采A、C层样。

 干旱地区剖面发育不完整的土壤，采集表层（0～20cm）、中土层（50cm）和底土层

（100cm）附近的样品。

（二）采样时间和频率

一般土壤在农作物收获期采样测定，必测项目一年测定一次，其他项目3～5年测定一次。

（三）采样量及注意事项

（1）填写土壤样品标签、采样记录、样品登记表。1份放入样品袋内，1份扎在袋口。

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（2）测定重金属的样品，尽量用竹铲、竹片直接采集样品。 二、样品加工与管理 (一) 样品加工处理

 制成满足分析要求的土壤样品；

 测定不稳定的项目用新鲜土样（如游离挥发酚、NH3-N、NO3－-N、Fe2+）;  测定多数稳定项目用风干土样。

程序是：风干 磨细 过筛 混合 分装

1. 土样的风干

① 采集的土壤样品应立即倒在塑料薄膜上或瓷盘内进行风干。

② 当达半干状态时把土块压碎，铺成薄层，经常翻动，在阴凉处使其慢慢风干，切忌阳光直接曝晒。

③样品风干处应防止酸、碱等气体及灰尘的污染。 2. 磨碎与过筛

取风干样品100-200g，放在木板上用圆木棍辗碎，根据分析项目的不同，选择合适的筛子过筛，将土样储于广口瓶内。 (二) 样品管理

建立严格的管理制度和岗位责任制，按照规定的方法和程序工作，认真按要求做好各项记录。

风干土样存于阴凉、干燥、的样品库内；新鲜土壤样品，放在玻璃瓶中，置于低于4℃的冰箱内存放，保存半个月。

第四节 土壤样品的预处理

土壤样品组分复杂，污染组分含量低，并且处于固体状态。 在测定之前一般需要通过预处理，使样品成为液体状态和将欲测组分转变为适合测定方法要求的形态、浓度，以及消除共存组分的干扰。

土壤样品预处理方法主要由分解法和提取法，根据测定项目不同，选择不同的预处理方法。

一、土壤样品分解方法

目的：破坏土壤的矿物晶格和有机质，使待测元素进入试样溶液中。 (一) 酸分解法

称消解法，是测定土壤中重金属常选用的方法。常用混合酸消解体系，必要时加入氧化剂或还原剂加速消解反应。 (二) 碱熔分解法

将土壤样品与碱混合，在高温下熔融，使样品分解。 (三) 高压釜密闭分解法

将用水润湿、加入混合酸并摇匀的土样放入密封的聚四氟乙烯坩埚内，置于耐压的不锈钢套筒中，放在烘箱内加热（一般不超过180℃）分解。 (四) 微波炉加热分解法

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将土壤样品和混合酸放入聚四氟乙烯容器中，置于微波炉内加热使试样分解的方法。 二、土壤样品提取方法

测定土壤中的有机污染物、受热后不稳定的组分，以及进行组分形态分析时，需要采用提取方法。提取溶剂常用有机溶剂、水和酸。 (一)有机污染物的提取

测定土壤中的有机污染物，一般用新鲜土样。称取适量土样放入锥形瓶中，放在振荡器上，用振荡提取法提取。对于农药、苯并（a）芘等含量低的污染物，常用索氏提取器提取法。

(二)无机污染物的提取

土壤中易溶无机物组分、有效态组分可用酸或水浸取。 三、净化（分离）和浓缩

消除干扰、浓缩待测成分常用净化方法有层析法、蒸馏法等； 浓缩方法有K-D浓缩器法、蒸发法等。

第五节 土壤污染物的测定

一、含水量

样品在105 ℃烘干、称重、计算。 二、pH值：玻璃电极法

测定要点：称取通过1 mm孔径筛的土样10 g于烧杯中，加无二氧化碳蒸馏水25 mL，轻轻摇动后用电磁搅拌器搅拌1 min，使水和土充分混合均匀，放置30 min，用pH计测量上部浑浊液的pH值。

干扰因素：土粒的粗细及水、土比例均对pH值有影响。一般酸性土壤的水土比保持5∶1～1∶1；碱性土壤水土比以1∶1或2.5∶1为宜，水土比增加，测得pH值偏高。 三、可溶性盐分

用一定量的水从一定量土壤中经一定时间浸提出来的水溶性盐分； 测定方法有重量法、比重计法、电导法、阴阳离子总和计算法等。 四、金属化合物

土壤中金属化合物的测定方法与《水和废水监测》中金属化合物的测定方法基本相同，仅在预处理方法和测量条件方面有差异。测定程序一般为：

五、有机化合物测定 (一) 六六六和滴滴涕

广泛使用气相色谱法。

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土样中有机物萃取 色谱法测定（ECD检测器） 1. 方法原理

用丙酮-石油醚提取土壤样品中的六六六和滴滴涕，经硫酸净化处理后，用带电子捕获检测器的气相色谱仪测定。根据色谱峰进行两种物质异构体的定性分析；根据峰高(或峰面积)进行各组分的定量分析。 2. 仪器及条件

主要仪器是:带电子捕获检测器的气相色谱仪；全玻璃进样器；长1.8～2.0m，内径2～3mm螺旋状硬质玻璃填充柱。

色谱条件：固定液：1.5%OV-17(甲基硅酮) +1.95%QF-1(氟代烷基硅氧烷聚合物)；80～100目Chromosorb W AW-DMCS担体；气化室温度：220℃；柱温：195℃；载气(N2)流速：40～70mL/min。 3. 测定要点

(1)样品预处理：准确称取20g土样，先用石油醚-丙酮(1:1)于索氏提取器中提取，再用浓硫酸和无水硫酸钠净化。

(2)定性和定量分析：用色谱纯α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、p,p´-DDE、o,p´-DDT、 p,p´- DDD、 p,p´- DDT和异辛烷、石油醚配制标准工作溶液；分别吸取标液和样品试液近样，记录标液和样品色谱图，根据保留时间定性、峰高(或峰面积)定量。用外标法计算土壤样品中农药含量。 (二) 苯并(a)芘的测定

测定方法有：

紫外分光光度法、荧光分光光度法、高效液相色谱法等。

紫外分光光度法适于苯并(a)芘含量>5μg/kg的土壤，如苯并(a)芘含量<5 μg/kg，则用荧光分光光度法。

高效液相色谱法测定要点：

土壤样品于索氏提器内用环己烷提取苯并(a)芘； 提取液注入高效液相色谱仪测定。

第6章 环境污染生物监测

1.教学目的

①环境污染生物监测的目的；

②污染物在生物体内的分布的途径；

③生物样品的采集和制备、生物样品的预处理方法标准方法；

污染物样品的测定方法，标准分析方法；生态监测目的和方法 2.教学重、难点

①环境污染生物监测的目的和方法； ②污染物在生物体内的分布的途径； 生态监测目的和方法 3.教学方法、手段

课内安排3个学时，以理论教学为主，多媒体课件教学。 4.必读教材和参考书页码

教材：296-346；多媒体课件

6.1 水环境污染生物监测

水环境中存在着大量的水生生物群落，各类水生生物之间及水生生物与其赖以生存的环

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境之间存在着互相依存又互相制约的密切关系。当水体受到污染而使水环境条件改变时，各种不同的水生生物由于对环境的要求和适应能力不同而产生不同的反应，因此可用水生生物来了解和判断水体污染的类型、程度。生物监测是采用物理、化学方法，通过对生物体所含环境污染物的分析，对环境质量进行监测。其与大气污染监测、水体污染监测、土壤污染监测相比，最大的差异在于分析对象的特殊性。

6.1.1对水环境进行生物监测的目的、样品采集和监测项目 了解污染对水生生物的危害状况，判别和测定水体污染的类型和程度，为制定控制污染措施，使水环境生态系统保持平衡提供依据

采样断面和采样点的布设原则： 断面要有代表性；尽可能与化学监测断面相一致； 考虑水环境的整体性、监测工作连续性和经济性 6.1.2生物监测主要方法

一、生物群落监测方法(参见多媒体课件) 二、生物测试法(参见多媒体课件) 三、细菌学检验法(参见多媒体课件) 生物群落法

（1）指示生物：生物群落中生活着各种水生生物，如浮游生物、着生生物、底栖动物、鱼类和细菌等。由于它们的群落结构、种类和数量的变化能反映水质状况，故称之为指示生物。 （2） 监测方法 1.污水生物系统法

该方法将受有机物污染的河流按其污染程度和自净过程划分为几个互相连续的污染带，每一带生存着各自独特的生物（指示生物），据此评价水质状况。

如根据河流的污染程度，通常将其分为四个污染带，即多污带、α-中污带β-中污带和寡污带。各污染带水体内存在着特有的生物种群。 2.生物指数法

是指运用数学公式反映生物种群或群落结构的变化，以评价环境质量的数值。

贝克生物指数（BI）= 2nA + nB BI=0时，属严重污染区域，BI=1-6时，为中等有机物污染区域，BI=10-40时，为清洁水区。 细菌学检验法

水的细菌学检验，特别是肠道细菌的检验，在卫生学上具有重要意义。实际工作中，常以检验细菌总数，特别是检验作为粪便污染的指示细菌，来间接判断水的卫生学质量。 水样的采集 :严格按无菌操作要求进行，防止在运输过程中被污染，并应迅速进行检验。 细菌总数的测定

细菌总数是指1mL水样在营养琼脂培养基中，于37℃经24小时培养后，所生长的细菌菌落的总数。它是判断饮用水、水源水、地表水等污染程度的标志。

其操作过程如下：1）灭菌 ；2）制备营养琼脂培养基 ；3）培养（二份平行样，一份空白） ；4）菌落计数。 总大肠菌群的测定

总大肠菌群是指那些能在35℃、48小时之内使乳糖发酵产酸、产气、需氧及兼性厌氧的、革兰氏阴性的无芽孢杆菌，以每升水样中所含有的大肠菌群的数目来表示。

总大肠菌群的检验方法富有发酵法和滤膜法。发酵法可用于各种水样（包括底泥），但操作繁琐，费时间。滤膜法操作简便、快速，但不适用于浑浊水样。

第二节 空气污染生物监测

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大气污染的生物监测是利用生物对存在于大气中的污染物的反应，监测有害气体的成分和含量，以确定大气的环境质量水平。 一、利用植物监测

（一）指示植物及其受害症状

指示植物是指受到污染物的作用后能较敏感和快速地产生明显反应的植物，可以选择草本植物、木本植物及地衣、苔藓等。

空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔隙进入植物体内，侵袭细胞组织，并发生一系列生化反应，从而使植物组织遭受破坏，呈现受害症状。

症状共同特点：叶绿素被破坏、细胞组织脱水，进而发生叶面失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或灰白色）的斑点，叶片脱落，甚至全株枯死等异常现象 1. 二氧化硫指示植物 2. 氮氧化物指示植物 3. 氟化物指示植物

4. 光化学氧化物指示植物

5. 持久性有机污染物（POPs）的指示植物

POPs，Persistent Organic Pollutants的缩写,中文名称为“持久性有机污染物”,它是一类具有环境持久性、生物累积性、长距离迁移能力和高生物毒性的特殊污染物。 持久性有机污染物具有以下特性： 具有毒性;

能在环境中持久地存在; 能在生物体内积累;

能通过大气输送至很长距离之外;

对于接近或远离污染源的环境质量和人体健康会产生不利的影响。 6. 乙烯的指示植物 （二）监测方法

1、栽培指示植物监测法

先将指示植物在没有污染的环境中盆栽或地栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点观察它们的受害症状和程度。 2、植物群落监测法

该方法是利用监测区域植物群落受到污染后，各种植物的反应来评价空气污染状况。先通过调查和试验，确定群落中不同种植物对污染物的抗性等级，将其分为敏感、抗性中等和抗性强三类，出现受害正在后，分别对应三级污染：轻度、中毒、严重污染。 3、其他监测法

剖析树木的年轮：在气候正常、未曾遭受污染的年份树木的年轮宽，而空气污染严重或气候条件恶劣的年份树木的年轮窄。

用x射线法对年轮材质进行测定：污染严重的年份年轮木质比重小，正常年份的年轮木质比重大。

指示植物一些生理生化指标的变化：如光合作用、叶绿素、体内酶的活性、细胞染色体等指标的变化。

通过测定植物体内吸收积累的一些污染物含量，也可以评价空气污染物的种类和污染水平。

二、利用动物监测

在一个区域内，利用动物种群数量的变化，特别是对污染物敏感动物种群数量的变化，也可以监测该区域空气污染状况。

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（一）利用动物个体的异常反应 （二）利用动物种群数量的变化 三、利用微生物监测

空气不是微生物生长繁殖的天然环境，没有固定的微生物种群，它主要通过土壤尘埃、水滴、人和动物体表的干燥脱落物、呼吸道的排泄物等方式带入空气中。

空气微生物是空气污染的重要因子，它与气溶胶、颗粒物等媒体一起散布并污染环境、左右疾病发生与传播，监测空气微生物状况是掌握其活动和作用的必要前提。

空气中微生物的数量随着人群和车辆流动的增加而增多，繁华的街道微生物数量最多，其次是交通路口，居民小区；郊区公园和农村空气中细菌最少。

第三节 土壤污染生物监测

一、土壤污染的植物监测

土壤受到污染后，植物对污染物产生的反应主要表现为：叶片上出现伤斑；生理代谢异常，如蒸腾率降低、呼吸作用加强、生长发育受阻；植物化学成分改变等。

土壤监测的指示植物有：小大蕨等可指示铜污染；细小糠穗、狐茅、紫狐茅、黄花草、酸模、长叶车前以及多种紫云英、紫堇、遏蓝菜等可指示锌污染；地衣可指示砷污染； 酸性土壤指示植物：芒箕骨、映日红、铺地蜈蚣等； 石灰性土壤指示植物：蜈蚣草、柏木等； 碱性土壤指示植物：碱蓬、剪刀股等。 二、土壤污染的动物监测

