环境科学导论第2版 赵景联 史小妹环境科学导论-第9章

第9章环境质量评价与环境监测Environmentalqualityassessmentandenvironmentalmonitoring*环境科学导论*环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测9.1环境质量评价9.1.1环境质量评价概述1.环境质量环境质量（Environmental Quality ）是指环境系统的内在结构和外部所现的状态对人类及生物界的生存和繁衍的适宜性。2．环境质量评价环境质量评价（Environmental quality assessment ）是按照一定的评价标准和评价方法评估环境质量的优劣，预测环境质量的发展趋势和评价人类活动的环境影响的学科。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测3.环境质量评价分类(1)按照所评价的环境质量的时间属性可以分成:1）环境质量回顾评价（Environmentalqualityreviewassessment）对某一区域某一历史阶段的环境质量的历史变化的评价，评价的资料为历史数据。这种评价可以揭示出区域环境质量的发展变化过程。2）环境质量现状评价（Environmentalqualitystatusassessment）利用近期的环境监测数据，反映的是区域环境质量的现状，环境质量现状评价是区域环境综合整治和区域环境规划的基础。3）环境影响评价（Environmentalimpactassessment）对拟议中的重要决策或开发活动可能对环境产生的物理性、化学性或生物性的作用，及其造成的环境变化和对人类健康和福利的可能影响所进行的系统分析和评估，并提出减免这些影响的对策和措施。环境影响的评价是目前开展得最多的环境评价。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测(2)按照评价所涉及的环境要素分为:1)综合评价(涉及区域所有重要环境要素)2)单要素评价(如大气环境质量评价、水环境质量评价、土壤环境质量评价等)(3)按评价的区域类型可分为:1)行政区域评价（如北京市环境评价)2)自然地理区域评价(如长江中上游水环境质量评价)。按照自然地理区域进行环境评价有利于揭示污染物的迁移转化规律；按照行政区域进行环境评价易于获取监测数据等原始资料，也有利于环境评价提出的措施和建议的采纳。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测4．环境质量评价方法从实际应用出发，环境评价方法分为两大类：环境评价方法和影响预测技术。环境评价方法指环境影响识别、评价和各种方案决策中应用的许多通用方法。环境影响预测技术指应用各种环境模型(包括物理模型和数学模型)以及专家的职业经验进行预测，而其中运用数学模型进行模拟是常用的方法。由于许多环境影响难以定量地模拟预测，故又常需应用专家经验判断方法。本书把专家预测法归入“环境评价方法”类。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测1）综合评价方法主要用于综合地描述、识别、分析和(或)评价一项开发行动对各种环境因子的影响或引起的总体环境质量的变化。核查表法(checklist)，矩阵法(matrix)，网络法(network)，环境指数法(environmentalindex)，叠图法(overlay)和幕景分析法(scenarioanalysis)等。每种方法又可衍生出许多改型的方法以适应不同的对象和不同的评价任务。例如核查表可分为简单的、描述性的和决策用等多种。随着地理信息系统(geographicinformationsystem)的广泛应用，叠图法和幕景分析法都可利用地理信息系统在计算机上实现。逐层分解综合影响评价法则是以上方法的综合运用。2)专项分析和评价方法常用于定性、定量地确定环境影响程度、大小及重要性；对影响大小排序、分级；用于描述单项环境要素及各种评价因子质量的现状或变化；还可对不同性质的影响，按环境价值的判断进行归一化处理。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测属于这一类型的方法有：环境影响特征度量法，环境指数和指标法，专家判断法(expertjudgment)，智暴法(brainstorming)，德尔斐法(Delphitechnique)，巴特尔指数法(Batteleenvironmentalevaluationsystem)，费用—效益分析法(cost-benefitanalysis)，以及定权方法等。还有许多方法如现场监测和调查(fieldmonitoringreconnaissance)，统计与多元分析法(statisticalandmultivariateanalysis)等。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测9.1.2环境质量现状评价1.环境质量现状评价的概念*环境科学导论第*页环境质量现状评价是对一定区域内人类近期的和当前的活动致使环境质量变化，以及受此变化引起人类与环境质量之间的价值关系的改变进行评价。环境质量状况所能反映出的价值大致有以下四种：1）自然资源的价值：主要是指大气、水和土壤在人类利用它们的过程中体现出来的一种属性。对大气、水和土壤进行评价时更多注意的是污染评价，即评估人类的生产与生活活动所排放出来的各种污染物对大气、水和土壤的污染程度，以及由此对人体健康所造成的危害程度。2）生态价值：主要以生态学原理为基础，以保护生态平衡、可持续利用自然资源为目的，评估一定区域内生态系统是否处于良性循环状态，以及生态系统被破坏的程度。3）社会经济价值与生活质量价值，可称为文化价值：它们可从不同的角度去评价。例如以适应人类生活的美好舒适的需要，从审美的观点出发，采用一定的评价方法对环境美学价值进行评价；以适应人类公共健康的需要，可从卫生学的角度进行评价；以社会经济协调发展为目的，可从经济学的角度进行评价。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测2.