环境监测_08在线自动监测与应急监测

项目八在线自动监测与应急监测任务目标了解在线监测系统的构成、工作原理等基本知识，掌握突发事故的特征及应急监测的方法，并能够进行自动监测和应急监测、数据处理和编写监测报告。技能要求1能运用空气自动监测系统进行、数据处理和结果评价。2能运用水质自动监测系统进行、数据处理和结果评价。3能够对突发事故进行布点、测定、数据处理和结果评价。工作情境工作地点：环保局、环境监测实训室。工作场景：欲对某区域内的环境质量进行常规在线监测，以判断其对区域内人群及其他生物的机体健康是否安全，是否符合国家放射性污染防治相关规定。主要对突发事故进行应急监测，根据污染的类型和主要的污染物采用合适的应急监测手段测定出污染物的含量，为事故的处理提供第一手材料和依据。单元一空气自动监测系统一、空气自动监测系统的构成环境空气质量自动监测系统是由监测子站、中心计算机室、质量保证实验室和系统支持实验室等四部分组成，如图8-1所示。空气质量连续自动监测系统质量保证实验室中心计算机室系统支持实验室固定监测子站流动监测子站图8-1环境空气质量自动监测系统的构成监测子站的主要任务：对环境空气质量和气象状况进行连续自动监测；采集、处理和存储监测数据；按中心计算机指令定时或随时向中心计算机传输监测数据和设备工作状态信息。中心计算机室的主要任务：通过有线或无线通讯设备收集各子站的监测数据和设备工作状态信息，并对所收取得监测数据进行判别、检查和存储；对采集的监测数据进行统计处理、分析；对监测子站的监测仪器进行远程诊断和校准。质量保证实验室的主要任务：对系统所用监测设备进行标定、校准和审核；对检修后的仪器设备进行校准和主要技术指标的运行考核；制定和落实系统有关监测质量控制的措施。系统支持实验室的主要任务：根据仪器设备的运行要求，对系统仪器设备进行日常保养、维护；及时对发生故障的仪器设备进行检修、更换。二、空气自动监测系统子站的技术要求监测子站主要是由采样装置、校准设备、监测分析仪、气象仪器、数据传输设备以及站房环境条件保证设施(空调、除湿设备、稳压电源等)等组成。1．采样系统可采用集中采样和单机分别采样两种方式。集中采样是在每子站设一总采气管，由引风机将空气样品吸入，各仪器的采样管均从这一采样管中分别采样，但总悬浮颗粒物或可吸入颗粒物应单独采样。单独采样系指各监测仪器分别用采样泵采集空气样品。实际工作中，多将这两种方式结合使用。采样系统由采样头、采样总管室外室内部分、采样支管和采样抽气风机组成，采样总管有垂直层流多路支管和竹节式多路支管两种。无论采用哪种，在设计时应考虑到诸如防雨、防粗大的颗粒物落人采样总管和防止结露水流人采样支管。采样管直径和长度应与采气流量、管内压力等综合考虑。采样管一般采用对被测物无吸附和反应、无干扰物质释放的硼硅酸盐玻璃或聚四氟乙烯材料制成。2．校准系统包括零气发生器和多点动态气体校准仪，两者的配合使用组成一个为标准物质传递或溯源和监测仪器校准所用的标准气体发生系统。①零气发生器：零气供监测仪器标定零值用，并与气体标准物质按不同的稀释比混合为监测仪器提供不同浓度值的标准气体。标准物质传递或溯源和监测仪器校准是否准确，与零气的纯净程度有关，零气发生器应能提供满足动态校准的正常运行所需气源的压力、且流量不少于10L/rnjn。零气应不含待测组分和干扰物，如含待测组分和干扰物，则其浓度应低于检测限或不超过满刻度值的0.2%。②多点动态气体校准器：在多点动态气体校准仪中一般包含有：两个质量流量控制器、渗透管装置(可选)、臭氧发生器、气相滴定装置和混合室，并设有多路标准气体入口，可分别提供多种组分的气体。多点动态气体校准仪中的质量流量控制器的准确性是相当重要的，它直接决定着所配气体是否准确，它的误差不能超过±1.5%，校准曲线的相关系数要大于0.9999。渗透管恒温装置温度的准确恒温，直接影响着渗透管渗透率的稳定，它只允许在规定温度范围内波动±0.1℃，在25~30℃温度范围内，温度每变化0.1℃将导致渗透率1%的误差。