在重金属污染的土壤中动物种类、数量随环境污染程度的增加而逐渐减少，并且与重金属的浓度具有显著的负相关。通过对土壤动物群落结构、生态分布和污染指示种的系统研究，可监测土壤污染的程度。

蚯蚓是土壤中生物量最大的动物类群之一。在污染土壤导致蚯蚓在密度和群落结构上发生明显的变化。研究表明，蚯蚓体内镉的浓度与土壤中的镉的浓度具有显著的相关性，对农药、铅等污染物也有较高的敏感性，因此，蚯蚓通常被视为土壤动物区系的代表类群而被用于指示、监测土壤污染。

土壤原生动物可作为土壤污染的指示生物。

线虫是土壤中最为丰富的无脊椎动物，在土壤生态系统腐屑食物网中占有重要地位。它具有形态的特殊性，食物的专一性，分离鉴定相对简单，以及对环境的各种变化包括污染的胁迫效应能做出比较迅速的反应等特点，可将线虫作为土壤污染效应研究的生物指标。 甲螨是蜱螨类中的优势类群，在土壤中数量多、密度大、极易采得。当土壤环境发生变化时，它们的种类和数量会发生变化，可以利用甲螨类监测土壤污染。 三、土壤污染的微生物监测

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土壤是微生物生活最适宜的环境，土壤受到污染后，其中的微生物群落结构及其功能就会发生改变。通过测定污染物进入土壤前后的微生物种类、数量、生长状况及生理生化变化等特征就可监测土壤受污染的程度。

第四节 生物污染监测

生物污染监测就是应用各种检测手段测定生物体内的有害物质，及时掌握被污染的程度，以便采取措施，改善生物生存环境，保证生物食品的安全。

生物污染监测的步骤： 生物样品的采集 生物样品制备 预处理

污染物的测定

一、生物对污染物的吸收及在体内分布

污染物进入生物体内的途径主要有表面粘附（附着）、生物吸收和生物积累三种形式。 1、表面附着

表面附着是指污染物附着在生物体表面的现象。 2、生物吸收

大气、水体和土壤中的污染物，可经生物体各器官的主动吸收和被动吸收进入生物体。 3、生物积累

污染物可以通过生物代谢进入微生物体内而被浓缩；还可以通过生物的食物链进行传递和富集。

(一) 植物对污染物的吸收及在体内分布

空气中的气态和颗粒态的污染物主要通过粘附、叶片气孔或茎部皮孔侵入方式进入植物体内。

气态污染物如氟化物，主要通过植物叶面上的气孔进入叶肉组织，使叶尖和叶缘组织坏死。

土壤或水体中的污染物主要通过植物的根系吸收进入植物体内，其吸收量与污染物的含量、土壤类型及植物品种等因素有关。

在植物体内的分布：分布规律与吸收途径、植物品种、污染物性质及其作用时间等有关。 (1) 从土壤和水中吸收的污染物，在植物体内分布的一般规律为：根＞茎＞叶＞穗＞壳＞种子；

(2)从空气中吸收污染物的植物，一般叶部残留量最大；

(3)植物体内污染物的残留情况也与污染区的性质及残留部位有关。 （二）动物对污染物的吸收及在体内分布

污染物一般通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入动物体内;

空气中的气态污染物、粉尘从鼻、咽、腔进入气管，有的可到达肺部； 水和土壤中的污染物质主要通过饮用水和食物摄入，经消化道被吸收; 污染物在动物体内分布规律 大体有以下五种分布规律：

(1) 能溶解于体液的物质，如钠、钾、锂、氟、氯、溴等离子，在体内分布比较均匀。 (2) 镧、锑、钍等三价和四价阳离子，水解后生成胶体，主要蓄积于肝或其他网状内皮系统。

(3) 与骨骼亲和性较强的物质，如铅、钙、钡、锶、镭、铍等二价阳离子在骨骼中含量较高。

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(4) 对某一种器官具有特殊亲和性的物质，则在该种器官中蓄积较多。如碘对甲状腺，汞、铀对肾脏有特殊亲和性。

(5) 脂溶性物质，如有机氯化合物（六六六、DDT等），易蓄积于动物体内的脂肪中。 二、生物样品的采集和制备 (一) 植物样品的采集和制备

1. 植物样品的采集

(1) 对样品的要求：采集的植物样品要具有代表性、典型性和适时性。 (2) 布点方法：在划分好的采样小区内，常采用梅花形布点法或交叉间隔布点法确定代表性的植株。

(3) 采样方法：在每个采样小区内的采样点上分别采集5～10处植株的根、茎、叶、果实等，将同部位样混合，组成一个混合样；采集样品量要能满足需要，一般经制备后，至少有20～50g干重样品。

(4) 样品的保存：样品带回实验室后，如测定新鲜样品，应立即处理和分析。当天不能分析完的样品，暂时放于冰箱中保存，其保存时间的长短，视污染物的性质及在生物体内的转化特点和分析测定要求而定。如果测定干样品，则将鲜样放在干燥通风处晾干或于鼓风干燥箱中烘干。

2. 植物样品的制备

(1) 鲜样的制备：测定植物内容易挥发、转化或降解的污染物质、营养成分，以及多汁的瓜、果、蔬菜样品，应制备成新鲜样品。

样品洗净→晾干或拭干→捣碎机捣碎制浆或研体研磨 (2) 干样的制备：分析稳定的污染物，一般用风干样品

风干或烘干→磨碎→过筛→保存 3. 分析结果表示方法 常以干重为基础表示（mg/kg），但含水量高的蔬菜、水果等，以鲜重表示计算结果为好。 (二) 动物样品的采集和制备

动物的尿液、血液、唾液、胃液、乳液、粪便、毛发、指甲、骨骼和组织等均可作为检验样品。

1.尿液中的排泄物一般早晨浓度较高，测定结果为收集时间内尿液中污染物的平均含量。

2.血液中有害物质的浓度可反映近期接触污染物质的水平，并与其吸收量呈正相关。 3.蓄积在毛发和指甲中的污染物质（如砷、锰、有机汞等）残留时间较长，即使已脱离与污染物接触或停止摄入污染食物，血液和尿液中污染物含量已下降，而毛发或指甲中仍容易检出。

4．组织和脏器

采用动物的组织和脏器作为检验样品，采集组织和脏器样品后，应放在组织捣碎机中捣碎、混匀，制成浆状鲜样备用。

5．水产食品

水产品如鱼、虾、贝类等是人们常吃的食物，其中的污染物可通过食物链进入人体，对人体产生不良影响。

样品从监测区域内水产品产地或最初集中地采集。所采品种尽可能齐全，以较客观地反映水产食品的被污染水平。

从对人体的直接影响考虑，一般只取水产品的可食部分进行检测。 三、生物样品的预处理

常用方法包括样品的分解和各种分离富集方法。

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1.提取方法：应根据样品的特点、待测组分的性质、存在形态和数量、以及分析方法等因素选择，常用方法有：

1）振荡提取法 2）组织捣碎提取法

3）脂肪提取器提取 4）直接球磨提取法 提取剂的选择：

提取剂应根据欲测有机污染物的性质和存在形式，利用“相似相溶”原理来选择，其沸点在45—80℃之间为宜。

沸点太低，容易挥发；沸点太高，会使易挥发或热稳定性差的污染物损失。因为生物样品中有机污染物一般含量都很低，故要求提取剂的纯度高。此外，还应考虑提取剂的毒性、价格、是否有利于下一步分离或测定等因素。

2.分离方法

用提取剂从生物样品中提取欲测组分的同时，不可避免的会将其他相关组分提取出来，因此，在测定之前，还必须将上述杂质分离出去。常用的分离方法有：

液－液萃取法、蒸馏法、层析法、磺化法、皂化法、气提法、液上空间法、低温冷冻法 3.浓缩与富集

当生物样品的提取液经过分离净化后，其中的污染物浓度往往仍达不到分析方法的要求，需要进行浓缩和富集，常用方法有：蒸馏或减压蒸馏法、K-D浓缩器浓缩法、蒸发法等 四、污染物的测定

测定方法主要有分光光度法、原子吸收光谱法、荧光分光光度法、色谱法、质谱法和联机法等。

(一) 粮食作物中有害金属元素测定---湿法消解或干法灰化-----原子吸收光谱法或分光光度法

(二) 水果、蔬菜和谷类中有机磷农药测定---萃取 、浓缩 --火焰光度检测器

(三) 鱼组织中有机汞和无机汞测定---巯基棉富集-冷原子吸收法或气相色谱法测定甲基汞

第五节 生态监测

一、生态监测的定义

生态监测是一种综合技术，是通过地面固定的监测站或流动观察队、航天摄影及太空轨道卫星获取包括环境、生物、经济和社会等多方面数据的技术。

生态监测就是运用可比的方法，在时间或空间对一定区域范围内的生态系统或生态组合体的类型、结构和功能及其组成要素进行系统的测定和观察的过程。

生态监测是一种涉及学科多、综合性强和更复杂的监测技术。 生态监测不同于环境监测。生态监测是指预先制定的计划和用可比的方法，在一个区域范围内对各生态系统变化情况以及每个生态系统内一个或多个环境要素或指标进行连续观测的过程。

生态监测是一个动态的连续观察、测试的过程，少则一个或几个生态变化周期，多则几十个、几百个生态变化周期。在时空上少则几年，多则几十年或更长一段时间。 二、生态监测的类型及内容

(一) 宏观生态监测

宏观生态监测是对区域范围内生态系统的组合方式、镶嵌特征、动态变化和空间分布格局等及其在人类活动影响下的变化进行观察和测定。

宏观监测的地域等级至少应在区域生态范围之内，最大可扩展到全球一级。其监测手段主要依赖于遥感技术和地理信息系统。

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(二) 微观生态监测 微观生态监测是用物理、化学和生物方法对某一特定生态系统或生态系统聚合体的结构和功能特征及其在人类活动影响下的变化进行监测。

这项工作要以大量的野外生态监测站为基础，每个监测站的地域等级最大可包括由几个生态系统组成的景观生态区，最小也应代表单一的生态类型。

按照微观生态监测内容，可分为： 1. 干扰性生态监测 2. 污染性生态监测 3. 治理性生态监测 三、生态监测的任务和特点

(一)生态监测的任务

对生态系统现状以及因人类活动所引起的重要生态问题进行动态监测；

对人类的资源开发和环境污染物对生态系统的组成、结构和功能的影响进行监测,从而寻求符合我国国情的资源开发治理模式及途径；

对破坏的生态系统在人类的治理过程中生态平衡恢复过程的监测；

通过监测数据的集积，研究各种生态问题的变化规律及发展趋势，建立数学模型，为预测预报和影响评价打下基础；

为政府部门制定有关环境法规，进行有关决策提供科学依据；

支持国际上一些重要的生态研究及监测计划，加入国际生态监测网络。 (二)生态监测的特点

综合性 长期性 复杂性 分散性

(三) 生态监测的发展及我国生态监测现状 我国优先监测的生态项目

(1)全球气候变暖引起的生态系统或动植物区系位移； (2)珍稀、濒危动植物种的分布及其栖息地； (3)水土流失面积及其时空分布和对环境影响； (4)沙漠化面积及其时空分布和对环境影响；

(5)草场沙化退化面积及其时空分布和对环境影响；

(6)人类活动对陆地生态系统（森林、草原、农田、荒漠等）结构和功能的影响； (7)水环境污染对水体生态系统（湖泊、水库、河流和海洋等）结构和功能的影响； (8)主要环境污染物（农药、化肥、有机污染物和重金属）在土壤-植物-水体系统中的迁移和转化；

(9)水土流失地、沙漠化地及草原退化地优化治理模式的生态平衡恢复过程； (10)各生态系统中微量气体的释放通量与吸收情况。 四、生态监测方案及技术路线 (一)生态监测方案制订及实施程序 (二) 生态监测平台和生态监测站

生态监测平台是宏观生态监测的工作基础，它以遥感技术作支持，并具备容量足够大的计算机和宇航信息处理装置。

生态监测站是微观生态监测工作的基础，它以完整的室内外分析、观测仪器作支持，并具备计算机等信息处理系统。

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(三) 生态监测频率

一般全国范围的生态环境质量监测和评价应1～2 年进行一次； 重点区域的生态环境质量监测每年1～2 次； 专项目的的监测，如监测沙尘天气和近岸海域的赤潮监测要每天一次或每天数次，甚至采取连续自动监测的方式。 五、生态监测指标体系