环境质量现状评价的基本程序⑴确定评价目的、制定实施计划⑵收集与评价有关的背景资料⑶环境质量现状监测⑷背景值的预测⑸进行环境质量现状的分析⑹评价结论及对策环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测3.环境质量现状评价的方法（1）环境污染评价方法（Environmentalpollutionevaluation）目的在于分析现有的污染程度、划分污染等级、确定污染类型。经常使用的是污染指数法（Pollutionindexmethod）。分为两大类：1）单因子污染指数的为：*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测2）综合污染指数有以下几种形式：*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测（2）生态学评价方法生态学评价方法(Ecologyevaluationmethod)是通过各种生态因素的调查研究，建立生态因素与环境质量之间的效应函数关系，评价自然景观破坏、物种灭绝、植被减少、作物品质下降与人体健康和人类生存发展需要的关系。1)植物群落评价（plant communityevaluation）①植物数量②优势度③净生产力④种群多样性通常使用辛普生指数，其公式为：式中：D为多样性指数；N为所有种群的个体总数；为一个种群的个体数。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测2）动物群落评价（Animalcommunityevaluation）3）水生生物评价（Aquaticlifeevaluation）（3）美学评价法美学评价法（Aestheticevaluationmethod）是从审美准则出发，以满足人们的追求舒适安逸的需求为目标，对环境质量的文化价值进行评价。采用主观概率法计算美感值，其计算公式可以采用：*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测9.1.3环境影响评价1.环境影响（Environmentalimpact）指人类活动(经济活动、政治活动和社会活动)导致的环境变化以及由此引起的对人类社会的效应。2.环境影响评价（Environmentalimpactassessment）指对拟议中的建设项目、区域开发计划和国家政策实施后可能对环境产生的影响(后果)进行的系统性识别、预测和评估。*环境科学导论第*页一种理想的环境影响评价过程，应该能够满足以下条件：1）基本上适应于所有可能对环境造成显著影响的项目，并能够对所有可能的显著影响做出识别和评估；2）对各种替代方案(包括项目不建设或地区不开发的情况)、管理技术、减缓措施进行比较；3）编制清楚的环境影响书(EIS)，以使专家和非专家都能了解可能的影响的特征及其重要性；4）包括广泛的公众参与和严格的行政审查程序；5）及时、清晰的结论，以便为决策提供信息。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测3.环境影响评价制度（Environmentalimpactassessmentsystem）指把环境影响评价工作以法律、法规或行政规章的形式确定下来从而必须遵守约制度。环境影响评价不能代替环境影响评价制度。前者是评价技术，后者是进行评价的法律依据。环境影响评价制度要求在工程、项目、计划和政策等活动的拟定和实施中，除了传统的经济和技术等因素外，还要考虑环境影响，并把这种考虑体现到决策中去。对于可能显著影响人类环境的重要的开发建设行为，必须编写环境影响报告书(EIS)。环境影响评价制度的建立，从一个方面体现了人类环境意识的提高，是正确处理人类与环境关系，保证社会经济与环境协调发展的一个进步。我国环境影响评价制度由《中华人民共和国环境保护法》规定为一切建设项目必须遵守的法律制度，其目的是为了防止造成环境污染与破坏。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测4.环境影响评价的重要性（1）保证建设项目选址和布局的合理性（2）指导环境保护措施的设计，强化环境管理（3）为区域的社会经济发展提供导向（4）促进相关环境科学技术的发展*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测5.环境影响报告书(Environmentalimpactstatements，EIS)环境影响评价工作的书面总结。《建设项目环境保护管理条例》规定，“建设项目环境影响报告书，应当包括下列内容：①建设项目概况；②建设项目周围环境状况；③建设项目对环境可能造成影响的分析和预测；④环境保护措施及其经济、技术论证；⑤环境影响经济损益分析；⑥对建设项目实施环境监测的建议；⑦环境影响评价结论。涉及水土保持的建设项日，还必须有经行政主管部门审查同意的水土保持方案。”*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测6.环境影响评价的标准体系（Environmental standard）控制污染、保护环境的各种标准的总称。*环境科学导论第*页（1）环境标准在环境保护中所起的作用1）环境标准是制定环境规划和环境计划的主要依据2）环境标准是环境评价的准绳3）环境标准是环境管理的技术基础显然，环境标准的作用不仅表现在环境效益上，也表现在经济效益和社会效益上。（2）环境标准体系（Environmental standard system）按照环境标准的性质、功能和内在联系进行分级、分类，构成一个统一的有机整体，称之为环境标准体系。各环境标准之间互相联系、互相依存、互相补充，具有配套性，相互之间协调发展。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页图9-1我国目前的环境标准体系环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页1）环境质量标准（Environmental quality standards ）在一定时间和空间范围内，对各种环境介质(如大气、水、土壤等)中的有害物质和因素所规定的容许容量和要求，是衡量环境是否受到污染的尺度，以及有关部门进行环境管理，制定污染排放标准的依据。