臭氧发生器中的紫外灯，要求具有很高的稳定性和较长的使用寿命。气相滴定和混合室装置应有足够的容积，使反应气体在气相滴定和混合室装置内保持足够的滞留时间，以使混合气体达到完全反应。3．自动监测仪器是获取准确污染信息的关键设备，必须具备连续运行能力强、灵敏、准确、可靠等性能。如二氧化硫监测仪、氧化物监测仪、臭氧监测仪、一氧化碳监测仪、总烃监测仪、可吸入颗粒物(PM10、飘尘)监测仪等。4．气象仪器是对气象参数进行观测，其观测项目有风向、风速、温度、湿度、气压、太阳辐射、雨量等。5．数据传输及站房设施包括远程数据通讯设备、站房环境条件保证设施(空调、除湿设备、稳压电源等)。三、空气在线自动分析仪器的分析方法(一)二氧化硫监测仪二氧化硫在线自动分析仪的主要技术原理有：1．溶液电导法(EC)，其原理是利用酸性过氧化氢溶液吸收空气中的SO2，由测定溶液电导率的变化求出空气中SO2的含量。2．动态库仑法，通常采用三电极动态库仑滴定法，一对Pt电极，外加一个恒电流，当SO2气进入库仑池时由于SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr，破坏了电极反应平衡，阴极电流降低，降低的部分从第三个活性碳参考电极流出，由测定参考电极电流即可求出与之成正比例的SO2含量。3．色谱火焰光度法(FPD)，空气中的硫化物进入富氢火焰时，在还原焰中形成的硫原子结合成激发状态的硫分子，当它返回到基态时发射出光子，用光电倍增管经一窄带滤光片接收总硫的特征光谱即可求出空气中的总硫含量。武汉宇虹环保产业发展有限公司生产的TH-2002型二氧化硫在线自动分析仪，即采用紫外荧光法(二)氮氧化物监测仪氮氧化物在线自动分析仪的主要技术原理有：1．比色法，将空气中的NO转换成NO2，与Saltzmeax试剂反应生成偶氮染料再进行比色测定。2．化学发光法，应用于NOX和O2的化学发光反应。用红敏光电倍增管接收即可测出NOX浓度，对于总氮氧化合物需先经转化器定量将NO2转换成NO，再进行测定，即可求出NOX浓度。两次测定之差值为NO2浓度。(三)一氧化碳连续监测仪器一氧化碳在线自动分析仪的主要技术原理为非分散红外吸收法(NDIR)，这是监测CO最常见的方法，利用CO对红外线的特征吸收来测定CO的浓度。由炽热金属丝辐射出红外线不经分光直接照射到参比池及测定池，两池之间的红外吸收差由薄膜微音式检测器检出，该检测器利用光-声效应吸收差在膜的两端形成压力差，此压差改变了电容器极间距离从而产生充放电电流，由测此电流即可求出CO浓度。(四)飘尘监测仪可吸入颗粒物(飘尘)在线自动分析仪的主要技术原理有：1．光学法：对空气中粒度在0.1—10m范围的飘尘浓度的测定，可根据微粒的光学效应采用各种光学方法。如光散射法，使样品空气流经一可见光光路，由测定微粒的前向散射光或直角散射光强度即可求出飘尘浓度。另外也可将飘尘抽吸在滤纸带上测定尘斑的透射比或反射比，再校正为飘尘浓度(mg/m3)。2．压电晶体差频法：传感器由一对完全相同的石英晶片及振荡器组成，一片晶片作参比，另一片作测量用。石英片位于采样室内由振荡器振获得一定的谐振频率，当飘尘微粒通过采样室时，由于被高压静电针放电电离，成为带负电的微粒，沉积于测量晶片的表面，从而使振动频率降低，由测得频率的变化，即可求出飘尘的浓度。如武汉宇虹环保产业发展有限公司生产的TH-β25型大气颗粒浓度在线自动分析仪，即利用低能β射线的辐射吸收原理，对空气中TSP、PM10、PM5、PM2.5进行浓度监测分析。四、空气在线自动监测系统主要监测项目我国《环境监测技术规范》规定，空气自动监测系统的监测站分为Ⅰ类测点和Ⅱ类测点。Ⅰ类测点数据按要求进国家环境数据库，Ⅱ类测点数据由各省市管理。Ⅰ类测点测定温度、湿度、大气压、风向、风速五项气象参数和下表中的污染参数。必测项目选测项目二氧化硫臭氧氮氧化物总碳氢化合物可吸入颗粒物或总悬浮颗粒物一氧化碳8-1Ⅰ类点测定项目见表Ⅱ类测点的测定项目可根据具体情况确定。