华北理工环境监测教案

课程教案课程名称：环境监测课程编号：805062课内学时：40授课方式：板书授课学期：第五学期授课班级：09环境工程任课教师：华北理工大学化学工程学院环境监测教案2第一讲课程名称：《环境监测》第周，第1讲授课题目（章、节）第一单元绪论第一节环境监测的目的和分类第二节环境监测的特点和监测技术概述第三节环境标准【目的要求】1.掌握环境监测的一般程序，环境监测的目的和分类。2.环境监测的发展过程，理解环境污染的特点及监测特点；3.掌握优先污染物和优先监测的概念。4.了解环境标准的作用、分类与分级，制订环境标准的原则；5.掌握主要的水质标准名称、特点和应用范围；大气标准的名称、特点和适用范围【基本内容】第一节环境监测的目的和分类讲述环境监测的一般程序，环境监测的目的与分类。第二节环境监测的特点和监测技术概述环境监测的发展过程和阶段；环境污染的特点，环境监测的特点；监测技术概述，环境优先污染物和优先监测。第三节环境标准环境标准的作用，环境标准的分类与分级，制定环境标准的原则，我国现行环境保护标准体系介绍【重点、难点】教学重点：环境监测的定义；环境监测的一般过程；监测原则中的优先监测原则；环境标准的分类和分级。教学难点：制定环境标准的原则；环境污染和污染物的时空分布特征【教学方法与手段】例举和环境工程有关的监测实例；课堂讲授、设问；布置课后任务和主要阅读内容【对学生的课内外要求】对课上的重点内容补充课后笔记；上网查阅几个主要的环境标准环境监测教案3【作业、思考题】1.环境监测具有哪些特点？2.按照监测目的，环境监测分为哪些类别？3.简述环境污染的时空分布特点，以及对环境监测工作有什么指导意义？4.什么是优先污染物和优先监测？5.环境标准有什么作用？6.我国环境标准分为几类和几级（作业）7.我国地表水环境质量标准，对地表水的区域划分方法？环境监测教案4【教学过程和教学内容】环境监测概述环境科学兴起：上世纪五十年代。环境科学定义：研究在人类活动的影响下，环境质量变化的规律及其保护和改善的科学。环境监测是环境科学的一个重要分支，是环境科学的工具、手段。【参】环境科学的主要分支：环境化学、环境物理学、环境地学、环境工程学、环境医学、环境管理学、环境经济及环境法学等。上述分支学科共同点：以环境问题为研究对象，需要对环境进行基本调查，即进行环境监测。早期的环境研究内容：环境污染物质的性质、来源、含量水平及其分布状态。这种研究是以基本化学物质为单位，进行定性和定量分析——环境分析。环境监测在环境分析的基础上发展而来，比环境分析包括的范围更广，意义更深。1．环境监测定义通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或环境污染程度）及其变化趋势。影响环境质量的因素：反映环境质量变化的各种自然因素；对人类活动与环境有影响的各种人为因素；对环境造成危害的各种成分。代表值：化学物质污染、物理和生物污染因素等。2．环境监测的一般过程环境监测的一般过程为现场调查、监测计划设计、优化布点、样品采集、运送保存、分析测试、数据处理、综合评价等。第一节环境监测的目的和分类一、环境监测的目的（或任务）1．根据环境质量标准，评价环境质量；即检验和判断环境质量是否合乎国家规定的环境质量标准，定期提出环境质量报告。2.根据污染特点、分布情况和环境条件，追溯（su）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。环境监测教案5环境容量：某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。4.为保护人类健康、保护环境，合理使用自然资源、制定环境法规、标准、规划等服务。【参考】21世纪人类面临的环境问题：森林面积锐减；土地严重沙化；自然灾害频发；淡水资源枯竭；温室效应；臭氧层破坏重；酸雨；化学排放物急增，垃圾大量堆存。上述问题是环境监测结果的推论和对环境的评价。