生态监测指标体系主要指一系列能敏感清晰反映生态系统基本特征及生态环境变化趋势的并相互印证的项目。

(一) 生态监测指标确定原则

①应充分考虑指标的代表性、综合性及可操作性； ②同种生态系统的监测必须按统一的指标体系进行； ③各监测站可依监测项目的特殊性增加特定指标；

④指标体系应能反映生态系统的各个层次和主要的生态环境问题，并应以结构和功能指标为主；

⑤宏观监测可选定相应的数量指标和强度指标。微观生态监测指标应包括生态系统的各个组分。

(二) 生态监测指标及其质量评价 1、宏观生态监测指标的选择

一级指标应选为：优劣度、稳定度或脆弱度；

二级指标应选为：植被覆盖指数、生物丰度指数、土地退化指数、污染负荷指数、水网密度指数等。

2、不同类型生态站（各类生态子系统）监测指标的选择 六、生态指标监测方法

根据各类生态系统监测指标内容，所用监测方法分为水文、气象参数观测法，理化参数测定法，生物调查和生物测定法等不同类型，可分别选用相应规范化方法测定；

如无规范化方法，可从相关内容的监测资料中选择适宜的方法测定。 七、生态监测技术

(一)地面监测方法 人徒步或车、船等交通工具按规定的路线进行定期测量和收集数据。地面监测可以对空中和卫星监测进行校核。

地面测量采样线一般沿着现存的地貌，如小路、家畜和野兽行走的小道。

收集数据，包括植物物候现象、高度、物种、物种密度、草地覆盖以及生长阶段、密度和木本 物种的覆盖；观察动物活动、生长、生殖、粪便及食物残余物等。

（二） 空中监测 （三） 卫星监测

卫星监测最大的优点是覆盖面广，可以获得人工难以到达的高山、丛林资料；由于目前资料来源增加，费用相对降低。但对地面细微变化难以了解。因此地面监测、空中监测和卫星监测相互配合才能获得完整的资料。

(四) “3S”技术

遥感（RS）包括卫星遥感和航空遥感-观测范围广、获取信息量大、速度快、实用性好及动态性强等特点。

全球地位系统（GPS）全年可以满足生态环境实地调查的需要。还可用于实时定位，为遥感实况数据提供空间坐标，用于建立实况环境数据库及同时对遥感环境数据发挥校正、检核的作用。

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地理信息系统（GIS）是将各类信息数据进行集中存储、统一管理、全方位空间分析的计算机系统。可以将遥感、全球定位系统数据再加上多种地面调查数据按各种生态模型，测算各种生态指数，测报统计沙尘暴的发生、发展走向以及危害覆盖区域。

第7章 噪物理性污染监测

1.教学目的

①声音和噪声、声音的物理特性和量度、噪声的物理量和主观听觉的关系 ②噪声监测、噪声测量仪器、噪声标准 ③放射性基础知识、环境中的放射性 ④放射性辐射防护标准

⑤放射性监测、放射性测量实验室和检测仪器 2.教学重、难点

①声音的物理特性和量度

②噪声的物理量和主观听觉的关系 ③噪声标准、噪声监测；

④环境中的放射性、放射性辐射防护标准、.放射性监测 3.教学方法、手段

课内安排5个学时，不包括实验教学的6个学时，以理论教学为主，多媒体课件教学。 4.必读教材和参考书页码

教材：347-397； 多媒体课件

第一节 噪声污染监测

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声音的物理特性和量度、噪声的物理量和主观听觉的关系、噪声标准，城市环境噪声、工业企业噪声监测方案、监测方法；

在工业生产过程中，噪声污染和水污染、空气污染、固体废物污染等一样是当代主要的环境污染之一。但噪声与后者不同，它是物理污染(或称能量 污染)。一般情况下它并不致命，且与声源同时产生同时消失，噪声源分布很广，较难集中处理。由于噪声渗透到人们生产和生活的各个领域，且能够直接感觉到它 的干扰，不象物质污染那样只有产生后果才受到注意，所以噪声往往是受到抱怨和控告最多的环境污染。 一、声音和噪声

（一）声音和噪声的概念

声音的本质是波动。声音是物体的震动以波的形式在弹性介质中进行传播的一种物理现象。频率在20-20000Hz范围。 广义上来讲，人们生活和工作所不需要的声音叫噪声，从物理现象判断，一切无规律的或随机的声信号叫噪声； 有序声： 乐声；无序声： 噪声。 声音的传媒介质有空气、水和固体；它们分别称为空气声、水声和固体声等。噪声监测主要讨论空气声。 （二）噪声污染的特点

感觉污染； 物理污染； 有限污染； 噪声是一种感觉污染； 不带来化学污染物质，只是由于声能——人耳朵——危害； 噪声的分布广泛而分散，噪声污染的影响范围是有限的，传播不远；能量衰减； 噪声产生的污染没有后效作用，声源停止，噪声消失，无积累现象，不留痕迹。 转为空气分子无规则运动热能。 （三）噪声来源

环境噪声的来源有四种： 一是交通噪声，包括汽车、火车和飞机等所产生的噪声； 二是工厂噪声，如鼓风机、汽轮机，织布机和冲床等所产生的噪声； 三是建筑施工噪声，象打桩机、挖土机和混凝土搅拌机等发出的声音； 四是社会生活噪声，例如，高音喇叭，收录机等发出的过强声音。 （四）噪声危害

干扰人们的睡眠和工作，强噪声会使人听力损失。这种损失是累计性的，在强噪声下工作一天，只要噪声不是过强（ 120 分贝以上），事后只产生暂时性的听力损失，经过休息可以恢复；但如果长期在强噪声下工作，每天虽可以恢复，经过一段时间后，就会产生永久性的听力损失，过强的噪声还能杀伤人体。

① 损伤听力，造成噪声性耳聋。 90 分贝下 20 ％聋， 85 分贝下 10 ％耳聋 ②干扰睡眠，影响工作效率。 噪声会影响人的睡眠质量和数量。连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转，使人熟睡时间缩短；突然的噪声可使人惊醒。一般 40dB 连续噪声可使 10% 的人受影响， 70dB 连续噪声可使 50% 的人受影响突然的噪声 40dB 时，使 10% 的人惊醒； 60dB 时，使 70% 的人惊醒

③ 干扰语言通讯 ④ 影响人的心理变化

⑤ 诱发多种疾病 噪声→紧张→肾上腺素↑→心率↑ , 血压↑ ; 噪声→耳腔前庭→眩晕、恶心、呕吐（晕船）； 噪声→神经系统→失眠，疲劳，头晕、疼，记忆力下降。 二、声音的物理特性和量度

（一）声音的发生、频率、波长和声速

当物体在空气中振动，使周围空气发生疏、密交替变化并向外传递，且这种振动频率在20 — 20000Hz之间，人耳可以感觉，称为可听声，简称声音。 频率低于20Hz的叫次声，高于20000Hz的叫超声，它们作用到人的听觉器官时不引起声音的感觉，所以不能听到。

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声源在一秒钟内振动的次数叫频率，记作f 0 。单位为Hz。

振动一次所经历的时间叫周期，记作T，单位为s 。显然，频率和周期互为倒数，即T=1/f0

沿声波传播方向，振动一个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间的距离作波长，记为λ，单位为m。

一秒时间内声波传播的距离叫声波速度，简称声速，记作c，单位为m／s。频率、波长和声速三者的关系是：

c = f λ

声速与传播声音的媒质和温度有关。在空气中，声速(c)和温度(t)的关系可简写为：

c = 331．4 + 0.607 t

常温下，声速约为345m／s。 （二）声功率、声强和声压

(1)声功率(W) 声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为W。

(2)声强(P) 声强是指单位时间内，声波通过垂直于声波传播方向单位面积的声能

2

量。单位为W／s。

(3)声压(P) 声压是由于声波的存在而引起的压力增值。 声波是空气分子有指向、有节律的运动。声压单位为Pa。 声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化，所以压力增值是正负交替的。

通常讲的声压是取均方根值，叫有效声压，故实际上总是正值，对于球面波和平面波，声压与声强的关系是:

2

I ＝ P/ ρ* c

式中；ρ——空气密度，如以标准大气压与20c时的空气密度和声速代入，得到ρ* c = 408国际单位值，也叫瑞利。称为空气对声波的特性阻抗。 （三）分贝、声功率级、声强级和声压级

(1) 分贝 人们日常生活中遇到的声音，若以声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线性的，而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。

所谓分贝是指两个相同的物理量(例且A1和Ao)之比取以10为底的对数并乘以10(或20)。

N = 10 lgA1 / A0

分贝符号为\"dB”，它是无量纲的。在噪声测量中是很重要的参量。式中上A。是基准量(或参考量)，且是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，这对数值称为被量度量的“级”。亦即用对数标度时，所得到的是比值，它代表被量度量比基准量高出多少“级”。

(2) 声功率级

Lw = 10 lg W / W0

式中：Lw —— 声功率级(dB)； W —— 声功率(W)； W0 ——基准声功

-12

率，为10W

(3) 声强级 LI = 10 lg I / I0

2

式中: LI —— 声强级(dB) I —— m声强(W ／ m); I0 —— 基准声强，为-12210W／m

(4) 声压级

2

Lp = l0 lg P2/P0 = 20 Lg P/P0

式中：LP —— 声压级(dB)， P —— 声压(Pa)； Po —— 基准声

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压，为2*10Pa，该值是对1000Hz声音人耳刚能听到的最低声压。 （四）噪声的叠加和相减 (1)噪声的叠加

两个以上独立声源作用于某一点，产生噪声的叠加。 声能量是可以代数相加的，设两个声源的声功率分别为W1和W2 ，那么总声功率： W总 = W1 +W2。而两个声源在某点的声强为I1和I2时，叠加后的总声强I总＝I1+I2。但声压不能直接相加。

2 2

由于 I1 = P1/ PC，I2 = P2 /PC

22

故 P总 = √ P1 + P2

2LP1/10 2LP2/10

又 (Pl／P0) = 10 (P2／Po) = l0

故总声压级：

222

Lp = 10 lg ( (P1 +p2) / P0 )

Lp1/10Lp2/10

= 10 lg ( 10 + 10 )

如LP1 = L P2，即两个声源的声压级相等，则总声压级：

LP = LP1 + 10 lg2 ≈ LP1 + 3(dB)

计算说明，作用于某一点的两个声源声压级相等，其合成的总声压级比一个声源的声压级增3dB。

当声压级不相等时，按上式计算较麻烦。可以利用图表曲线值来计算。 方法是：设 LP1>LP2，以上LP1 —LP2值按图查得△LP（P352表），则总声压级LP总＝LP1 + △LP。 当L1≠ L2时，求L1+2可查分贝和增值表，求合成声压级。

表L1≠ L2时，求L1+2可查分贝和增值表 L1- L2 0 △L 3.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2.2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 0.3 5 -5

注：L1- L2=13 △L= 0.3 ；L1- L2=14 △L= 0.2 ；L1- L2=15 以上 △L= 0 。 例 两声源作用于某一点的声压级分别为LP1=96dB。LP2= 93dB。由于LP1- LP2＝3dB，查曲线得△Lp = 1.8dB，固此Lp总＝96 +1.8 =97.8dB。

由图可知，两个噪声相加，总声压级不会比其中任一个大3分贝以上，而两个声压级相差 10分贝以上时，叠加增量可忽略不计。掌握了两个声源的叠加，就可以推广到多声源的叠加，只需逐次两两叠加即可，而与叠加次序无关。

例如，有八个声源作用于一点，声压级分别为70、75、82、90、93、95、l00 dB，它们合成的总声压级可以任意次序查图7—1的曲线两两叠加而得，任选两种叠加次序叠加或者利用表进行计算。

应该指出，根据彼的叠加原理，若是两个相同频率的单频声源叠加，会产生干涉现象，即需考虑叠加点各自的相位，不过这种情况在环境噪声中几乎不会遇到。 (2)噪声的相减

噪声测量中经常碰到如何扣除背景噪声问题，这就是噪声相减的问题。通常是指噪声源的 声级比背景噪声高，但由于后者的存在使测量读数增高，需要减去背景噪声。 例 为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测得声级为104dB，当机器停止工作：测得背景噪声为100dB，求该机器噪声的实际大小。

解；由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和(Lp)，而背景噪声是l00 dB(Lp1)。 LP – LP1 ＝ 4dB，从图7—2中可查得相应之△Lp =2.2dB，因此该机器的

实际噪声声级LP2为：LP2 = LP - △LP = 101.8dB。

三、噪声的物理量和主观听觉的关系

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从噪声的定义可知：它包括客观的物理现象(声波)和主观感觉两个方面。但最后判别噪声的 是人耳。 所以确定噪声的物理量和主观听觉的关系十分重要。不过这种关系相当复杂，固为主观感觉牵涉到复杂的生理机构和心理因素。这类工作是用统计方法在实验基础上进行研究的。 （一）响度和响度级 1．响度(N) 人的听觉与声音的频率有非常密切的关系，一般来说两个声压相等而频率不相同的纯音听起来是不一样响的。 响度是入耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取决于声音的强(如声压级)，还与它的频率及波形有关。 响度的单位叫“宋”，1宋的定义为声压级为40dB，频率为1000HZ，且来自听者正前方的平面波形的强度。如果另一个声音听起来比这个大n倍，即声音的响度为宋。 2．响度级(LN)

响度级的概念也是建立在两个声音的主观比较上的。 定义1000Hz纯音声压圾的分贝值响度级的数值，任何其他频率的声音，当调节1000Hz纯音的强度使之与这声音一样响时，则这1000Hz纯音的声压级分贝值就定为这一声音的响度级值。响度级的单位叫“方”。 利用与基准声音比较的方法，可以得到入耳听觉频率范围内一系列响度相等的声压级与频率的关系曲线，即等响曲线，该曲线为国际标准化组织所采用，所以又称ISO等响曲线。

等响曲线中同一曲线上不同频率的声音，听起来感觉一样响，而声压级是不同的。 从曲线形状可知，人耳对1000 - 4000Hz的声音最敏感。 对低于或高于这一频率范围的声音，灵敏度随频率的降低或升高而下降。

例如：一个声压级为80dB的20Hz纯音，它的响度级只有20方，因为它与20dB的1000Hz纯音位于同一条曲线上，同理，与它们一样响的1万赫纯音声压级为30分贝。 3．响度与响度级的关系：

根据大量实验得到，响度级每改变10方，响度加倍或减半。

例如，响度级20方时响度为0.5宋； 响度级40方时响度为l宋； 响度级为50方时响度为2宋，以此类推。它们的关系可用下列数学式表示；

((LN-400)/10))