污染源监测子站主要监控固定源排放烟气中二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物浓度及其排放总量和烟气排放量等。五、大气污染监测车大气污染监测车是装备有大气污染自动监测仪器、气象参数观测仪器、计算机数据处理系统及其他辅助设备的汽车。它是一种流动监测站，也是大气环境自动监测系统的补充，可以随时开到污染事故现场或可疑点采样测定，以便及时掌握污染情况，采取有效措施。流动监测车在大气自动监测中的作用是：①在未建立大气自动监测系统的城市或地区，作为一种流动性的监测设施到各个地方进行大气污染监测，积累监测数据；②在筹建大气自动监测系统时，可以协助进行污染普查，为布设固定站的位置提供依据；③在已建立大气自动监测系统的城市和地区，当固定站出现故障时作为代替站；在发现固定站的布设不合理时，可作灵活的增设站，当发生急性污染事故时，可作为机动的临时站。流动监测车可以独立进行监测工作，也可以通过无线(或有线)电传输系统将其合并于大气自动监测系统中，作为一个分站使用。我国生产的大气污染监测车装备的监测仪器有SO2自动监测仪，NOx自动监测仪，O3自动监测仪，CO自动监测仪和空气质量专用色谱仪(可测定总烃、甲烷、乙烯、乙炔及CO)；测量风向、风速、温度、湿度的小型气象仪；用于进行程序控制，数据处理的电子计算机及结果显示、记录、打印仪器；辅助设备有标准气源及载气源，采样管及风机、配电系统等。单元二水质自动监测系统一套完整的水质自动监测系统能连续、及时、准确地监测目标水域的水质及其变化状况。中心控制室可随时取得各子站的实时监测数据，统计、处理监测数据，可打印输出日、周、月、季、年平均数据以及日、周、月、季、年最大值、最小值等各种监测、统计报告及图表(棒状图、曲线图、多轨迹图、对比图等)，并可输入中心数据库或上网。收集并可长期存储指定的监测数据及各种运行资料、环境资料备检索。系统具有监测项目超标及子站状态信号显示、报警功能，自动运行，停电保护、来电自动恢复功能，维护检修状态测试，便于例行维修和应急故障处理等功能。一、水质自动监测系统的构成水质监测系统由一个中心监测站和若干个固定监测子站组成，如图8-2所示。中心站通过卫星和电话拨号两种通讯方式实现对各子站的实时监视、远程控制及数据传输功能，托管站也可以通过电话拨号方式实现对所托管子站的实时监视、远程控制及数据传输功能，其他经授权的相关部门可通过电话拨号方式实现对相关子站的实时监视和数据传输功能。每个子站是一个独立完整的水质自动监测系统，一般由6个子系统构成，包括采样系统、预处理系统、监测仪器系统、PLC控制系统、数据采集、处理与传输子系统及远程数据管理中心、监测站房或监测小屋。目前，水质自动监测系统中的子站的构成方式大致有三种：(一)由一台或多台小型的多参数水质自动分析仪(如：常规五参数分析仪)组成的子站(多台组合可用于测量不同水深的水质)。其特点是仪器可直接放于水中测量，系统构成灵活方便。(二)固定式子站：为较传统的系统组成方式。其特点是监测项目的选择范围宽。(三)流动式子站：一种为固定式子站仪器设备全部装于一辆拖车(监测小屋)上，可根据需要迁移场所，也可认为是半固定式子站。其特点是组成成本较高。图8-2水质自动监测系统的构成1—污水处理场；2—污水处理场监测站；3—污染源监测站；4—河川监测站；5—数据处理装置、磁盘磁带装置；6—通信装置；7—输入输出打字机；8—CRI；9—通信打字机；10—操作台；11—显示盘；12—行式打字机；13—绘图机；14—数据传送装置一个可靠性很高的水质自动监测系统，必须同时具备4个要素，即：1.高质量的系统设备；2.完备的系统设计；3.严格的施工管理；4.负责的运行管理。二、水质自动监测的技术关键(一)采水单元：包括水泵、管路、供电及安装结构部分。在设计上必须对各种气候、地形、水位变化及水中泥沙等提出相应解决措施，能够自动连续地与整个系统同步工作，向系统提供可靠、有效水样。(二)配水单元：包括水样预处理装置、自动清洗装置及辅助部分。配水单元直接向