环境质量标准分为国家和地方两级。环境质量标准主要包括：大气质量标准，水质质量标准、环境噪声及土壤、生物质量标准等。2）污染物排放标准（Pollutantsdischarge standard ）根据环境质量要求，结合环境特点和社会、经济、技术条件，对污染源排人环境的有害物质和产生的有害因素所做的控制标准，或者说是排入环境的污染物和产生的有害因素的允许的限值或排放量(浓度)。它对于直接控制污染源，防治环境污染，保护和改善环境质量具有重要作用，是实现环境质量目标的重要手段。污染物排放标准也分为国家污染物排放标准和地方污染物排放标准两级。3）环境基础标准（basicenvironmentalstandard ）在环境保护工作范围内，对有指导意义的有关名词术语、符号、、导则等所作的统一规定。在环境标准体系中它处于指导地位，是制定其他环境标准的基础，如地方大气污染物排放标准的技术方法、地方水污染物排放标准的技术原则和方法、环境保护标准的编制、出版、印刷标准等。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页4）环境方法标准（Environmentalmethodstandard ）环境保护工作中，以试验、分析、抽样、统计、计算等入法为对象而制定的标准，是制定和执行环境质量标准和污染物排放标准，实现统一管理的基础，如锅炉大气污染物测试方法、建筑施工场界噪声测量方法、水质分析方法标准。5）环境标准样品标准（EnvironmentalstandardsamplesStandards）对环境标准样品必须达到的要求所作的规定。6）环保仪器设备标准（Environmentalprotectionequipmentstandard）为了保证污染物监测仪器所监测数据的可比性和可靠性，以保证污染治理设备运行的各项效率，对有关环境保护仪器设备的各项技术要求也编制统一的规范和规定，均为环保仪器设备标准。7）强制性标准（Mandatorystandards）和推荐性标准（Recommendedstandards凡是环境保护法规、条例和标准化方法上规定的强制执行的标准为强制性标准。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测7.环境影响评价程序环境影响评价程序是指按一定的顺序或步骤指导完成环境影响评价工作的过程。其程序可分为管理程序和工作程序，经常用流程图来表示。*环境科学导论第*页（1）环境影响评价程序遵循的原则1）目的性原则2）整体性原则3）相关性原则4）主导性原则5）等衡性原则6）动态性原则7）随机性原则8）社会经济性原则9）公众参与原则环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页（2）环境影响评价的管理程序1）环境影响分类筛选凡新建或扩建工程，要根据国家环境保护总局“分类管理名录”确定应编制环境影响报告书、环境影响报告表或填报环境影响登记表。①编写环境影响报告书的项目新建或扩建工程对环境可能造成重大的不利影响，这些影响可能是敏感的、不可逆的、综合的或以往尚未有过的。这类项目需要编写全面的环境影响报告书。②编写环境影响报告表的项目新建或扩建工程对环境可能产生有限的不利影响，这些影响是较小的或者减缓影响的补救措施是很容易找到的，通过规定控制或补救措施可以减缓对环境的影响。这类项目可直接编写环境影响报告表，对其中个别环境要素或污染因子需要进一步分析的，可附单项环境影响专题报告。③填报环境影响登记表的项目对环境不产生不利影响或影响极小的建设项目，只填报环境影响登记表。国家环保总局根据分类原则确定评价类别，如需要进行环境影响评价，则由建设单位委托有相应评价资格证书的单位来承担。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测2）环境影响评价项目的监督管理环境影响评价项目的监督管理工作的主要内容是：评价单位资格考核与人员培训；评价大纲的审查；环境影响评价的质量管理；环境影响评价报告书的审批。*环境科学导论第*页图9-2我国基本建设程序与环境管理程序的关系环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测（3）环境影响评价的工作程序第一阶段为准备阶段：主要工作为研究有关文件，进行初步的工程分析和环境现状调查，筛选重点评价项日，确定各单项环境影响评价的工作等级，编制评价工作大纲；第二阶段为正式工作阶段：其主要工作为工程分析和环境现状调查，并进行环境影响预测和评价环境影响；第三阶段为报告书编制阶段：其主要工作为汇总、分析第二阶段工作所得到的各种资料、数据，得出结论，完成环境影响报告书的编制。*环境科学导论第*页图9-3环境影响评价工作程序流程图环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测（4）评价工作的等级环境影响评价工作的等级是指需要编制环境影响评价和各专题工作深度的划分。各单项环境影响评价划分为三个工作等级，一级评价最详细，二级次之，三级较简略。各单项影响评价工作等级划分的详细规定，可参阅相应导则。工作等级的划分依据如下：1）建设项目的工程特点(工程性质、工程规模、能源及资源的使用量及类别、源项等)。2）项目所在地区的环境特征(自然环境特点、环境敏感程度、环境质量现状及社会经济状况等)。3）国家或地方政府所颁布的有关法规(包括环境质量标准和污染物排放标准)。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测9.1.4建设项目环境影响评价1.建设项目环境影响评价建设项目的环境影响评价的目的，就是为某一工程建设项目的布局、选址和确定其发展规模，提出环保措施服务。1）确保在工程项目的规划中，对工程的环境影响后果以及环境对工程项目的制约因素给予全面的考虑。2）改善工程项目决策的效果，工程项目环境影响评价的结果和工程设计之间始终存在着反馈，环境影响评价可用在检验备选项目设计方案的早期阶段，有助于选择效益最大、有害影响小的设计方案。