N = 2 或 LN = 40 + 33.2lgN

响度级的合成不能直接相加，而响度可以相加。

例如：两个不同频率而都具有60方的声音，合成后的响度级不是60 + 60＝120(方)，而是先将响度级换算成响度进行合成，然后再换算成响度级。

本例中等响曲线60方相当于响度4宋，所以两个声音响度合成为4+4＝8 (宋)， 而8宋按数学计算可知为70方，因此两个响度级为60方的声音合成后的总响度级为70方。 （二）计权声级

上面所讨论的是指纯音(或狭频带信号)的声压级和主观听觉之间的关系，但实际上声源所 发射的声音几乎都包含很广的频率范围。 为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量，有关人员在噪声测量仪器——声级计中设计了一种特殊滤波器，叫计权网络。 通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级，而叫计权声压级或计权声级，简称声级。通用的有A、B、C和D计权声级。

A、B、C和D计权声级：

A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性；

B计权声级是模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性； C计权声级模拟高强度噪声的频率特性；

D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。 计权网络是一种特殊滤波器，当含有各种频率的声波通过时，它对不同频率成分的衰减

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是不一样的。 A、B、C计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度，A衰减最多，B其次，C最少。 A、B、C、D计权的特性曲线频率特性，其中A、B，C三条曲线分别近似于40方、70方和10方三条等响曲线的倒转。 A、B、C、D 级权特性曲线特性是以1000Hz为参考计算衰减的，因此以上曲线均重合于1000Hz，后来实践证明，A计权声及表征人耳主观听觉较好，故近年来B和C计权声级较少应用。A计权声级以Lpa或LA表示，其单位用dB(A)表示。 A、B、C、D 计权特性曲线图参阅相关文献。 （三）等效连续声级、噪声污染级和昼夜等效声级

(1)等效连续声级 A计权声级能够较好地反映入耳对噪声的强度与频率的主观感觉，因此对一个连续的稳态噪声，它是一种较好的评价方法，但对一个起伏的或不连续的噪声，A计权声级就显得不合适了。 例如，交通噪声随车辆流量和种类而变化； 又如，一台机器工作时其声级是稳定的，但由于它是间歇地工作，与另一台声级相同但连续工作的机器对人的影响就不一样。 因此提出了一个用噪声能量按时间平均方法来评价噪声对人影响的问题，即等效连续声级，符号“Leq”或“LAeq·T”。

等效连续声级用一个相同时间内声能与之相等的连续稳定的A声级宋表示该段时间内的噪声的大小。

例如：有两台声级为85dB 的机器，第一台连续工作8小时，第二台间歇工作，其有效工作时间之和为4小时。显然作用于操作工人的平均能量是前者比后者大一倍，即大3dB。因此，等效 连续声级反映在声级不稳定的情况下，人实际所接受的噪声能量的大小，它是一个用来表达随时间变化的噪声的等效量。

T 0.1LPA

LAeq*T = 10 lg ［ 1/T ｜010dt］

式中：LPA —— 某时刻t的瞬时A声级如果数据符合正态分布，其累积分布在正态概率纸上为一直线，则可用下面近似公式计算：

2

LAeq*T ≈ L50 + d/60, d = L10 - L90 其中L10, L50, L90为累积百分声级，其定义是：

L10——测定时间内，10％的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均峰值。 L50——测量时间内，50％的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均值。 L90——测量时间内，90％的时间超过的噪声级，相当于噪声的背景值。 累积百分声级L10, L50和L90的计算方法有两种；

其一是在正态概率纸上画出累积分布曲线然后从图中求得； 另一种简便方法是将测定的——组数据(例如100个)，从大到小排列，第10个数即为L10,第50个数据为L50，第90个数据即为L90。

(2)噪声污染级

许多非稳态噪声的实践表明，涨落的噪声所引起人的烦恼程度比等能量的稳态噪声要大，并且与噪声暴露的变化率和平均强度有关。 试验证明，在等效连续声级的基础上加上一项表示噪声变化幅度的量，更能反映实际污染程度。用这种噪声污染级评价航空或道路的交通噪声比较恰当当。

噪声污染级(LNP)公式为：

LNP = Leq + Kσ

式中：K ——常数，对交通和飞机噪声取值2.56； σ—— 测定过程中瞬时声级的标准偏差。

2

σ = √1/(n-1)∑(LPA - LPAi)

式中；LPAi——测得第i个瞬时A声级； LPA —— 所测声级的算术平均值，即LPA ＝1/n ∑LPAi； N —— 测得总数

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对于许多重要的公共噪声，噪声污染级也可写成：

上LNP ＝ Leq + d

2

或 LNP＝L50 + ( d／60 ) + d

式中：d = L10 - L90

(3)昼夜等效声级

考虑到夜间噪声具有更大的烦扰程度，故提出一个新的评价指标——昼夜等效声级(也称日夜平均声级)，符号“Ldn”。它是表达社会噪声——昼夜间的变化情况；

昼夜等效声级表达式为：

0.1Ld 0.1(Ln + 10)

Ldn = 10 lg ［ (16*10+ 8*10) / 24］

式中：Ld ——白天的等效声级，时间是从6：00--22；00，共16个小时，

Ln——夜间的等效声级，时间是从22：oo至第二天的6：00，共8个小时。 昼间和夜间的时间，可依地区和季节不同而稍有变更。 为了表明夜间噪声对人的烦扰更大，故计算夜间等效声级这一项时应加上l0dB的计权， 为了表征噪声的物理量和主观听觉的关系，除了上述评价指标外，还有语言干扰级(SIL)， 感觉噪声级(PNL)，交通噪声指数(TN1)和噪声次数指数(NN1)等。 （四）噪声的频谱分析

一般声源所发出的声音，不会是单一频率的纯音，而是由许许多多不同频率，不同强度的纯音组合而成。将噪声的强度(声压级)按频率顺序展开， 使噪声的强度成为频率的函数，并考查其波形，叫做噪声的频率分析(或频谱分析)。研究噪声的频谱分析很重要，它能深入了解噪声声源的特性，帮助寻找主要的 噪声污染源，井为噪声控制提供依据。 频谱分析的方法是使噪声信号通过一定带宽的滤波器，通带越窄，频率展开越详细；反之通带越宽，展开越粗略。 以频率为横坐标，相应的强度(例声压级)为纵坐标作图。经过滤波后各通带对应的声压级的包络线<即轮廓)叫噪声频谱。

通过实测噪声绘制噪声频谱图。

滤波器有等带宽滤波器、等百分比带宽滤波器和等比带宽滤波器。

等带宽滤波器是指任何频段上的滤波，通带都是固定的频率间隔，即含有相等的频率数； 等百分比带宽滤波具有固定的中心频率百分数间隔，故它所含的频率数随滤波通带的频率升高而增加，例如，等百分比为3％的滤波器，100Hz的通带为100土3Hz；1000Hz的通带为1000+30Hz，而10000Hz的通带为10000±300Hz。

噪声监测中所用的滤波器是等比带宽滤波器，它是指滤波器的上、下截止频(f2和f1)之比以2为底的对数为某一常数，常用的有倍频程滤波器和1／3倍频程滤波器等。

它们的具体定义是： 1倍频程： 10 log2 f2. / f1 = 1; 1／3倍频程： log2 f2 / f1 = 1/3

n

其通式为： f2 /f1 = 2

1倍频程常简称为倍频程，在音乐上称为一个八度，是最常用的。 表7—4 列出了1倍频程滤波器最常用的中心频率值(fm)以及上、下截止频率。这是经国际标准化认定并作为各国滤波器产品的标准值。(参见多媒体課件) 中心频率(fm)的定义是：

fm = √f2·f1

四、噪声测量仪器

噪声测量仪器的测量内容有噪声的强度，主要是声场中的声压，至于声强，声功率的直接测量较麻烦，故较少直接测量；其次是测量噪声的特征，即声压的各种频率组成成

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分。

噪声测量仪器主要有；声级计、声频频谱仪、记录仪、录音机和实时分析仪器。 （一）声级计

声级计是最基本的噪声测量仪器，它是一种电子仪器，但又不同于电压表等客观电子仪表在把声信号转换成电信号时，可以模拟入耳对声波反应速度的时间特性，对高低频有不同灵敏的频率特性以及不同响度时改变频率特性的强度特性。因此，声级计是一种主观性的电子仪器。

(1)声级计的工作原理 声级计的工作原理图7—6。声压由传声器膜片接收后，将声压信号转换成电信号，经前置放大器作阻抗交换后 送到输入衰减器，由于表头指示范围一般只有20dB，而声音范围变化可高达140dB，甚至到更高，所以必须使用衰减器来衰减较强的信号。再由输入放大器 进行定量放大。放大后的信号由计权网络进行计权，它的设计是模拟人耳对不同频率有不同灵敏度的听觉响应。在计权网络处外接滤波器，这样可做频谱分析。输出 的信号由输出衰减器减到额定值，随即送到输出放大器放大使信号达到相应的功率输出，输出信号经RMS检波后(均方根检波电路)送出有效值电压，推动电表， 显示所测的声压级分贝值。 (2) 声级计的分类

声级计整机灵敏度是指在标准条件下测量1000Hz纯音所表现出的精度。根据该精度声级计可分为两类：

一类是普通声级计，它对传声器要求不太高。动态范围和频响平直范围较狭，一般不与带通滤波器相联用； 一类是精密声级计，其传声器要求频响宽，灵敏度高，长期稳定性好，且能与各种带通滤波器配合使用，放大器输出可直接和电干计录器、录音机相联接，可将噪声讯号显示或贮存起来。 如将精密声级计的传声器取下，换以输入转换器并接加速度计就成为振动计可作振动测量。 近年来有人又将声级计分为四类，即：0 型、l型、2型和3型。它们的精度分别为±0.4dB、土0.7dB、土1.0dB和上1.5dB。

仪器上有阻尼开关能反映人耳听觉动态特性，快挡“F”用于测量起伏不大的稳定噪声。 如噪声起伏超过4dB可利用慢挡“s”，有的仪器还有读取脉冲噪声的“脉冲”档。 声级计的示值表头刻度方式，通常采用由 -5(或 -10)到0，以及0到10，跨度共15(或20)dB。例如ND10为普通指针式声级计；目前广泛应用数字式声级计。 ND10声级计组成： 1. 测试传声； 2.前置级； 3.分贝拔盘；4.快慢(F、S)开关；5. 按键；6.输出插孔，7. 十10dB按钮；8. 灵敏度调节孔； （二）其他噪声测量仪器 (1)声级频谱仪

噪声测量中如需进行频谱分析，通常在精密声级配用倍频程滤波器。

根据规定需要使十档，即中心频率为31.5、63、125、 250、500、1K、2K、4K、8K、16K。

(2)录音机

有些噪声现场，由于某些原因不能当场进行分析，需要储备噪声信号，然后带回实验室分析，这就需要录音机；

测量用的录音机不同于家用录音机，其性能要求高得多。它要求频率范围： 一般为20一15000Hz，失真小(小于3％)，信噪比大(35dB以上)， 此外，还要求频响特性尽可能平直，动态范围大等。 (3)记录仪

记录仪是将测量的噪声声频信号随时间变化记录下来，从而对环境噪声作出准确评价，记录仪能将交变的声谱电信号作对数转换，整流后将噪声的峰值，均方根值(有效值)

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和平均值表示出来。 (4)实时分析仪

实时分析仪是一种数字式谱线显示仪，能把测量范围的输入信号在短时间内同时反映在一系列信号通道示屏上，通常用于较高要求的研究、测量。目前使用尚不普遍。 五、噪声标准

噪声对人的影响与声源的物理特性、暴露时间和个体差异等因素有关。

噪声标准的制订是在大量实验基础上进行统计分析的，主要考虑因素：

保护听力； 噪声对人体健康的影响； 人们对噪声的主观烦恼度和目前的经济、拄术条件等方面； 对不同的场所和时间分别加以限制。即同时考虑标准的科学性、先进性和现实性。 从保护听力而言，一般认为每天8小时长期工作在80dB以下听力不会损失，而声级分别85dB和90dB环境中工作30年，根据国际标准化 组织(1SO)的调查，耳聋的可能性分别为8%和18％。在声级70dB环境中，谈话就感到困难。而干扰睡眠和休息的噪声级阀值白天为50dB，夜间为 45dB，

环境噪声标准制订的依据是环境基本噪声。 各国大都参考ISO推荐的基数(例如睡眠为30dB)； 根据不同时间、不同地区和室内噪声受室外噪声影响的修正值以及本国具体情况来制订(见表7—4、表7—5和表7—6)。

我国城市区域环境噪声标准(GB3096—93)摘录于表7—7。 区域环境噪声标准表7—7： 表中“特殊住宅区”是指特别需要安静的住宅区； “居民、文教区”是指纯居民区和文教、机关区； “一类混合区”是指一般商业与居民混合区； “二类混合区”是指工业、商业、少量交通与居民混和区；“商业中心区”是指商业集中的繁华地区； “工业集中区”是指在一个城市或区域内规划明确确定的工业区； “交通干线道路两侧”是指车辆流量每小时100辆以上的道路两侧。

上述标准值指户外允许噪声级，测量点选在受影响的居住或工作建筑物外lm，传声器高于地面1.2m以上的噪声影响敏感处(例如窗外lm处)。 当必须在室内测量，则标准值应低于所在区域10dB(A)。

夜间频繁出现的噪声(如风机等)，其峰值不准超过标准值10dB(A)，夜间偶尔出显的噪声(如短促鸣笛声)其峰值不准超过标准值15dB(A)。

我国工业企业噪声标准见表7—8和表7—9。 由于接触噪声时间与允许声级相联系，故而定义实际噪声暴露时间(T实)除以容许暴露时间(T)之比为噪声剂量(D)： D = T实 / T0