二、环境监测的分类环境监测可按监测对象、目的、方法或方式的不同进行不同的分类。1．按监测目的1）监视性监测（或例行监测或常规监测）：对已知污染因素或污染物质的现状和变化趋势进行定期的、常规的例行监测。【问：知道哪些常见监测指标？】特点：采用各种监测网，定点长期监测。2）特定目的监测（又称为应急监测或特例监测）：事故监测、仲裁监测、考核验证监测及咨询服务监测。【近期的污染监测实例】3）研究性监测（又称科研监测）：研究污染物质在环境中的扩散模式、运动规律及对环境、人体和生物的影响；研究污染控制措施和技术；研究监测分析方法。【举例】2．按监测介质对象分类：大气监测、水质监测、土壤监测、固体废物监测、生物监测、生态监测、噪声和振动监测、电磁辐射监测、放射性监测等等。【补】生物监测两种含义：1）将生物体作为监测对象；2）以生物体作为监测手段；生态监测：通过监测生物群落、生物种群的各种变化，观测与评价生态系统对自然变化及人为变化所作出的反应。第二节环境监测特点和监测技术概述一、环境监测的发展过程（三个阶段）1.第一阶段：污染监测或被动监测阶段。20世纪50年代~70年代先后发生了8大公害事件；分析化学的重点转向污染物分析。污染物的分布特点：含量较低；变异性大；基体及污染类型复杂；时空分布不均匀；环境监测教案6阶段特点：单因子分析；被动分析；查找原因分析；产生了许多优秀的分析方法，促进了分析化学的急剧发展。该阶段确定了大量的污染因子。2.第二阶段：主动监测或目的监测阶段认识的提高：（1）影响环境的因素既有化学因素还物理因素（废弃能量）；（2）生物对环境质量的变化比人更敏感，更丰富（生物比人更脆弱）；（3）各污染因子之间存在综合效应。阶段特点：环境分析扩大到环境监测；单一化学分析扩展到多种手段共用（物理手段、生物信息反馈等）；由点污染源测试发展到面污染源及区域污染源监测。3.第三阶段：污染防治或自动监测阶段面临的两个主要问题：（1）环境信息反馈速度滞后于环境质量变化。监测工作需要更快、更准确的手段及信息处理技术，要求建立科学、规范、高效的环境监测系统。（2）需要预测变化趋势发布应急指令。借助于计算机和遥感技术，80年代发达国家相继建立了各种预报系统，我国在2000年开始在大城市已经开始空气质量和日光指数等预报，现在还有海水质量预报、降水概率预报、城市噪声动态监测和信息发布。需要和其他学科进行交叉。二、环境污染和环境监测的特点（一）环境污染的特点1.时间分布性：空气污染物浓度随时间的变化及其分布，主要取决于当地的气象条件。气流方向的波动，局部小的空气涡旋造成的污染物的浓度的瞬间变化和周期性变化；城市空气中的NO2浓度和交通规律及时间的关系；城市噪声的昼夜变化；水体污染物随着水文条件如丰水期和枯水期的变化；溶解氧的日变化和年变化；入海口河网中污染物随着地球周期的变化。2.空间分布性：空气中污染物浓度分布和气候条件以及地形、地物条件有关。举例：乡村平坦地区污染物浓度变化均匀；地形复杂地区和繁华市区则呈阶梯式变化。不同位置的住宅小区感受交通噪声的大小不同。环境监测教案7水中污染物的浓度和排污口位置、排放方式、污染物性质、水体的水文条件密切相关。3.环境污染与污染物含量有关污染物排放量大于环境的自净能力时引起毒害或污染；阈值：引起毒害的量和自然本底值之间的差值。阈值的作用：判断污染及污染程度的依据，制定环境标准的科学依据。4.污染因素之间存在综合效应：单独、相加、相乘、拮抗。举例：独立SO2和CO的吸入，前者直接刺激呼吸道，后者则通过肺泡吸收进入血液，降低血红蛋白的携氧能力，导致中毒。叠加苯和甲苯对肝脏的破坏作用成叠加作用。协同SO2+TSP其危害大于单独作用之和。拮抗有机汞和硒浓度呈一定比例时，水体中甲基汞对鱼类的毒害作用降低。5.环境污染受社会评价制约主要影响因素：社会制度、文明程度、技术经济发展水平、民风民俗、哲学、法律等。还和危害的直接性、间接性、潜在性以及人的感受程度有关。（二）环境监测的特点1.综合性多种监测手段；多种监测客体；多种自然因素和社会情况；多种模型、模式。