3）减少工程费用和工程设计时间。4）若在其一工程项目有多个地址和考虑多种替代方案的情况下，环境影响评价提供了进行决策的基础。 *环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页2.建设项目环境影响评价的作内容（1）工程分析工程分析是从有可能对环境产生影响角度对工程项目的建设性质、生产规模．原料来源、工艺方法、土地利用、移民安置等进行系统分析。其目的是确定主要影响因子，查清其影响的过程及危害特性。工程分析的工作内容应根据工程项目的特征来确定。（2）各类工程项目的环境影响分类及其识别工程项目的类型比较繁杂，但目前对各种环境资源影响比较显著的工程项目有：工业工程类、能源工程类、水利工程类、交通工程类和农业工程类。上述五项工程类对环境的可能影响：1）对自然资源价值的影响①对水质的影响。包括对地下水和地表水的影响。②对大气环境质量的影响。主要是指排放的气体污染物对人类与动植物的健康和生产力产生不利的影响。③对土壤质量的影响。一般包括： 污染影响，指由于大气悬浮物沉降、地表水的渗透、污水灌溉和固体废弃物的自然淋滤和机械风化； 引起土壤退化，指由于建设活动引起的水土流失、土壤沙化、土壤酸化、土壤次生盐渍化以及沼泽化等； 造成土壤和土地资源破坏。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测2）生态价值的影响。是对动植物种类的分布和丰度造成的影响。3）美学影响。是指工程建设项目对与美感有关事物的作用。4）社会经济影响。简单地说是工程建设项目对人的影响，这些影响可能是工程建设项目对经济、社会、人类健康和福利产生的直接影响，也可能是由于通过改变各种环境因子而造成间接的影响。通常从下面四个范畴中选择社会经济影响因子：①对人口的影响②厂区服务设施的影响③对经济的影响④对价值观的影响。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页（3）环境影响预测环境影响预测通常是对现有的相应资料数据加以合理的研究和分析之后，对受人类活动影响的未来的环境状况作出预计或推测。环境影响预测是环境影响评价结论的重要依据之一。构成环境影响预测有三部分内容：一是环境影响预测分析研究各种可能受影响的环境信息。首先需要回答预测的对象或重点是什么，其次要确定调查什么，第三要回答分析什么。二是环境影响预技术环境影响的预测技术是影响预测分析的方法和手段。可以根据环境影响预测技术在预测分析中的不同作用进行分类，一般可分为两类：一类是定性预测技术——定性分析。确定受人类活动影响的环境未来发展的性质另一类是定量预测技术——因果分析，是研究受影响的环境因素与预测目标之间的因果关系及其影响程度。三是环境影响预测应用。预测应用就是运用预测规律来判断未来。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测3.环境影响评价大纲的编写环境影响评价大纲是环境影响评价报告书的总体设计和行动指南。评价大纲应在开展评价工作之前编制，它是具体指导环境影响评价的技术文件，也是检查报告书内容和质量的主要判据。该大纲应在充分研读有关文件、进行初步的工程分析和环境现状调查后形成。*环境科学导论第*页1）总则。包括评价任务的由来，编制依据，控制污染和保护环境的目标，采用的评价标准，评价项目及其工作等级和重点等。2）建设项目概况。3）拟建项目地区环境简况。4）建设项目工程分析的内容与方法。5）环境现状调查：根据已确定的各评价项目工作等级、环境特点和影响预测的需要，尽量详细地说明调查参数、调查范围及调查的方法、时期、地点、次数等。6）环境影响预测与评价建设项目的环境影响：包括预测方法、内容、范围、时段及有关参数的估值方法，对于环境影响综合评价，应说明拟采用的评价方法。7）评价工作成果清单：包括拟提出的结论和建议的内容。8）评价工作组织、计划安排。9)经费概算。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测4.环境影响评价报告书的编制环境影响报告书的编制要点和环境影响报告书的编写提纲，在《建设项目环境保护管理条例》中已有规定，以下是典型的报告书编排格式：*环境科学导论第*页(1)总论：1）环境影响评价项目的由来。2）编制环境影响报告书的目的。3）编制依据。4）评价标准。5）评价范围。6）控制及保护目标。(2)建设项目概况应介绍建设项目规模、生产工艺水平、产品方案、原料燃料及用水量、污染物排放量、环保措施，并进行工程影响环境因素分析等。1）建设规模。2）生产工艺简介。3）原料、燃料及用水量。4）污染物的排放量清单。5）建设项目采取的环保措施。6）工程影响环境因素分析。(3)环境现状(背景)调查1）自然环境调查。2）社会环境调查。3）评价区大气环境质量现状(背景)调查。4）地面水环境质量现状调查。5）地下水质现状(背景)调查。6）土壤及农作物现状调查。7）环境噪声现状(背景)调查。8)评价区内人体健康及地方病调查。9)其他社会、经济活动污染、破坏环境现状调查。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页(4)污染源调查与评价污染源向环境中排放污染物是造成环境污染的根本原因。污染源排放污染物的种类、数量、方式、途径及污染源的类型和位置，直接关系到它危害的对象、范围和程度。因此，污染源调查与评价是环境影响评价的基础工作。1）建设项目污染源预估。2）评价区内污染源调查与评价。(5)环境影响预测与评价1）大气环境影响预测与评价。2）水环境影响预测与评价。3）噪声环境影响预测及评价。4）土壤及农作物环境影响分析。5）对人群健康影响分析。6）振动及电磁波的环境影响分析。7）对周田地区的地质、水文、气象可能产生的影响。(6)环保措施的可行性分析及建议1）大气污染防治措施的可行性分析及建议。2）废水治理措施的可行性分析与建议。3）对废渣处理及处置的可行性分析。4)对噪声、振动等其他污染控制措施的可行性分析。5)对绿化措施的评价及建议。6)环境监测制度建议。(7)环境影响经济损益简要分析环境影响经济损益简要分析是从社会效益、经济效益、环境效益统一的角度论述建设项目的可行性。由于这三个效益的估算难度很大。