如果噪声剂量大于1，则在场工作人员所接受的噪声已超过安全标准。 通常每天所接受的噪声往往不是某一固定声级，这时噪声剂量应按具体声级和相应的暴露时间进行计算，即：

D = T实1/T 1+T实2/T2 + T实3/T3 + T实3/T3 + …

例 某工人在车床上工作，8小时定额生产140个零件，每个零件加工2分钟，车床工作时声级为93dB(A)，试计算噪声剂量(D)，并以现有企业标准评价是否超过安全标准? 解；总暴露时间为 T = 2分钟 * 140 = 280分钟 即 4.67小时

从表7—8 可知： T = 4小时，故

D = 4.67 / 4 ≈ 1．17 结论是工作噪声环境巳超过噪声安全标准。

我国机动车辆允许噪声标准见表7—10。

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机场周围飞机噪声标准(GB9660—88)标准值见表7—11。 “一类区域”指特殊住宅区，居住、文教区，“二类区域”指除一类区域以外的生活区。 内河船舶噪声级规定参见(GB5980—86)； 海洋船舶噪声级规定参见(GB5979—86)； 在测定城市噪声污染分布情况后可在城市地图上用不同颜色或阴影线表示的噪声带画出， 每一噪声带代表一个噪声等级，每级相差5dB。 六、噪声监测

关于噪声的测量方法，目前国际标准化组织和各国都有测量规范，除了一般方法外，对（一）城市环境噪声监测方法

城市环境噪声监测包括：城市区域环境噪声监测、城市交通噪声监测、城市环境噪声长期监测和城市环境中扰民噪声源的调查测试等。 基本测量仪器为精密声级计或普通声级计。 仪器使用前应按规定进行校准，检查电池电压，测量后要求复校一次，前后灵敏度不大于2dB，如有条件也可使用录音机记录器等。 (1)城市区域环境噪声监测

城市区域环境噪声监测区域划分：

将要普查测量的城市划分成等距离网格(例如500m * 500m)，测量点设在每个网格中心，若中心点的位置不宜测量(如房顶、污沟、禁区等)，可移到旁边能够测量的位置。网格数不应少于100个。

区域环境噪声监测条件：

测量时一般应选在无雨、无雪时(特殊情况例外)，声级计应加风罩以避免风噪声干扰，同时也可保持传声器清洁。四级以上大风天气应停止测量。 声级计可以手持或固定在三角架上，传声器离地面高1.2m。如果仪器放在车内，则要求传声器伸出车外一定距离，尽量避免车体反射的影响，与地面距离仍保持1.2m左右。如固定在车顶上要加以注明，手持声级计应使人体与传声器距离0.5m以上。

测量的量是一定时间间隔(通常为5秒)的A声级瞬时值，动态特性选择慢响应。

测量时间段：

分为白天(6:00 - 22:00时)和夜间(22:00 - 6:00时)两部分。 白天测量一般选在8:00 - 12:00时或14:00 - 18:00时； 夜间一般选在22:00 - 5:00时，随着地区和季节不同，上述时间可以稍作更动。 按上述规定在每一个测量点，连续读取100个数据(当噪声涨落较大时应取200个数据)代表该点的噪声分布，白天和夜间分别测量，测量的同时要判断和记录周围声学环境，如主要噪声来源等。 由于环境噪声是随时间而起伏的无规噪声，因此测量数据用统计值或等效声级表示，即将测定数据按本章第三节有关公式计算L10、L50、 L90、 Leq 的算术于均值（L）和最大值以及标准偏差，(σ)，把全市网点值列表，以使各城市之间比较，测量结果也可以用区域噪声污染图来表示。以Leq值每5分贝为一等级(如56 —6l；61—65；66—70；…)，白天和夜间可分别绘制，也可以绘制昼夜等效声级图。 (2)城市交通噪声监测

在每两个交通路口之间的交通线上选择一个测点，测点在马路边人行道上，离马路20cm，这样点可代表两个路口之间的该段道路的交通噪声。 测量时每隔5秒记一个瞬时A声级(慢响应)，连续记录200个数据。测量的同时记录交通流量(机动车)。 将200个数据从小到大排列，第20个数为L90，第100个数为L50，，第180个数为L10。并计算Leq，因为交通噪声基本符合正态分布，故可用：

2

Leq ≈ L50 + d / 60， d＝L10 - L90

评价量为Leq或L10，将每个测点L10按5dB一挡分级(方法同前)，以不同颜色或不

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同阴影线画出每段马路的噪声值，即得到城市交通噪声污染分布图。

全市测量结果应得出全市交通干线Leq、L10、L50、L90的平均值(1)和最大值，以及标准偏差，以作为城市间比较。

L = 1/L ∑ LKlK

式中：l ——全市干线总长度(km)： LK——所测K段干线的声级Leq(或L10)； lK——所测第K段干线的长度(km)。

例 下面是一份噪声测量记录，试计算L10、L50、L90，Leq、LNP。

环境噪声测量记录 ( P349 ) 求L10、 Leq 、LNP、 L50、 L90。 解法一：

1.将测量数据填入环境噪声(区域、交通)测量数据表(P350) ； 分别求出Ni 、∑ Ni 、Lm、 L＇i；

2．Li为测量的A声级瞬时值，Ni为Li的个数，用划“正”宇统计。例如55dB(A)出现3次，故在该项Ni处填“下”；57dB(A)出现2次，在该项Ni处填“ 下”……。然后在Ni处分别填“3”和“2”…。

3．累计一项填法为，声级从小往大累计填写，例55dB(A)共出现3次，故填“3”，56dB(A)未出现，此处仍填“3”，因为 56dB(A)以下共出现3次，57dB(A)出现2次，故累计数填3+2+5，依次类推。这样在累计数分别为10、50、90处的分贝值分别为L90、L50、L10，此处为59、66和70。

4. L＇i = Ll + 10 lg Ni (用于Leq计算过程) P352 10lgNi 计 算 表 Li = 55dB(A) Ni = 3

L＇i ≈ 55+5 = 60dB(A)

Li数值共有；60、60、64、59、68、66、71、66，70、75、76、75、78.8、77、81、77、72、73、74、76、80

5．Lm略算：将各L′i按噪声叠加原理相加所得数值，方法可用图7—1或下表。 按上法计算得Li ≈ 88.4dB

6．Leq 计算：Leq = Lm - 10lg ∑Ni 区域计算：Leq = Lm - 20(100个数据) 交通噪声：Leq = Lm - 23(200个数据) 本题为 Leq = 88.4 —20

= 68.4(dB) 解法二：

1. 用唱名法在下面表格统计不同声级出现的频率(上面一行)，然后将频数从最高位声级向低位声级累计相加，并填写在相应格内(下面一行)。

2. 在正态概率纸上以横坐标为声级，纵坐标为累积百分数(本例测定值为100次累积频数等于累积百分数)画出累积分布曲线图(图7-4)，如符合正态分布(例交通噪声等)应为一直线，从图中可查得相应的L10、L50、L90，分别为71、66、59dB(A)。

2

3．按公式：Leq = L50 + d/60 LNP = Leq + d计算 d = L10 - L90 = 71 - 59 = 12

Leq = 66 + 122 / 60 = 68.4(dB) LNP =68.4 + 12 = 80．4(dB)

（二）工业企业噪声监测方法

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测量工业企业噪声时，传声器的位置应在操作人员的耳朵位置，但人需离开。 测点选择的原则：

若车间内各处A声级波动小于3dB，则只需在车间内选择1 - 3个测点； 若车间内各处声级波动大于3dB，则应按声级大小，将车间分成若干区域，任意两区域的声级应大于或等于3dB，而每个区域内的声级波动必须小于3dB，每个区域取1 - 3个测点。 这些区域必须包括所有工人为观察或管理生产过程而经常工作、活动的地点和范围。 如为稳态噪声则测量A声级，记为dB(A)，如为不稳态噪声，测量等效连续A声级或测量不同A声级下的暴露时间，计算等效连续A声级。测量时使用慢挡，取平均读数。 测量时要注意减少环境因素对测量结果的影响，如应注意避免或减少气流、电磁场、温度和湿度等因素对测量结果的影响。

测量结果记录于工业企业噪声测量记录表和等效连续声级记录表。

在等效连续声级记录表中，测量的A声级的暴露时间必须填入对应的中心声级下面，以便计算。如78--82dB(A)的暴露时间填在中心声级80之下，83--87dB(A)的暴露时间填在中心声级85之下。 （三）机动车辆噪声测量方法

机动车辆包括各类型汽车、摩托车、轮式拖拉机等。机动车辆所发出的噪声是流动声源，故影响面很广，在城市环境噪声中以交通运输噪声最突出。 我国机动车辆噪声测量方法(GBl496—79)和摩托车噪声测量方法(GB5467—85)简要摘录如下； (1)车外噪声测量 1．测量条件

(1) 测量场地应平坦而空旷，在测试中心以50m为半径的范围内，不应有大的反射物，如建筑物、围墙等；

(2) 测试场地跑道应有100m以上平直、干燥的沥青路面或混凝土路面，路面坡度不超过0.5％；

(3) 本底噪声(包括风噪声)应比所测车辆噪声低10dB，并保证测量不被偶然的其他声源所干扰；

(4) 为避免风的噪声干扰，可采用防风罩，但应注意防风罩对声级计灵敏度的影响； (5) 声级计附近除读表者外，不应有其他人员，如不可缺少时，则必须在读表者背后；

(6) 被测车辆不载重。测量时发动机应处于正常使用温度。若车辆带有其他辅助设备亦是噪声源，测量时是否开动，应按正常使用情况而定。 2．测量场地及测点位置

(1) 测量场地的形式，见示意图7—5和图7—6。

(2) 测试话筒位于20m跑道中心点O两侧，各距中线7.5m，距地面高度1.2m，用三角架固定，话筒平行于路面，其轴线垂直于车辆行驶方向。 3．加速行驶，车外噪声测量方法

1) 车辆须按下列规定条件稳定地到达始端线： 行驶挡位；前进挡位为4挡以上的车辆用第三挡； 挡位为4挡或4挡以下的用第二挡； 发动机转速为发动机额定转速的3／4。 如果此时车速超过 50km／h， 那么车辆应以50km／h的车速稳定地到达始端线； 拖拉机以最高挡位，最高车速的3／4稳定地到达始端线； 对于自动换挡车辆，使用在试验区间加速最快的挡位； 在无转速表时，可以控制车速进入测量区，即以所定挡位所能达到最高车速的3／4稳定地到达始端线。

2) 从车辆前端到达始端线开始，立即将油门踏板踏到底，直线加速行驶，当车辆后端到达终端线时，立即停上加速。车辆后墙不包括拖车以及和拖车联结的部分。 本

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测量要求被测车辆在后半区域发动机达到最高转速。如果车辆达不到这个要求，可延长OC距离为15m，如仍达不到这个要求，车辆使用挡位要降低一挡。 3) 声级计用“A”计权网络，“快挡”进行测量，读取车辆驶过时的声级计表示的最大读数。

4) 同样的测量往返进行二次，车辆同侧两次测量结果之差不应大于2dB。并把测量结果记入入车外噪声纪录表，取每测二次声级的平均值中最大值即为被测车辆的最大噪声级，若只用一个声级计测量，同样的测量应进行四次，即每侧测量二次。 4．匀速行驶，车外噪声测量方法

1)车辆用直接挡位，油门保持稳定，以50km／h的车速匀速通过测量区域。拖拉机以最高挡位，最高车速的3／4匀速驶过测量区域； 2) 声级计用“A”计权网络，“快挡”进行测量，读取车辆驶过时声级计表示的最大读数； 3) 同样的测量往返进行二次，车辆同侧两次测量结果之差不应大于2dB。并把测量结果记入车外噪声纪录表，若只用一个声级计测量，同样的测量应进行四次，即每侧测量二次。 (2) 车内噪声测量 1．车内噪声测量条件

1) 测量跑道应有足够试验需要的长度。应是干直、干燥的沥青路面或混凝土路面； 2) 测量时风速(指相对于地面)应不大于20km／h (即5.6m／s)；

3) 测量时车辆门窗应关闭。车内带有其他辅助设备，若是噪声源，测量时是否开动，应按正常使用情况而定；

4) 车内环境噪声必须比所测车内噪声低10dB，并保证测量不被偶然的其他声源所干扰;

5) 车内除驾驶和测量人员外，不应有其他人员。 2．车内噪声测点位置

1) 车内噪声通常在人耳附近布置测点； 2) 驾驶室内噪声测点位置见图7—10。

3) 载客车室内噪声测点可选在车厢中部及最后一排座位的中间位置。 3．测量方法

1) 车辆挂直接挡位，以50km／h以上的不同车速匀速行驶，进行测量；

2) 用声级计‘快”挡测量A、C计权声级。分别读取表头指针最大读数的平均值，测量结果记入车内噪声测量表；

3) 进行车内噪声频谱分析时，应包括中心频率为31.5、63、125、250、500、1000、2000、

4000、8000Hz的倍频带。测量结果记入车内噪声频谱分析表。 4) 摩托车测定方法：

对摩托车需测定排气管后方噪声，方法如下：

摩托车发动机采用无负荷运转(即空挡)，调整到标定转速的60％进行测量。 声级计用“A”计权网络，“快”挡进行测量，取声级计最大读数。 用平行测量二次以上(摩托车应调向进行)。