2.连续性污染物的时空分布特点决定了监测工作的长期连续性。3.追踪性建立量值追踪体系，通过对量值进行追踪监督，保证各级数据的准确性，可比性，代表性和完整性。三、监测技术监测技术包括采样技术、测试技术和数据处理技术，这里所说的监测技术主要指污染物的测试技术，或叫环境监测中污染物的分析方法。目前环境监测分析方法有化学法、物理法、物理化学法和生物法。1．化学法：化学分析法是以化学反应为其工作原理确定待测物质含量的方法。特点：准确度高，灵敏度较低，选择性差，适用样品中常量组分分析。样品前处环境监测教案8理繁杂。简便，快速，器具简单，分析费用较低。常用方法：重量法、容量法和目视比色法。2．物理法和物理化学法：又称仪器分析方法。温度、电导率、放射性等的测定，需要具备专用的仪器和装置。适用于定性和定量分析大多数化学物质。准确度相对较低，但灵敏度很高，选择性较好，仪器成本高，维护保养复杂。大体上包括：1）光谱分析法（或叫光学分析法）：它包括分光光度法、原子吸收分光光度法、化学发光法等等。2）色谱分析法：包括气相色谱法、高效液相色谱法等。3）电化学分析法：。包括电导分析法、离子选择性电极法、溶出伏安法等。4）放射分析法：如中子活化分析法，是利用中子照射待测物质，使其发生核反应，从而进行定量分析的方法。主要用于无机元素的痕量分析。3．生物法：即生物监测技术，利用生物个体、种群或群落在环境污染中所产生的各种反应来显示环境污染状况、判断环境质量的方法。四、环境优先污染物和优先监测：不可能对所有环境因子都进行监测。1．监测对象的选择：1）针对污染物的特征性质，选择毒性大、危害严重、影响范围大的污染物，对于潜在性危害大的污染物也不可忽视。2）对确定监测的污染物，必须有有效的测试手段和有效的分析方法，才能获得有意义的结果。3）对监测的数据能够作出正确的解释和判断。要用标准或对人体健康及生物系统的影响，作出合理的评价，防止监测中的盲目性。化学分析方法重量法容量法残渣（如水中固体）、大气中降尘；大气中颗粒状物质、水中油和固体悬浮物；酸碱滴定法：用于测定水中的酸度、碱度等；氧化还原滴定法：于水中溶解氧、高锰酸钾指数的测定；络合滴定法：用于水中钙、镁、总硬度、氰化物的测定；沉淀滴定法：用于水中卤素化合物的测定；测定水中的氟化物。目视比色法环境监测教案92．坚持优先监测的原则，这是对有毒化学污染物而言的。对众多有毒污染物进行分级排队，从中筛选出潜在危害性大，在环境中出现频率高的污染物作为监测和控制对象，进行优先监测。这些优先监测的污染物称为优先污染物，对优先污染物进行的监测称为优先监测。举例：造成局地污染严重的污染物与大规模世界性污染物相比，后者具有优先监测的必要；燃烧和汽车排气的污染是世界性的问题，对人类健康影响很大，所以在大气监测中优先监测二氧化硫、（NOx）氮氧化物、CO及颗粒物等项目。各国发表的有毒污染物控制名单，具有如下特点：优先污染物特点：难于降解，在环境中有一定残留水平，具有生物积累性；三致作用：致癌、致畸；致突变；毒性大、可检出。对人类健康和生态环境构成潜在威胁。书中列出了我国优先污染物黑名单。（十四个类别，68种污染物，有机物占58种）3.监测分析方法的选择：监测方法选择：应根据监测对象样品的特点，包括需测哪些项目、可能的浓度范围、可能存在的干扰物等，以及分析结果的最大容许误差和标准偏差、完成测定所要求的时间等来综合选择分析方法。标准分析方法通常是环境分析工作中的首选方法，目前，我国现有环境分析标准法近150件，其中有关水和废水的有100多件，有关空气和废气分析的有30多件，有关固体废物分析的13件，放射性监测的5件。选择原则：灵敏度和准确度满足测定要求，方法成熟，抗干扰能力好，操作简便。▲标准分析方法：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个单位（人）必须共同遵守的技术依据。第三节环境标准参考《环境标准管理办法》【颁布单位】国家环境保护总局1999年1月1日