特别是环境效益中的环境代价估算难度更大。日前还没有较好的方法。因此，使环境影响经济损益简要分析还处于探索阶段，有待今后的研究和开发。目前，主要从以下几方面进行。1）建设项目的经济效益。2）建设项目的环境效益。3）建设项目的社会效益。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页(8)结论及建议要简要、明确、客观地阐述评价工作的主要结论，包括下述内容：1）评价区的环境质量现状；2）污染源评价的主要结论，主要污染源及主要污染物3）建设项目对评价区环境的影响；4）环保措施可行性分析的丰要结论及建议；5）从三个效益统一的角度，综合提出建设项目的选址、规模、布局等是否可建议应包括各节中的主要建议。(9)附件、附图及参考文献1）附件主要有建设项目建议书及其批复，评价大纲及其批复。2）附图，在图、表特别多的报告书中可编附图分册，一般情况下不另编附图分册。若没有该图对理解报告书内容有较大困难时，该图应编入报告书中，不入附图。3）参考文献应给出作者、文献名称、出版单位、版次、出版日期等。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测9.2环境监测9.2.1环境监测概述1.环境监测（Environmentalmonitoring）通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测，跟踪环境质量的变化，确定环境质量水平，为环境质量评价和环境治理等工作提供基础和保证。2.环境监测的目的和任务环境监测的目的是准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。具体可归纳如下：1）根据环境质量标准，评价环境质量。2）根据污染的特点、分布情况和环境条件，追踪寻找污染源，提供污染变化趋势，为实现监督管理、控制污染提供依据3）收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控制、目标管理、预测预报环境质量提供数据。4）为保护人类健康、保护环境和合理利用自然资源、制订环境法规、标准、规划等服务。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页3.环境监测的内容（1）根据监测对象划分1)水污染监测（Waterpollutionmonitoring）分环境水体监测和废水监测两部分。其主要监测项目大体可分为两类：一类是反映水质污染的综合指标，如温度、色度、pH值、电导率、悬浮物、溶解氧（DO)、化学需氧量(COD)和生化需氧量（BOD)等；另一类是一些有毒害性的物质含量，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞、镍、有机农药等。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页2)大气污染监测(Atmosphericpollutionmonitoring)总体上包括大气中污染物的监测、大气降水中污染物的监测和气象条件监测。大气污染物以分子状态和粒子状态两种形态存在于大气中，分子状态的污染物监测项目主要有SO2、NOx、CO、HCN、NH3、碳氢化合物、卤化氢、氧化剂、甲醛、挥发酚等物质的含量。常规的粒子污染物的监测项目有总悬浮颗粒(TSP)、灰尘自然降尘量、尘粒的化学组成（铬、铅、砷化合物等）。大气降水监测内容是以降雨（雪）形式从大气中沉降到地球表面的沉降物的主要成分和性质，监测项目主要有pH值，电导率，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH3、SO42-、NO3-、Cl-等的含量。气象监测主要测定影响污染物的气象因素，如风向、风速、气温、气压、降雨量，以及与光化学烟雾形成有关的太阳辐射、能见度等方面情况。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页3)固体废物和生物监测(Solidwasteandbiologicalmonitoring)主要包括工业固体废物和城市垃圾等。固体废物监测是指监测固体废物的有害性质和有害成分对土壤、水体、空气和动植物的危害，如固体废物中的铬、铅、镉、汞等重金属在自然条件下的浸出，农药残留在农作物中。生物监测指污染物导致动植物的变化的监测，如水生生物监测、植物对大气污染反应及指示作用的监测、生物体内的有害物质的监测、环境致突变物的监测等。具体监测项目依据需要而定，如砷、镉、汞、有机农药等的含量。4）物理性污染监测（Physicalpollutionmonitoring)对造成环境污染的噪声、振动、电磁辐射、放射性等物理能量进行监测。 环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页（2）根据环境污染的来源和受体分类1）污染源监测（Pollutionsourcesmonitoring）主要内容是人为污染源，即由于人类活动造成的环境破坏的污染源。污染源监测主要用环境监测手段确定污染物的排放来源、排放浓度、污染物种类等，为控制污染源排放和环境影响评价提供依据，同时也是解决污染纠纷的主要依据。2）环境质量监测(Environmentalqualitymonitoring)通常指环境空气质量监测和水环境质量监测。环境空气质量不但监测环境中的污染物，由于气象因素影响很大，因此还要同时测定气象参数，如温度、湿度、风速、风向、逆温层高度、大气稳定度等的监测。水环境质量包括海洋、河流、湖泊、水库等地表水和浅层的地下水监测，同时应包括水中的悬浮物、溶解物质及沉积物等，还应测定水文条件。3）环境影响监测(Environmentinfluencemonitoring)环境污染受体（人、动植物、土壤、建筑物、设备等）可能受到大气污染物、水体污染物、固体废物、噪声等的危害，为此而进行的监测称为环境影响监测。这类监测可以连续的，也可以是定点的。 环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页4.