取其平均值作为被测摩托车的排气管后方噪声测量值。测量数据和结果，按摩托车噪声测测量表填写。

（四）机场周围飞机噪声测量方法

机场周围飞机噪声测量方法（GB9661—88)包括精密测量和简易测量。 精密测量需要作时间函数的频谱分析，简易测量只需经频率计权的测量，现介绍简易测

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量方法。

测量条件：气候条件为无雨、无雪，地面上10m高处的风速不大于：5m／s，相对湿度不应超过90%，不应小于30％。

传声器位置：测量传声器应安装在开阔平坦的地方，高于此地面1.2m，离其他反射壁面1m以上，注意避开高压电线和大型变压器。所有测量都应使传声器膜片基本位于飞机标称飞行航线和测点所确定的平面内，即是掠入射。

在机场的近处应当使用声压型传声器，其频率响应的平直部分要达到10kHz。要求测量的飞机噪声级最大值至少超过环境背景噪声级20dB，测量结果才被认为可靠。

测量仪器：精度不低于2型的声级计或机场噪声监测系统及其他适当仪器。声级计的性能要符合GB3785的规定。测量录音机及其他仪器的性能参照IEC561有关规定。

声级计接声级记录器，或用声级计和测量录音机。读A声级或D声级最大值，记录飞行时间、状态、机型等测量条件。读取一次飞行过程的A声级最 大值，一般用慢响应：在飞机低空高速通过及离跑道近处的测量点用快响应。当用声级计输出与声级记录器连接时，记录器的笔速对应于声级计上的慢响应为 16mm／s，快响应为100mm／s。在记录纸上要注明所用纸速，飞行时间、状态和机型。没有声级记录器时可用录音机录下飞行信号的时间历程，井在录音 带上说明飞行时间、状态、机型等测量条件，然后在实验室进行信号回放分析。

测量记录填入机场周围飞机噪声测量表。

第二节 振动及测量方法

物体围绕平衡位置往复运动称为振动。

振动是噪声产生的原因。

机械设备产生的噪声有两种传播方式：一种是以空气为介质向外传播，称为空气声；另一种是声源直接激发固体构件振动，这种振动以弹性波的形式在建筑物基础、地板、墙壁中传播，并在传播过程中向外辐射噪声，称为固体声。 一、城市区域环境振动标准

城市区域环境振动标准(GBl0070一88)规定了城市区域环境振动的标准值及适用地带范围(见表7-15)。

（一）适用地带范围的划定

特殊住宅区；居民、文教区；混合区；商业中心区（指商业集中的繁华地区）；工业集中区；交通干线道路两侧；铁路干线两侧；标准适用的地带范围；标准昼夜。 （二）监测方法

测量点的布设；计算方法。 二、城市区域环境振动测量方法 （一）名词术语

振动加速度级VAL；振动级VL；Z振动级VLz ；累积百分Z振级VLzn ；稳态振动 ；冲击振动；无规振动 。 （二）测量仪器

用于测量环境振动的仪器，其性能必须符合ISO／DP8401—1984有关条款的规定。测量系统每年至少送计量部门校准一次。 （三）测量量及读值方法

测量量；读数方法和评价量。 （四）测量位置及检振器的安装 （五）测量条件

测量时振源应处于正常工作状态，应避免足以影响环境振动测量值的其他环境因素或其

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他非振动污染源引起的干扰。 （六）测量数据记录和处理

环境振动测量按待测振源的类别，选择教材表7-16、表7-17、表7-18中的对应表格逐项记录。测量交通振动，应记录车流量。

第三节 环境中放射性污染监测

一、基础知识 （一）放射性

有些原子核不稳定，能自发地有规律地改变其结构转变为另一种原子核，这种现象称为核衰变。在核衰变过程中会放出具有一定动能的带电或不带电粒子，即α、β和γ射线，这种性质称为放射性。 放射性物质放出的粒子或光子会对周围介质产生电离作用，造成放射性污染和损伤。

（二）放射性衰变的类型 (1) α 衰变

4226

α衰变不稳定重核(一般原子序 大于82)自发放出He核(α粒子)的过程。如Ra的。衰变可写成：

2262224

Ra → Rn + He

222218210

不同核素所放出的α粒子的动能不等，一般在2--8MeV范围内。：Rn、Po、Po等

231226212

核素在衰变时放出单能α射线； Pa 、Ra、Bi等核素在衰变时放出几种能量不同的α射线和能量较低的γ射线。

226

Ra衰变有两种方式（分枝衰变)：

226222

第一种方式是Ra放射出4.777MeV的α粒子后变成基态的Rn，这种方式的几率占94.3％；

226222

另一种方式是Ra放射出4.589MeV的α粒子后变成激发态的Rn，然后很快地跃迁至222

基态Rn , 并放射出0.188MeV的γ射线，这种衰变方式的几率占5.7％。

α粒子的质量大，速度小，照射物质时易使其原子、分子发生电离或激发，但穿透力小，只能穿过皮肤的角质层。 (2)衰变

是放射性核素放射β粒子(即快速电子)的过程，它是原子核内质子和中子发生互变 的结果。β衰变可分为负β衰变、正β衰变和电子俘获三种类型。

- β 衰变：

---β 衰变是核素中的中子转变为质子并放出一个β 粒子和中微子的过程。 β粒子实际上是带一个单位负电荷的电子。许多β衰变的放射性核素只发射β粒子，不伴随其他的射

14329060

线，如6C、15P、38Cs等，但更多β 衰变的核素常常伴有γ射线，如Co衰变时，除放射出γ粒外，还放射两种γ射线。

β射线的电子速度比α射线高10倍以上，其穿透能力较强，在空气中能穿透几米至几十 米才被吸收；与物质作用时可使其原子电离，也能灼伤皮肤。

+

β 衰变：

核素中质子转变为中子并发射正电子和中微子的过程。 电子俘获的含义：不稳定的原子核俘获一个核外电子，使核中的质子转变成中子并放出一个中微子的过程。因靠近原子核的K层电子被俘获的几率远大于其他壳层电子，故这种衰变又称K电子俘获。

5555

例如： 26Fe (K俘获) → 25 Mn 当K壳层电子被俘获后，该壳层产生空位；则更高能级的电子可来填充空位同时放射特征引线。

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(3) γ衰变

同质异能跃迁的概念：

γ射线是原子核从较高能级跃迁到较低能级或者基态时所放射的电磁辐射。这种跃迁对原子核的原子序和原子质量数都没影响，所以称为同质异能跃迁。某些不稳定的核素经过。

-13

或小变后仍处于高能状态，很快(约10秒)再发射出γ 射线而达稳定态。

γ射线是一种波长很短的电磁波(约为0.007 - 0.1nm)，故穿透能力极强，它与物质作用产生光电效应、康普顿效应、电子对生成效应等。

放射性活度和半衰期 放射性活度(强度)

放射性活度系指单位时间内发生核衰变的数目。可表示为；

A = — dN / d t = λN

-)-

式中：A —— 放射性活度(s。活度单位的专门名称为贝可，用符号Bq表示。1Bq= 1s 。

N —— 谋时刻的核素数； t —— 时间(s)；

A —— 衰变常数，表示放射性核素在单位时间内的衰变几率。 半衰期

当放射性的核素因衰变而减少到原来的一半时所需的时间称为半衰期(T1/2)。衰变常数 与半衰期有下列关系：

T1/2 = 0.693 / λ

212

半衰期是放射性核素的基本特性之一，不同核索T1／2不同。如84Po的T1/2 = -72389

3.0*10年，而92U的T1/2 = 4.5*10年。因为放射性核素每一十核的衰变并非同时发生，而是有先有后，所以对一些T1/2长的核素，一旦发生核污染，要通过衰变令其自行消失，需时是十分长久的。

90

例如，Sr的T1/2 = 29年，一定质量的 Sr衰变掉99.9％所需时间可由下式算出：

λ= 0.693 / T1/2 A = — dN / d t = λN

-λt

或 N ＝ No e lg N0 / N = λ*t / 2.303

-2

t ＝ 2.303 * (1/2.39*10)* (lg 1/0.001) ＝ 289(a)

核反应

核反应的含义：指用快速粒子打击靶核而给出新核(核产物)和另一粒子的过程。 进行核反应的方法主要有： 用快速中子轰击发生核反应； 吸收慢中子的核反应： 用带电粒子轰击发生核反应； 用高能光子照射发生核反应等。 其中，最重要的是重核裂变反

235239232

应，如可作为裂变材料的U、Pu、 U被装载在反应堆或原子弹中，经热中子轰击后释

13190137

放出大量原子能，其本身同时裂成各种碎片(I、 Sr、Cs等)。 二、照射量和剂量

照射量和剂量都是表征放射性粒子与物质作用后产生的效应及其量度的术语。 照射量被定义为：

X = dQ / dm

式中：dQ—— γ或x射线在空气中完全被阻止时，引起质量为dm的某一体积元的空气电离所产生的带电粒子(正的或负的)的总电量值(C)。

X —— 照射量，它的SI单位为C／kg，与它暂时井用的专用单位是伦琴(R)，简称伦。

-4C

1R = 2.58 * 10／kg

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伦琴单位的定义是凡l伦琴γ 或x射线照射1cm3标准状况下(0℃和101.325kPa)的空气， 能引起空气电离而产生1静电单位正电荷和1静电单位负电荷的带电粒子。这一单位仅适用于γ 或x射线透过空气介质的情况，不能用于其他类型的辐射和介质。

吸收剂量

它用于表示在电离辐射与物质发生相互作用时单位质量的物质吸收电离辐射能量大小的物 理量。其定义用下式表示；

D = d ED / dm

式中；D —— 吸收剂量；

d ED —— 电离辐射给予质量为dm的物质的平均能量。

吸收剂量的SI单位为J／kg，单位的专门名称为戈瑞，简称戈，用符号Gy表示。

1 Gy ＝ 1 J／kg

与戈瑞暂时并用的专用单位是拉德(rad) ；

-2

l rad = l 0Gy

吸收剂量单位可适用于内照射和外照射。现已广泛应用于放射生物学、辐射化学、辐射防护等科。

吸收剂量有时用吸收剂量率(P)来表示。它定义为单位时间内的吸收剂量，即

P = dD / dt

其单位为Gy／s 或rad／s。 剂量当量

剂量当量(H)定义为：在生物机体组织内所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数和

有修正因素的乘积，即

H = DQN

式中：D —— 吸收剂量(Gy)； Q —— 品质因素，其值决定于导致电离粒子的初始动能、种类及照射类型等；

N —— 所有其他修正因素的乘积。 品质因素与外照射、内照射和射线种类的关系：

外照射是指宇宙射线及地面上天然放射性核素发射的β和γ射线对人体的照射 内照射是指通过呼吸和消化系统进入人体内部的放射性核素造成的照射。 剂量当量(H)的SI单位为J／kg；单位的专门名称为希沃特(Sv)。

1Sv = 1 J／kg

与希沃特暂时并用的专用单位是雷姆(rem)

-2

l rem ＝ 10 Sv

应用剂量当量来描述人体所受各种电离辐射的危害程度，可以表达不同种类的射线在不同

能量及不同照射条件下所引起生物效应的差异。 在计算剂量当量时，就必须预先指定这些条件。

对β和γ射线来说，以雷姆为单位的剂量当量和以拉德为单位的剂量在数值上是相等的。

单位时间内的剂量当量称为剂量当量定律，单位为Sv 或rem。 此外，还有累计剂量、最大容许剂量、致死剂量等

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三、环境中的放射性

（一）放射性污染的来源

（1）天然来源 ：1 ）宇宙射线 ； 2 ）天然放射性同位素

（2）人为来源：核试验及航天事故；核工业；工农业、医学、科研等部门对放射性核素的应用；放射性矿的开采和利用等。 （二）放射性核素在环境中的分布

（1）在土壤和岩石中的分布 （2）在水体中的分布 （3）在大气中的分布

大多数放射性核素均可出现在大气中，但主要是氡的同位素（特别是222Rn），它是镭的衰变产物，能从含镭的岩石、土壤、水体和建筑材料中逸散到大气，其衰变产物是金属元素，极易附着于气溶胶颗粒上。

（4）在动植物组织中的分布

任何动植物组织中都含有一些天然放射性核素，主要有40K、226Ra、14C、210Pb和210Po等，其含量与这些核素参与环境和生物体之间发生的物质交换过程有关，如植物与土壤、水、肥料中的核素含量有关；动物与饲料、饮水中的核素含量有关。 （三）放射性污染的危害

（1）进入人体途径

呼吸道－－人体－－肺，血液全身 消化道－－人体－－肝脏，血液，全身

皮肤或粘膜－－人体－－可溶性物质易被皮肤吸收（伤口的吸收率更较高） （2）危害

主要是辐射损伤，导致蛋白质分子键断裂和畸变，破坏对人类新陈代谢有重要意义的酶。另外可以直接破坏细胞的组织和结构，对人体产生躯体损伤效应和遗传损伤效应。 四、放射性辐射防护标准

（一）我国《放射防护规定》中的部分标准

1、职业性放射性工作人员和居民每年限制剂量当量

2、露天水源中限制浓度和放射性工作场所空气中最大容许浓度

 GB 8703-1988 辐射防护规定  GB 14500-1993 放射性废物管理  GB18871-2002 电离辐射防护与辐射源安全基本标准  GBZ128-2002 职业性外照射个人监测规范  GB8702-88 电磁辐射防护规定

（二）其他国家和机构发布的有关环境放射性标准 五、放射性测量实验室和检测器 （一）放射性测量实验室 1、放射化学实验室 2、放射性计测实验室 （二）放射性检测仪器 1、电离型检测器 2、闪烁检测器 3、半导体检测器

