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环境监测第七章环境监测新技术第一部分在线自动监测系统在线自动监测系统是一套以在线自动分析仪器为核，运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通信网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。主页退出后退上一页下一页目录一空气自动监测系统二水质自动监测系统三水质在线自动分析仪器的分析方法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部分组成，如图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部流动监测子部主页目录上一页下一页后退退出（二）、各部分主要任务监测子部的主要任务：对环境空气质量和气象状况进行边连续自动监测；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。主页目录上一页下一页后退退出中心计算机室的主要任务：通过有线或无线通信设备收集各子部的监测数据和设备工作状态信息，并对所收取的监测数据进行判别、检查和存储；对采集的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老核；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。（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法1、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炭参考电极流出，由测定参考电极电流即可求出与之成正比例的SO2含量。主页目录上一页下一页后退退出（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法1、二氧化硫监测仪（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。（4）紫外荧光法：二氧化硫分子吸收紫外光转化成激发态，当它回到基态时，放射出荧光，荧光强度与二氧化硫浓度成正比。用光电倍增管接受荧光，并转化为电信号，经过放大器输出，即可测定出二氧化硫浓度。主页目录上一页下一页后退退出（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法2、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Saltzman试剂反应生成偶氮染料再进行比色测定。（2）化学发光法：其检测原理是基于一氧化氮与臭氧发生化学反应时，产生激发态的二氧化氮分子，激发态的二氧化氮分子回到基态时发出光。发出的光强与一氧化氮的浓度成正比关系。通过检测发光强度进行一氧化氮浓度的检测。主页目录上一页下一页后退退出（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法3、一氧化碳连续监测仪一氧化碳在线自动分析仪的主要技术原理为非色散红外光谱法（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，测此电流即可求出CO浓度。主页目录上一页下一页后退退出（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法4、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：对空气中粒度中0.1～10μm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。（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荡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，即可求得飘尘的浓度。主页目录上一页下一页后退退出（三）、空气在线自动分析仪器的分析方法4、飘尘监测仪（3）β射线吸收法：将β射线通过特定物质后，其强度衰减程度与所透过的物质质量有关，而与物质的物理、化学性质无关。通过测清洁带（未采尘）和采尘滤带（已采尘）对β射线吸收程度的差异来测定采尘量。主页目录上一页下一页后退退出（四）、空气在线自动监测系统主要监测项目空气在线自动监测系统子站监测项目分为两类：一类是温度、湿度、大气压、风速、风向及日照量等气象参数，另一类是二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、可吸入颗粒物、臭氧、总碳氢化合物、甲烷烃、非甲烷轻等污染参数。随子站代表的功能区和所在位置不同，选择的监测参数也有差异。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表8-1中的污染参数。主页目录上一页下一页后退退出（四）、空气在线自动监测系统主要监测项目表8-1Ⅰ类测点测定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。主页目录上一页下一页后退退出二水质自动监测系统主页目录上一页下一页后退退出想想水质自动监测系统应该具有什么功能？这些功能应该由哪些仪器来支持？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。二水质自动监测系统实施水质自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，达到及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况、预警预报重大或流域性水质污染事故、解决跨行政区域的水污染事故纠纷、监督总量控制制度落实情况、排放达标情况等目的。主页目录上一页下一页后退退出二水质自动监测系统1、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。主页目录上一页下一页后退退出1—污水处理场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—数据传送装置主页目录上一页下一页后退退出（1）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。（2）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。（3）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。2、水质自动监测系统的构成主页目录上一页下一页后退退出3、水质自动监测的技术关键（1）采水单元：包括供水、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。（2）配水单位：包括水样预处理装置、自动清洗装置及辅助部分。配水单元直接向自动监测仪器供水，具有在线除泥沙和在线过滤、手动和自动管道反冲洗和除藻装置。其水质、水压和水量应满足自动监测仪器的需要。主页目录上一页下一页后退退出3、水质自动监测的技术关键（3）分析单元：由一系列水质自动分析和测量仪器组成，包括：水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指数、总有机碳、总氮、总磷、硝酸盐、磷酸盐、氰化物、氟化物、氯化物、酚类、油类、金属离子、水位计、流量（流速、流向）计及自动采样器等组成。（4）控制单元：包括系统控制柜和系统控制软件，数据采集、处理与存储及其应用软件，有线通信和卫星通信设备。（5）子站站房及配套设施：包括站房主体和配套设施。主页目录上一页下一页后退退出三水质在线自动分析仪器的分析方法水质自动监测仪器仍在发展之中，比较成熟的常规监测项目有：水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、氧化还原电位、流速和水位等。常用的监测项目有：COD、高锰酸盐指数、TOC、氨氮、总氮、总磷。其他还有：氟化物、氯化物、硝酸盐、亚硝酸盐、氰化物、硫酸盐、磷酸盐、活性氯、TOD、BOD、UV、油类、酚、叶绿素、金属离子等。目前的自动分析仪一般具有如下功能：自动量程转换，遥控、标准输出接口和数字显示，自动清洗，状态自检和报警功能，干运转和断电保护、来电自动恢复，COD、氨氮、TOC、总磷、总氮等仪器具有自动标定校正功能。主页目录上一页下一页后退退出（一）常规五参数分析仪常规五参数分析仪经常采用流通式多传感测量池结构，无零点漂移，无需基线校正，具有一体化生物清洗及压缩空气清洗装置。常规五参数的测量原理分别为：水温为温度传感器，pH为玻璃或锑电极法，DO为金—银膜电极法，电导率为电极法，浊度为光学法。主页目录上一页下一页后退退出（二）化学需氧量（COD）分析仪COD在线自动分析仪的主要技术原理有六种：①重铬酸钾消解—光度测量法；②重铬酸钾消解—库仑滴定法；③重铬酸钾消解—氧化还原滴定法；④UV计（254nm）；⑤氢氧基及臭氧（混合氧化剂）氧化—电化学测量法；⑥臭氧氧化—电化学测量法。（三）高锰酸盐指数分析仪高锰酸盐指数在线自动分析的主要技术原理有三种：①高锰酸盐氧化—化学测量法；②高锰酸盐氧化—电流/电位滴定法；③UV计法（与在线COD仪类似）。主页目录上一页下一页后退退出（四）总有机碳（TOC）分析仪TOC自动分析仪在欧、美、日本和澳大利亚等地的应用较广泛，其主要技术原理有五种：①（催化）燃烧氧化—非色散红外色谱法（NDIR法）；②UV催化—过硫酸盐氧化—NDIR法；③UV—过硫酸盐氧化—离子选择电极法计法；④加热—过硫酸盐氧化—NDIR法；⑤UV—TOC分析计法。（五）氨氮和总氮分析仪氨氮在线自动分析仪的技术原理主要有三种：①氨气敏电极电位法（pH电极法）；②分光光度法；③傅立叶变换光谱法。在线氨氮仪等需要连续和间断测量方式，在经过在线过滤装置后，水样测定值相对偏差较大。主页目录上一页下一页后退退出（六）磷酸盐和总磷分析仪磷酸盐自动分析仪主要的技术原理为光度法。总磷在线自动分析仪的主要技术原理有：①过硫酸盐消解—光度法；②紫外线照射—钼催化加热消解，FIA—光度法。主页目录上一页下一页后退退出（七）其他在线分析仪器TOD自动分析仪：技术原理一般为燃烧氧化—电极法。油类自动分析仪：技术原理一般为荧光光度法。酚类自动分析仪：技术原理一般为比色法。UV自动分析仪：技术原理为比色法。硝酸盐和氰化物自动分析仪