环境污染和环境监测的特点(1)环境污染的特点1)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。2）空间分布性污染物和污染因素进人环境后，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性质有关，不同空间位置上污染物的浓度和强度分布是不同的。有害物质引起毒害的量与其无害的自然本底值之间存在一个界限，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-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，也是制订环境标准的科学依据。环境是一个复杂体系，必须考虑各种因素的综合效应。 环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页（2）环境监测的特点因环境监测对象、手段、时间和空间上的多变性，污染组分的复杂性，所以环境监测本身具有综合性、连续性和追踪性等特征。1）环境监测的综合性监测手段包括化学、物理、生物、物理化学、生物化学及生物物理等一切可以表征环境质量的方法；监测对象包括空气、水体(江、河、湖、海及地下水、土壤、固体废物、生物等客体，只有对这些客体进行综合分析，才能确切描述环境质量状况；对监测数据进行统计处理、综合分析时，耑涉及该地区的自然和社会各个方面情况，因此，必须综合考虑才能正确阐明数据的内涵。2）环境监测的连续性由于环境污染具有时空性等特点，因此，只有坚持长期测定，才能从大量的数据中揭示其变化规律，预测其变化趋势，数据越多，预测的准确度就越高。因此，监测网络、监测点位的选择一定要有科学性，而且一旦监测点位的代表性得到确认，必须长期坚持监测。3）环境监测的追踪性环境监测包括监测目的的确定、监测计划的制订、采样、样品运送和保存、实验室测定到数据整理等过程，是一个复杂的、有联系的系统，任何一步的差错都将影响最终数据的质量。特别是区域性的大型监测，由于参加人员众多、实验室和仪器的不同，必然会产生技术和管理水平上的不同。为使监测结果具有一定的准确性，并使数据具有可比性、代表性和完整性，需有一个量值追踪体系予以监督。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测9.2.2环境监测污染物分析方法*环境科学导论第*页1.化学分析法（Chemicalanalysis）以化学反应为基础确定的待测物质含量的方法。一般包括质量法、滴定法和目视比色法。其中滴定法用途最广。滴定分析是将一种已知准确浓度的试剂溶液滴加到一定量的待测溶液中，直到所加试剂与待测物质定量反应为止，然后根据试剂溶液的浓度和用量，利用化学反应的计量关系计算待测物质含量的方法。适合滴定分析法的化学反应，应符合下列要求：1）反应必须按化学计量关系定量进行，能进行完全（达到99.9%以上），没有副反应。这是定量计算的基础。2）反应速度要足够快，以适应滴定的需要。对速度较慢的反应，可通过加热或加入催化剂等方法来加快反应速度。3）要有适当的指示剂或其他物理化学方法来确定反应的化学计量点。按这些要求，也可将一些反应条件加以改变，使之满足滴定分析要求。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页2.光学分析法根据物质的光学性质所建立的光学分析法,主要包括分光光度法、光谱分析法等。分光光度法（Spectrophotometricmethod）基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法，包括比色法、可见光及紫外分光光度法和红外光谱法。以下讨论可见光的分光光度法来说明分光光度法的原理。许多物质是有颜色的，而有色溶液颜色的深浅与这些物质的含量有关。溶液愈浓，颜色愈深。因此，可用比较颜色的深浅来测定物质的含量，这种测定方法就称为比色分析法。当一束单色光通过均勻的溶液时，入射光强度为I0，吸收光强度为Ia，透射光强度为It，反射光强度为Ir则 环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页透光率（Transmittance）T是透射光的强度It与入射光强度I0之比。透光率愈大，溶液对光的吸收愈少；透光率愈小，溶液对光的吸收愈多。吸光度义为透光率的负对数，即A愈大，溶液对光的吸收愈多。实践证明，当一适当波长的单色光通过一固定浓度的溶液时，其吸光度与光通过的液层厚度成正比，与吸光物质的浓度也成正比，即环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页（2）光谱分析法光是一种电磁波，由电磁波按波长或频率有序排列的光带（图谱）称为光谱，基于测量物质的光谱而建立的分析方法称为光谱分析法。光谱是由于物质的原子或分子的特定能级的跃迁所产生的，因此根据其特征光谱的波长和强度可进行定性和定量分析。根据电磁辐射的本质，光谱分析可分为分子光谱及原子光谱。根据辐射能量传递的方式，光谱又可分为发射光谱、吸收光谱等。1）原子吸收光谱法（AtomicAbsorptionSpectroscopy）又称为原子吸收分光光度法，通常简称原子吸收法（AAS）。其基本原理为：从空心阴极灯或光源中发射出一束特定波长的入射光，在原子化器中待测元素的基态原子蒸气对其产生吸收，未被吸收的部分透射过去。通过测定吸收特定波长的光量大小，来求出待测元素的含量。原子吸收光谱分析法的定量关系也可用Lambert-Beer定律（来表示）。该法具有灵敏度高、精确高，选择性好、干扰少、速度快，易于实现自动化，可测元素多、范围广，结构简单、成本低等特点。也正因为如此，该法的发展也相当迅速。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页2）原子发射光谱法(Atomicemissionspectrometry)利用物质中不同的原子或离子在外层电子发生能级跃迁时产生的特征辐射来测定物质的化学组成的方法。在激发光源的作用下，部分样品物质处于高温气体状态，并且离解成原子甚至电离成离子，因而在外层电子发生能级跃迁时发射出来的是一些分得开的、频率非常窄的线光谱。