（ 1 ）电离型检测器

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原理： 如果核辐射被电离室中的气体吸收，该气体将发生电离。电离探测器即是通过收集射线在气体中产生的电离电荷进行测量的。

仪器：常用的有电离室、正比计数管、盖革 — 弥勒计数管（ G-M 管）。

用法： 电离室是测量由电离作用而产生的电离电流，适用于测量强放射性；正比计数管和盖革 — 弥勒计数管则是测量由每一入射粒子引起电离作用而产生的脉冲式电压变化，从而对入射粒子逐个计数，这适合于测量弱放射性。

（ 2 ）闪烁探测器 原理：是利用射线照射在某些闪烁体上而使它发生闪光的原理进行测量的仪器。它具有一个闪烁体，当射线进入其中时产生闪光，然后用光电倍增管将闪光讯号放大、记录下来。

用法：该探测器以其高灵敏度和高计数率的优点而被用作测量α、β、γ辐射强度。由于它对不同能量的射线具有很高的分辨率，所以又可作谱仪使用。通过能谱测量，鉴别放射性核素，并且在适当的条件下，能够定量的分析几种放射性核素的混合物。此外，这种仪器还能测量照射量和吸收剂量。

（ 3 ）半导体检测器

原理：是将辐射吸收在固态半导体中，当辐射与半导体晶体相互作用时将产生电子 — 空穴对。由于产生电子 — 空穴对的能量较低，所以该种探测器具有能量分辨率高且线性范围宽等优点。

用法：用硅制作的探测器可用于α计数、α、β能谱测定；用锗制作的半导体探测器可用于γ能谱测量，而且探测效率高、分辨能力好。半导体探测器是近年来迅速发展的一类新型核辐射探测仪器。 六、放射性监测

（一）监测对象及内容

放射性监测按监测对象可分为①现场监测②个人剂量监测③环境监测。 具体测量内容包括：①放射源强度、半衰期、射线种类及能量；②环境和人体中放射物质含量、放射性强度、空间照射量或电离辐射剂量。

（二）放射性监测方法

对环境样品进行放射性测量和对非放射性环境样品监测过程一样，也是经过以下三个过程：

样品采集 —— 样品前处理 —— 仪器测定 根据下列因素决定采集样品的种类。 1 、监测目的和监测对象，

2 、待测核素的种类、辐射特性及其物理化学形态 3 、在环境中的迁移及影响

4 、有时要同时采集大气、水、土壤和生物样品来确定某污染源或某地区的放射性污染状况。

（三）样品采集

（ 1 ）放射性沉降物的采集

沉降物包括干沉降物和湿沉降物。 干沉降物可用水盘法、粘纸法、高罐法采集。 湿沉降物采集方法除上述方法外，常用一种能同时对雨水中核素进行浓集的采样器。

（ 2 ）放射性气溶胶的采集

常用滤料阻留采样法，其原理与大气中颗粒物的采集相同。 （ 3 ）其他类型样品的采集

其他类型样品的采集与非放射性样品的采集相近。

（四）样品预处理

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1 、目的：浓集对象核素、去除干扰核素、将样品的物理形态转换成易于进行放射性检测的形态。

2 、方法： ①衰变法 ②共沉淀法 ③灰化法 ④电化学法 ⑤其他预处理方法 ①衰变法

样品放置一段时间，使寿命短的干扰放射性核素衰变后，再对样品进行放射性测量。 在测定大气中放射性气溶胶的总α、β放射性时常用这种方法，在用过滤法采样后，放置 4-5 小时，以使短寿命的氡、钍子体蜕变殆尽。

②共沉淀法

加入共沉淀剂使待测核素得以沉淀析出。此法具有简便、实验条件易满足等优点，在某些情况下还能直接提供固态样品源，所以在微量放射性核素的分析中也是一种常用的分离浓集手段。居里夫妇发现一系列天然放射性元素便是运用这种技术。 用一般化学沉淀法分离环境样品中的微量放射性核素时，有时达不到溶度积，因而不能达到分离要求。为此，可加入毫克数量级惰性载体。

③灰化法

固态样品或蒸干的水样，可放入瓷坩埚内，置于 500 ℃ 马福炉中灰化一定时间，冷却后称量灰重，并转入测量盘中，均匀铺样后检测其放射性。

④电化学法

通过电解的方法将放射性核素（如 Ag 、 Pb 、 Bi 等）沉积在阴极、或以氧化物（如 Pb 、 Co ）的形式沉积在阳极上。该法的优点是分离纯度高。沉积在惰性金属片（或丝）电极上的沉积物可直接（或做成样品源）进行放射性测量。

⑤其他预处理方法

其他预处理方法与非放射物质相近。

（五）环境中放射性监测

（ 1 ）水样总α放射性活度的测定

水中常见辐射α粒子的核素有 Ra 、 Rn 及其衰变产物等。一般情况下，水样总α放射性浓度是 0.1Bq/L ，超过此值，即应进行总α放射性活度的测量。

测定水样总α放射性活度的作法如下：取一定量水样，过滤，滤液加硫酸酸化，蒸干，在低于 350 ℃ 温度下灰化。灰分移入测量盘中，铺匀成薄层，用闪烁探测器测量。在测量样品之前，先测量空测量盘的本底值和已知活度的标准样品（标准源），以确定探测器的计数效率，计算样品源的相对放射性活度，即比放射性活度。

（ 2 ）水样总β放射性活度测量

水中的β射线常来自 K 、 Sr 、 I 等核素的衰变，一般认为安全水平为 1Bq/L 。水样总β放射性活度测量步骤基本与测量总α放射性活度相同，但检测器用低本底的盖革计数管，且以含 K 的化合物作标准源。

（ 3 ）土壤中总α、β放射性活度的测量

采集 4-5 份表土，除去杂物，晾干（或烘干），压碎，缩分，直至剩 200 -300g 土样，再于 500 ℃ 灼烧，冷却后研细、过筛备用。称取适量上述土样于测量盘中，铺匀，用相应的探测器分别测量α和β比放射性活度（测β放射性的样品层应厚于测α放射性的样品层）。

（ 4 ）氡的测定

氡是一种天然产生的放射性气体，来源于自然界中铀的放射性衰变，它本身会发生天然衰变并产生具有放射性的衰变产物。受到氡和氡衰变产物的照射会使患肺癌的危险性增加。

氡与空气作用时，能使空气电离，因而可用电离型探测器通过测量电离电流测定其浓度，测量时可采用活性炭吸附法浓缩样品中的氡；水体中氡的测定也可用闪烁探测器通过测量由氡及其子体衰变时所放出的α粒子测定其浓度。

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（ 5 ）各种形态的碘 -131 的测定

碘 -131 是裂变产物之一，它的裂变产额较高，半衰期较短，可作为反应堆中核燃料元件包壳是否保持完整状态的环境监测指标，也可以作为核爆炸后有无新鲜裂变产物的信号。

大气沉降物、液态或固态动植物样品中的 131 I 呈各种化学形态和状态，收集各种形态的含 131 I 样品后，可用四氯化碳萃取法制得样品源，然后放于测量盘中测β计数。对例行大气环境监测，可在低流速下连续采样一周或一周以上，然后用γ谱仪定量测定各种化学形态的 131 I 。

（六）个人外照射剂量的测定

外照射主要来自天然放射源发射的γ、β辐射对人体外部的照射，约占天然本底照射的 80% 。个人外照射剂量可用佩戴在身上、能对辐射剂量进行累积的小型、轻便、易使用的个人剂量计测量，常用的个人剂量计有袖珍电离室、胶片剂量计、热释光体和荧光玻璃。

第四节 光污染

一、光污染的概念及来源

光污染是指光辐射过量而对生活、生产环境以及人体健康产生的不良影响。它主要来源于人类生存环境中日光、灯光以及各种反射、折射光源造成的各种过量和不协调的光辐射。一般光污染可分成三类，即白亮污染、人工白昼污染和彩光污染。

白亮污染：现代城市中，宾馆、饭店、歌舞厅、写字楼等建筑物常使用玻璃、釉面砖、铝合金、磨光大理石等来装饰外墙，在太阳光的强烈照射下，这些装饰材料的反射光线明晃白亮、眩眼夺目，反射强度比一般的绿地、森林和深色装饰材料大10倍左右，大大超过了人体所能承受的范围，使人宛如生活在镜子世界中，分不清东南西北。

人工白昼污染：夜幕降临后，商场、酒店上的广告灯、霓虹灯闪烁夺目，令人眼花缭乱。有些强光束甚至直冲云霄，使得夜晚如同白天一样。

彩光污染：舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯、光灯以及闪烁的彩色光源构成了彩光污染。

二、光污染的危害

白亮污染：头昏心烦，失眠、食欲下降等类似神经衰弱的症状；使室内温度增加；反射光汇聚容易引起火灾；容易诱发车祸。

人工白昼污染：影响正常的天文观测；使人夜晚难以入睡，导致白天工作效率低下；伤害鸟类和昆虫，破坏昆虫在夜间的正常繁殖过程。

彩光污染：长期接受这种照射，可诱发流鼻血、脱牙、白内障，甚至导致白血病和其他癌变；还会影响心理健康。 三、光污染的控制

1.加强城市规划与管理，以减少光污染的来源

2.对有红外线和紫外线污染的场所采取必要的安全防护措施 3.采用个人防护措施，主要是戴防护眼镜和防护面罩 四、测量仪器

照度计

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第十章 环境监测管理和质量保证

1.教学目的

1. 环境监测管理制度、质量保证的意义和内容 2 监测实验室基础 3 实验室质量保证

4 标准分析方法和分析方法标准化 5 环境标准物质 6 环境监测管理

7 质量保证检查单和环境质量图 2.教学重、难点

1 质量保证的意义和内容 2 实验室质量保证

3 标准分析方法和分析方法标准化 4 环境监测管理

5质量保证检查单和环境质量图 3.教学方法、手段

课内安排5个学时，以理论教学为主，多媒体课件教学。 4.必读教材和参考书页码

教材：497-577；第十章课件

第一节 环境监测管理

监测工作：

行政、制度上的管理

监测技术管理：一般后者称为环境监测质量保证，但二者有一定交叉 一、主要环境监测管理制度

我国已经颁布的主要环境监测管理制度有： 《环境监测管理条例》 《环境监测管理办法》 《环境监测报告制度》

《国家监控企业污染源自动监测数据有效性审核办法》 《全国环境监测站建设标准》 《环境监测质量管理规定》

《环境监测人员持证上岗考核制度》 《污染源监测管理办法》 《环境监测技术路线》，等 二、环境的内容和原则监测管理 1. 环境监测管理的内容

环境监测管理是以环境监测质量、效率为主对环境监测系统整体进行全过程的科学管理。其核心内容是环境监测质量保证。具有如下五方面的质量特征：

（1）准确性：测量值与真值的一致程度。 （2）精密性：均一样品重复测定多次的符合程度

（3）完整性：取得有效益监测数据的总额满足预期计划要求的程度。 （4）代表性：监测样品在空间和时间分布上的代表程度。

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（5）可比性：在监测方法、环境条件、数据表达方式等可比条件下所获数据的一致程度。

2. 环境监测管理原则

（1）实用原则：监测不是目的，是手段，监测数据不是越多越好，而是实用；监测手段不是越现代化越好，而是准确、可靠、实用。

（2）经济原则：确定监测技术路线和技术装备，要经过技术经济论证，进行费用-效益分析。

3. 监测的档案文件管理

为了保证环境监测的质量，以及技术的完整性和追溯性，应对监测全过程的一切文件（包括从任务来源、制订计划、布点、采样、分析…数据处理等）应按严格制度予以记录存档。

同时对所累积的资料、数据进行整理建立数据库。环境监测是环境信息的捕获、传递、解析、综合的过程。环境信息是各种环境质量状况的情报和数据的总称。

自然界的资源有三种，即再生资源（如动植物资源）、非再生资源（如金属、非金属、矿产等）及信息资源。而后者的重要性正越来越被重视。

因此档案文件的管理，资料、信息、整理、分析是监测管理的重要内容。

第二节 质量保证的意义和内容

（ 1 ）意义 环境监测质量保证是环境监测中十分重要的技术工作和管理工作。质量保证和质量控制，是一种保证监测数据准确可靠的方法，也是科学管理实验室和监测系统的有效措施，它可以保证数据质量，使环境监测建立在可靠的基础之上。

（ 2 ）内容 环境监测质量保证是整个监测过程的全面过程管理，包括制订计划；根据需要和可能确定监测指标及数据的质量要求；规定相应的分析监测系统。 其内容包括：采样、样品预处理、储存、运输、实验室供应、仪器设备、器皿的选择和校准，试剂、溶剂和基准物质的选用，统一测量方法，质量控制 程序，数据的记录和整理，各类人员的要求和技术培训，实验室的清洁和安全，以及编写有关的文件，指南和手册等。

第三节 实验室认可和计量认证/审查认可概述

一、中国实验室国家认可制度 二、计量认证/审查认可

计量认证 审查认可

计量认证与审查认可的发展及改革调整 计量认证：为了规范质检机构和依照其他法律法规设立的专业检验机构的工作行为，提高检验工作质量，原国家计量局借鉴国外对检验机构（检测实验室）管理的经验，在1985年颁布《中华人民共和国计量法》时，规定了对检验机构的考核要求。1987年发布的《计量法实施细则》中将对检验机构的考核称为“计量认证”。

审查认可：为了有效地对检验机构的工作范围、工作能力、工作质量进行监控和界定，规范检验市场秩序，提出对检验机构进行审查认可的要求，国家技术监督局在1990年发布《标准化法实施条例》中以法规的形式明确了对设立检验机构的规划、审查条款(《标准化法实施条例》第29条)，并将规划、审查工作称为“审查认可(验收)”。 三 实验室认可与计量认证/审查认可（验收）的关系及其发展