利用原子或离子所发射的特征光谱线的波长和强度来测定组成物质的元素种类及其含量的方法称作原子发射光谱分析法。利用光谱分析可以进行定性分析和定量分析，在合适条件下，利用元素的特征谱线可以准确无误地确定哪种元素的存在，因此，光谱定性分析是很可靠的方法，既灵敏快速，又非常简便。光谱分析适宜于作低含量及痕量元素的分析，但不能用以分析有机物及大部分非金属元素。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页3）紫外吸收光谱分析(Ultraviolet absorption spectrum)基于物质对紫外区域的光的选择吸收的分析方法，其原理与可见光光度法基本相同，定量分析的基础仍然是Lambert-Beer定律。利用最大吸收波长λmax及吸收峰的形状可以进行物质的定性分析或分子结构的推测，大部分吸收光谱的研究都在约200〜400nm的近紫外波长区域进行。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页4)红外吸收光谱分析(Infraredabsorptionspectrum)分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测3.色谱分析法色谱分析法又称层析分析法(Chromatography)，是一种分离测定多组分混合物的有效的分析方法。它基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，依次送入检测器测定，达到分离、分析各组分的目的。色谱法的分类方法较多，常按两相所处的状态来分。用气体作为流动相时，称为气相色谱；用液体作为流动相时，称为液相色谱或液体色谱。下面主要介绍气相色谱法。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测(1)气相色谱法（Gaschromatography）气相色谱法是使用气相色谱仪来实现对多组分混合物分离和分析的，其流程如图9-4所示，载气由高压钢瓶供给，经减压、干燥、净化和测量流量后进入气化室，携带由气化室进样口注入并迅速化为蒸气的试样进入色谱（内装固定相），经分离后的各组分依次进入检测器，将浓度或质量信号转换成电信号，经阻抗转换和放大，送入记录仪记录色谱峰。当载气带着各组分依次通过检测器时，检测器响应信号随时间变化曲线称为色谱流出曲线，也称色谱图，如图9-5所示，如果分离完全，每个色谱代表一种组分。根据色谱峰时间可进行定性分析；根据色谱峰高或峰面积可进行定量分析。 *环境科学导论第*页9-4气相色谱流程图1-高压钢气瓶2-减压阀3-载气净化干燥管4-针型阀5-流量计6-压力表7-进样器8-色谱柱9-检测器10-记录仪图9-5色谱峰流出曲线环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测（2）色谱-质谱联用法（Chromatography-massspectrometry）气相色谱则具有分离效率高、定量分析简便，但定性差的特点。色谱与质谱的联用能使气相色谱法的高效能分离混合物的特点与质谱法的高分辨率鉴定化合物特点相结合，加上计算机的应用，为分析组成复杂的有机化合物混合物提供了有力的手段。这样，气相色谱仪相当于质谱法的理想的“进样器”，而质谱仪是气相色谱法的理想的“检测器”，该“检测器”几乎能检出全部的化合物。质谱分析的基本原理是利用被分析物质的分子或原子电离，生成具有一定质量和电荷的离子，通过质量分析器使离子按质量和电荷比（即质荷比（m/z））不同分离，收集和记录离子信号，构成离子按质荷比大小排列的质谱，实现样品成分和结构的测定。*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页图9-6气相色谱-质谱联用仪组成除了气相色谱-质谱联用（GC-MS)，还有LC-MS，CE-MS，GC-FTIR，MS-MS等联用技术。色谱-质谱联用仪器主要有色谱仪、分子分离器（又称接口）、质谱仪和计算机四部分组成。连接方式如图9-6所示。有机混合物以色谱柱分离后经接口进入离子源被电离成离子，离子在进入质谱的质量分析器前由在离子源与质量分析器之间一个总离子检测器来截取部分离子流信号。由于总离子流强度的变化正是流入离子源的色谱组分变化的反映，因而总离子强度与时间或扫描数变化曲线就是混合物的色谱图，称为总离子流色谱图。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测4.电化学分析法利用物质的电化学性质，测定化学电迆的电位、电流或电量的变化进行分析的方法称为电化学分析法。*环境科学导论第*页（1）电位分析法(Potentialmethod)利用电极电位和浓度之间的关系来确定物质含量的分析方法，表示电极电位的基本公式是能斯特方程式。由于单个电极电位的绝对值无法测量，在大多数情况下，电位法是基于测量原电池的电动势，构成电池的两个电极，一个电极的电位随待测离子浓度而变化，能指示待测离子浓度，称为指示电极，如金属电极、玻璃电极和离子选择性电极；另一个电极的电位则不受试液组成变化的影响，具有较恒定的数值，称为参比电极，如甘汞电极、Ag-AgCl电极。指示电极和参比电极共同浸入试液中，构成一个原电池，通过测定原电池的电动势，便可求得待测离子的浓度，这一方法亦称为直接电位法。下面以测定pH值为例说明之。 环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页（2）极谱分析法(Polarographicanalysis)根据被测物质在电极上进行氧化还原反应得到的电流-电压关系曲线进行定性、定量分析的方法。它的测定原理如图9-7所示，其中E为直流电源，AB为一滑线电阻，加在电解池（极化池）D端电极上的电压可借助移动触点C调节，AC间电压由伏特计V读出，G分为检流计，可测量电解过程中通过的电流。图9-7极谱分析基本装置图9-8极谱波环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页分析时，将试液（以测10-3〜10-4mol/L的CdCl2稀溶液为例）注入电解池中，加入0.1mol/L的KCl作为支持电解质，用于消除迁移电流，通入氮气除去溶液中的氧。