计量认证是通过计量立法，对凡是为社会出具公证数据的检验机构(实验室)进行强制考核的一种手段，也可以说计量认证是具有中国特点的政府对实验室的强制认可。

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审查认可(验收)是政府质量管理部门对依法设置或授权承担产品质量检验任务的质检机构设立条件、界定任务范围、检验能力考核、最终授权(验收)的强制性管理手段。这种授权(验收)前的评审，当然也完全可以建立在计量认证/审查认可评审或实验室认可评审的基础上。这样就可以减少对实验室的重复评审，将计量认证和审查认可(验收)评审内容统一是必然趋势。

四、 我国环境监测机构计量认证的评审内容与考核要求

◇组织和管理

◇质量体系、审核和评审 ◇人员

◇设施和环境

◇仪器设备和标准样品 ◇量值溯源和校准 ◇检验方法

◇检验样品的处置 ◇记录

◇证书和报告 ◇检验的分包

◇外部支持服务和供应 ◇抱怨

第四节 监测实验室基础

一、实验用水

水是最常用的溶剂，配制试剂、标准物质、洗涤均需大量使用。它对分析质量有着广泛和根本的影响，对于不同用途需要不同质量的水。

（ 1 ）天然水 含有多种杂质，仅用于对器皿进行初步洗涤和降低反应温度。 （ 2 ）蒸馏水 蒸馏水的质量因蒸馏器的材料与结构而异，常见的几种不同蒸馏器及其所得水的质量如下：

①金属蒸馏器 : 只适用于清洗容器和配制一般试液；

②玻璃蒸馏器：适用配制一般定量分析试液，不宜配制分析重金属或痕量非金属试液； ③石英蒸馏器：适于配制对痕量非金属进行分析的试液；

④亚沸蒸馏器：适于配制除可溶性气体和挥发性物质以外的各种物质的痕量分析用试液。常作为最终的纯水器与其他纯水装置联用。 （ 3 ）去离子水 是用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂以一定形式组合进行水处理。水中含金属杂质极少，适于配制痕量金属分析用的试液，但不适于配制有机分析试液。 （ 4 ）特殊要求用纯水 主要有：⒈无氯水 ⒉无氨水 ⒊无二氧化碳水 ⒋无铅水⒌无砷水 ⒍无酚水 ⒎不含有机物的蒸馏水。 二、化学试剂与试液

化学试剂常分为四级，其中一级品纯度最高，称为保证试剂，适用于精密的分析工作及科学研究工作；二级品纯度次之，称为分析试剂，适用于比较精密的分析工作；三级品称为化学纯试剂，适用于一般的分析或化学实验；四级品的纯度较低，称为实验试剂。 化学试剂级别表示方法 三、实验室环境

 空气清洁度

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痕量和超痕量分析及某些高灵敏度的仪器，应在超净实验室中进行或使用。超净实验室中空气清洁度常采用100号。这种清洁度是根据悬浮固体颗粒的大小和数量多少分类的。

 电磁环境  电源稳定度  静电

四、实验室的管理及岗位责任制度

监测分析人员要求 监测质量保证人员要求 安全制度 药品使用制度 仪器使用制度 样品管理制度

第五节 监测数据的统计处理和结果表述

基本概念

⒈ 真值（X） 在某一时刻和某一位置或状态下，某量的效应体现出客观值或实际值称为真值。

2. 误差 分析测定结果与被测组分的真实值之间的差值，可分为绝对误差（ E a ）和相对误差（Er）

误差的分类 系统误差 随机误差 过失误差 误差的表示方法

3. 偏差：个别测量值与多次测量均值之偏离叫偏差（ d ），它分绝对偏差、相对偏差、平均偏差和标准偏差等。

4. 准确度：分析结果与假定或公认的真值之间的符合程度。用绝对误差和相对误差表示。 5. 精密度：重复分析均一样品所得测定值的一致程度。较常用标准偏差来表示。 6. 有效数字：分析工作中实际能测量到的数字。

7. 置信度（P）：多次测定结果的总体平均值落在某一指定范围内的概率。 一、数据的处理和结果表示

（一）数据修约规则：四舍六入五考虑

四舍六入，五后非零进一，五后为零成双 （二）可疑数据的取舍

1.狄克逊检验法 2.格鲁勃斯检验法

例：将下列数值修约到只保留一位小数。

14.3426→14.3 14.2631→14.3 14.0500→14.0 14.1500→14.2 14.2500→14.2 14.2510→14.3 加减法：以小数点后位数最少的数为依据。

例：0.0121+25.64+1.05782=0.01+25.64+1.06=26.71 乘除法：以有效数字位数最少的那个数为依据。

例：0.0121×25.64×1.05782=0.0121×25.6×1.06=0.328

计算过程中，可以暂时多保留一位可疑数字，得到最后结果时，再弃去多余的数字。 (三)监测结果的表述

(四)均数置信区间和“t”值

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二、测量结果的统计检验

（一）样本均数与总体总数差别的显著性检验 （二）两种测定方法的显著性检验 三、直线相关和回归

（一）相关和直线回归方程

（二）相关系数及其显著性检验 相关系数及其显著性检验

相关系数是表示两个变量之间关系的性质和密切程度的指标，符号为v，其值在-1～1之间。公式为：

⑴若x增大，y也相应增大，称x与y呈正相关。 ⑵若x增大，y相应减少，称x与呈负相关。

⑶若x与y的变化无关，称x与不相关，此时r=0 。

对于环境分析与监测工作中的标准曲线，应力求相关系数∣r∣≥0.999，否则，应找出原因，加以纠正，并重新进行测定和绘制。 四、方差分析

（一）方差分析中的统计名词 （二）方差分析的基本思想 （三）方差分析的方法步骤 （四）应用方差分析的条件 五、 模糊聚类分析

第六节 实验室质量保证

一、主要名词

（一）准确度

可采用测定回收率、对标准物质的分析、不同方法的对比等方法来评价准确度。 （二）精密度

精密度是指用一特定的分析程序在受控条件下重复分析均一样品所得测定值的一致程度，它反映分析方法或测量系统所存在随机误差的大小。常用标准偏差表示。

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（三）灵敏度

指该方法对单位浓度或单位量的待测物质的变化所引起的响应量变化的程度； 常用标准曲线的斜率来度量灵敏度。灵敏度因实验条件而变。标准曲线的直线部分以下式表示：

A＝kc+a

式中：A——仪器的响应量； c——待测物质的浓度； a——校准曲线的截距； k——方法的灵敏度， k值大，说明方法灵敏度高。

特征浓度：在原子吸收分光光度法中，国际理论与应用化学联合会（IUPAC）建议将以浓度表示的“1％吸收灵敏度”叫做特征浓度，而将以绝对量表示的“1％吸收灵敏度”称为特征量

（四）空白试验

空白试验又叫空白测定。是指用蒸馏水代替试样的测定。其所加试剂和操作步骤与试验测定完全相同。空白试验应与试样测定同时进行。

（五）校准曲线

校准曲线是用于描述待测物质的浓度或量与相应的测量仪器的响应量或其他指示量之间的定量关系的曲线。

校准曲线包括工作曲线和标准曲线。

某一方法的标准曲线的直线部分所对应的待测物质浓度（或量）的变化范围，称为该方法的线性范围。

（六）检出限

某一分析方法在给定的可靠程度内可以从样品中检测待测物质的最小浓度或最小量。所谓检测是指定性检测，即断定样品中确定存在有浓度高于空白的待测物质

（七）测定限

测定下限和测定上限。

测定下限是指在测定误差能满足预定要求的前提下，用特定方法能够准确地定量测定物质的最小浓度或量。

测定上限是指在限定误差能够满足预定要求的前提下，用特定方法能够准确地定量测定待测物质的最大浓度或量。 二、实验室内质量控制

对经常性的分析项目常用控制图来控制质量。质量控制图的基本原理由W.A.Shewart提出的。实验室内质量控制图是监测常规分析过程中可能出现误差，控制分析数据在一定的精密度范围内，保证常规分析数据质量的有效方法。

测定结果在受控的条件下具有一定的精密度和准确度，并按正态分布。 三、实验室间质量控制

实验室间质量控制的目的是检查各实验室是否存在系统误差，找出误差来源，提高监测水平；

在实验室间起支配作用的误差常为系统误差，为检查实验室间是否存在系统误差，它的大小和方向以及对分析结果的可比性是否有显著影响，可不定期地对有关实验室进行误差测验，以发现问题及时纠正。

考核内容

包括:分析标准样品或统一样品；测定加标样品；测定空白平行，核查检测下限；测定标准系列，检查相关系数和计算回归方程，进行截距检验等。

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标准品发放：工作中标准样品或统一样品应逐级向下分发

实验室误差测验

在实验室间起支配作用的误差常为系统误差，为检查实验室间是否存在系统误差，可不定期地对有关实验室进行误差测验，以发现问题及时纠正。

第七节 标准分析方法和分析方法标准化

一、标准分析方法

标准分析方法又称分析方法标准，是技术标准中的一种，它是一项文件，是权威机构对某项分析所作的统一规定的技术准则和各方面共同遵守的技术依据，它必须满足以下条件： （1）按照规定的程序编制。 （2）按照规定的格式编写。

（3）方法的成熟性得到公认。通过协作试验，确定了方法的误差范围。 （4）由权威机构审批和发布。 二、分析方法标准化

标准是标准化活动的结果，标准化工作是一项具有高度政策性、经济性、技术性、严密性和连续性的工作，开展这项工作必须建立严密的组织机构。由于这些机构所从事工作的特殊性，要求它们的职能和权限必须受到标准化条例的约束。 三、监测实验室间的协作实验

 协作试验是指为了一个特定的目的和按照预定的程序所进行的合作研究活动。  协作试验可用于分析方法标准化、标准物质浓度定值、实验室间分析结果争议的仲

裁和分析人员技术评定等项工作。

 目的：确定标准分析方法实际应用条件下可以达到的精密度和准确度。 因素：

 实验室的选择（5个以上）

 分析方法（成熟和比较成熟的方法）  分析人员

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   

实验设备

样品的类型和含量（高、中、低浓度） 分析时间和次数（总测定次数不少于6次） 协作试验中质量控制

第八节 环境标准物质

一、环境标准物质及其分类 （一）环境计量

 环境计量： 是定量地描述环境中有害物质或物理量在不同介质中的分布及浓度（或

强度）的一种计量系统。环境计量包括环境化学计量和环境物理计量两大类。  环境化学计量

是以测定大气、水体、土壤以及人和生物中有害物质为中心的化学物质测量系统。

 环境物理计量

是以测定噪声、振动、电磁波、放射性、热污染等为中心的物理计量系统，有关计量项目在前述各章已有叙述。 （二）基体和基体效应

环境样品中除污染物外大量存在的其它物质称为基体。

因基体组成不同，物理、化学性质给实际测定中带来的误差，称基体效应。 （三）环境标准物质

 ISO：标准物质（Reference Material，RM），这种物质具有一种或数种已被充分确

定的性质。这些性质可以用作校准仪器或验证测量方法。  美国国家标准局（NBS）：标准参考物质（SRM），CRM。 环境标准物质在环境监测中的应用

 评价监测分析方法的准确度和精密度，研究和验证标准方法，发展新的监测方法；  校正、标定监测分析仪器，发展新的监测技术；  评价实验室的管理效能和监测人员的技术水平；  当作工作标准和监控标准使用；

 实现国际同行间、国内同行间以及实验室间数据的可比性和时间上的一致性；  环境监测的技术仲裁依据；

 以一级标准物质作为真值，控制二级标准物质和质量控制样品的制备和定值。 环境监测的质量控制样品

监测实验室应在已处于质量控制状态下再使用标准物质。 质量控制样品

 起质量保证的作用。多数由人工合成，真值通过准确计算得到。  质量控制样品中都指明该样品适用的方法。

 主要用于控制精密度，而传递和控制监测准确度应以标准物质为基础。

第九节 质量保证检查单和环境质量图

一、质量保证检查单

监测结果是由采样人员、分析人员以及负责汇集、整理、分析和解释数据的人员共同协作的产物。

检查单是根据监测中各个步骤列出的表格，工作人员在工作过程中及时填写，连同样品、分析数据一起交给负责汇集、整理的人员进行处理。

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质量保证检查单上的条目是根据对数据质量的影响区分的，每一条目代表下述一种类型的影响。

关键因素：它总是影响着采样结果，并且是不可补救的。

主要因素：它很可能对采样结果有不利影响，但并不总是不可补救的。 次要因素：它通常对数据没有影响，只是作为一种好的习惯作法。

除了这三项代表影响性质的因素以外，检查单上还有某些细目，例如，质量控制点，特别列出这些细目是要说明，对这些细目必须按规定进行质量控制检查。 二、环境质量图

• 定义：用不同的符号、线条或颜色来表示各种环境要素的质量或各种环境单元的综

合质量的分布特征和变化规律的图称为环境质量图。

• 优点：可以节省大量的文字说明，直观、可以量度和对比，有助于了解环境质量在

空间上的分布原因和在时间上的发展趋势。

三、分类

• 按所表示的环境质量评价项目：单项环境质量图、单要素环境质量图和综合环境质

量图等；

• 按区域：城市环境质量图、工矿区环境质量图、农业区域环境质量图、旅游区域环

境质量图和自然区域环境质量图；

• 按时间：历史环境质量图、现状环境质量图和环境质量变化趋势图等； • 按编制环境质量图的方法：定位图、等值线图、分级统计图和网格图等。

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