当汞滴以3〜4滴/s的速度滴落。在电解液保持静态的条件下，移动触点C使加于两电极间的电压逐渐增大，记录电压值及相应的电流值。以电压为横坐标，电流为纵坐标绘制两者的关系曲线，便得到图9-8所示的电流电压曲线。从图9-可知，在未达到镉离子的分解电压时，只有微小的电流通过检流计（AB部分），该电流称为残余电流。当外加电压达到镉离子分解电压后，镉离子迅速在滴汞电极上还原并与汞结合成汞齐，电解电流急剧上升（BC部分）；当外加电压增加到一定数值后，电流不再随外加电压增加而增大，达到一极限值（CD部分)，此时的电流称为极限电流。极限电流减去残余电流后的电流称为极限扩散电流，它与溶液中镉离子浓度成正比，这是极谱分析法的基础。当电流等于极限扩散电流的一半时滴汞电极的电位称为半波电位（E1/2)，不同物质具有不同的半波电位，这是进行定性分析的依据。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测滴汞电极上的极限扩散电流可用尤考维奇公式表示*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页（3）阳极溶出伏安法阳极溶出伏安法又称为反向溶出伏安法，其基本过程分为两步：先将待测金属离子在比其峰电位更负一些的恒电位下，在工作电极上预电解一定时间使之富集；然后，将电位由负向正的方向扫描，使富集在电极上的物质氧化溶出，并记录其氧化波；最后，根据溶出峰电位确定被测物质的成分，根据氧化波的高度确定被子测物质的含量。其全过程可表示为：电解还原是缓慢的富集（1〜10min），溶出是突然的释放（以50〜200mV/s的电压扫描速度进行），因而作为信号的法拉第电流大大增加，从而使方法的灵敏度大为提高。若采用脉冲伏安法，可进一步消除干扰电流，提高方法的灵敏度。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测9.2.3环境监测系统和环境监测方法*环境科学导论第*页1.环境监测系统环境监测的过程通常包括背景调査、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说，就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。环境监测设计是环境监测的首要环节，关系到监测数据的有效性和监测数据结果的成败。（1）水质监测方案设计下面分地表水和地下水进行讨论。地表水断面一般设置三类：一是对照断面，反映进入本区河流水质的初始情况。设在进入城市、工业区或生活区废水排放口的上游、基本不受本地区污染影响的河段。二是控制断面，是了解水环境受污染程度及其变化情况的断面。即受纳某城市或区域的全部工业和生活污染水的断面。三类是消减断面，指工业污水或生活污水在水体内流经一定距离而达到最大程度混合，污染物被稀释、降解，其主要污染物浓度有明显降低的断面。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页对于较大支流汇入干流前的河口处、湖泊的出入河口及重要河流入海口、国际河流出入国界处、有特殊要求的河段均应设监测断面。总之，监测断面的设置应根据水环境质量实际状况，考虑对污染物时空分布和变化规律的了解、优化的基础上，以最少的断面、垂线和测点取得代表性最好的监测数据。在一个监测断面上设置的采样垂线数与各垂线上的采样点数应符合表9-2和表9-3。 环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页对于湖泊、水库通常只设监测垂线，在特殊情况下参照河流的有关规定设置监测断面。对无明显功能区别的湖库，可用网络法均匀设置监测垂线，但对有可能出现温度分层现象时，应作水温、溶解氧的探索性试验后再定。湖（库）监测垂线上的采样点的布设应符合表9-4。 污水的监测点位的布设：第一类污染物采样点一律设在车间或车间处理设施的排放口或专门处理此类污染物设施的排放口；第二类污染物采样点一律设在排污单位的外排口。进入集中污水处理厂和进入城市污水管网的污水应根据地方环境保护行政主管部门的要求确定。污水处理设施效率监测采样点的布设按下列方法布点，对整体污水处理设施效率监测时，在各种进人污水处理设施污水的人口和污水设施的总排口设置采样点。对各污水处理单元效率监测时，在各种进入处理设施单元污水的入口和设施单元的排口设置采样点。另外，污水采样也涉及采样时间、地点和频次等问题。因此，在采样前有必要对污染源的排放规律和污水中污染物浓度的时间、空间等变化等进行详细的了解。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页采样频率及监测项目的确定根据我国水质监测规范要求，饮用水源地全年采样监测12次。对于较大水系干流和中、小河流，全年采样监测次数不少于6次。采样时间为丰水期、枯水期和平水期，每期采样两次。对于潮汐河流全年在丰、枯、平水期采样监测，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、退潮数据。背景断面每年采样监测一次，在污染可能较重的季节进行。排污渠每年采样监测不少于3次。监测项目及监测方法如表9-5、表9-6和表9-7所示。环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页环境科学导论第九章环境质量评价与环境监测*环境科学导论第*页(2)大气和废气监测方案的设计大气污染受时空、地理、地形、人口密度等因素的影响。大气采样的布点一般应遵循的原则有：采样点应设在整个监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方；采样点应疏密有别，在污染比较集中、主导风向比较明显时，污染源的下风向应布设较多的采样点，上风向布设少量点作为对照；采样点的周围应开阔，无局部污染源。采样口水平线与周围建筑物髙度的夹角应不大于30℃，并应避开树木及吸附能力较强的建筑物；交通密集区的采样点应设在距人行道边缘至少1.5m远。另外，采样口高度应根据监测目的而定，如研究污染物对人体的影响，则