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第九章环境污染自动监测第一节空气污染连续自动监测系统一、系统的组成及功能空气质量监测仪污染源监测仪气象监测仪环境微机电台磁带机打印机电台磁带读出机打印机绘图机计算机子站中心站图10.1系统组成方框图网络二、子站布设及监测项目(一)子站数目和站位选址决定于监测目的、监测网覆盖区域面积、地形地貌、气象条件、污染程度、人口数量及分布、国家的经济力量等因素，其数目可用经验法或统计法、模式法、综合优化法确定。经验法是常用的方法，包括人口数量法、功能区划分法、几何图形法等。上海市环境空气质量自动连续监测网络建于80年代初，至今已有二十多年历史，从最初5个子站发展壮大到现今40多个子站，多年的运行为长期跟踪上海市环境空气质量的变化积累了大量有用的数据和资料，为政府部门出台的一些重要的环保举措提供了重要的科学依据，在改善上海市大气环境质量的工作中起了重要作用。二、子站布设及监测项目(一)子站数目和站位选址点位名称启用时间点位名称启用时间1第四漂染厂1983.6—8普陀监测站1988-2羊毛衫十五厂*1982.11－9淀山湖1993.13上海师范大学1995.1－10徐汇区监测站*1985-19944浦东川沙潍坊新村1999.12－11武夷路*1982-19885张江高科技园区2000.12－12闸北综合厂*1983－19886静安区监测站1987－13白玉路*1983－19877虹口监测站1983－2005潍坊子站外景四漂厂子站外景(二)监测项目Ⅰ类点测定项目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表中的污染参数。Ⅱ类测点的测定项目可根据具体情况确定。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三、子站内的仪器装备四、空气污染自动监测仪器（一）仪器选型监测项目监测方法自动监测仪器SO2NOxCOO3PM10总烃SO2、NOx、O3、C6H6等紫外荧光法化学发光法非色散红外吸收法紫外吸收法β射线吸收法气相色谱法（FID）差分吸收光谱法紫外荧光SO2自动监测仪或脉冲紫外荧光SO2自动监测仪化学发光NOx自动监测仪相关红外吸收CO自动监测仪或非色散红外吸收CO自动监测仪紫外吸收O3自动监测仪β射线吸收PM10自动监测仪气相色谱总烃自动监测仪、差分吸收光谱自动监测仪五、气象观测仪器空气污染状况与气象条件有着密切关系，因此，在进行污染物质监测的同时，往往还要进行气象观测，气象观测包括两部分，即地面常规气象观测和梯度观测。前者是对地面的气象参数进行观测，其观测项目有风向、风速、温度、湿度、气压、太阳辐射、雨量等。梯度观测是在一定高度气层内观测温度、风向、风速等随高度的变化情况。六、空气污染监测车空气污染监测车是装备有采样系统、污染物自动监测仪器、气象参数观测仪器、数据处理装置及其他辅助设备的汽车。它是一种流动监测站，也是地面空气自动监测系统的补充，可以随时开到发生污染事故的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。第二节水污染连续自动监测系统一、水污染连续自动监测系统的组成采水设备、水质污染监测仪器及附属设备，水文、气象参数测量仪器，微型计算机及无线电台。任务是对设定水质参数进行连续或间断自动监测，并将测得数据作必要处理；接受中心站的指令；将监测数据作短期贮存，并按中心站的调令，通过无线电传递系统传递给中心站。第二节水污染连续自动监测系统一、水污染连续自动监测系统的组成采水设备网状过滤器采水泵送水管道高位贮水槽吸水泵潜水泵配置2套定期清洗压缩空气压缩喷射清洁水超声波或化学试剂清洗二、子站布设及监测项目表10.3水污染可自动监测的项目及方法项目监测方法一般指标水温pH电导率浊度溶解氧铂电阻法或热敏电阻法电位法(pH玻璃电极法)电导电极法光散射法隔膜电极法(极谱或原电池型)综合指标化学需氧量(COD)高锰酸盐指数总需氧量(TOD)总有机碳(TOC)生化需氧量(BOD)库仑滴定法或比色法电位滴定法高温氧化-氧化锆氧量仪法燃烧氧化-非色散红外吸收法或紫外催化氧化-非色散红外吸收法微生物膜电极法单项污染指标总氮总磷氟离子氯离子氰离子氨氮六价铬苯酚密封燃烧氧化-化学发光法比色法离子选择电极法离子选择电极法离子选择电极法离子选择电极法或膜浓缩-电导率法比色法比色法或紫外吸收法图10.15连续自动监测水质一般指标系统示意图三、水污染连续自动监测仪器（一）水温监测仪器图10.16水温自动测量原理示意图图10.18pH连续自动测定原理示意图（三）pH监测仪图10.19溶解氧连续自动测定原理示意图（四）溶解氧监测仪（五）浊度监测仪图10.20表面散射式浊度自动监测仪工作原理示意图（六）高锰酸盐指数监测仪图10.21电位滴定式高锰酸盐指数自动监测仪工作原理示意图（七）COD监测仪图10.22COD自动监测仪测定流程示意图（九）总有机碳(TOC)监测仪图10.24单通道TOC自动监测仪工作原理示意图（十）UV（紫外）吸收监测仪图10.25UV吸收自动监测仪工作原理示意图（十一）其他污染物监测仪器测定水中污染物的自动监测仪器还有总氮、总磷、氨氮、氟化物、氰化物、六价铬、总需氧量（TOD）等的监测仪。四、水质污染监测船水质污染监测船是一种水上流动的水质分析实验室。一般装备有水体、底质、浮游生物等采样系统或工具。连续自动监测录像第三节污染源连续自动监测系统一、水污染源连续自动监测系统企业水污染源连续自动监测指对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测并将信息实时传输到主管部门的装置,被称为“烟气自动监控系统”,亦称“烟气排放连续监测系统”或“烟气在线监测系统”。1.CEMS介绍CEMS:ContinuousEmissionMonitoringSystem二、大气污染源在线监测系统（CEMS系统）1.CEMS介绍CEMS烟气参数监测子系统数据采集处理与通讯子系统气态污染物监测子系统颗粒物监测子系统2CEMS适用范围固体、液体为燃料或原料的火电厂锅炉、工业/民用锅炉、工业炉窑等固定污染源的烟气CEMS。生活垃圾焚烧炉、危险废物焚烧炉及以清洁能源为燃料的固定污染源的烟气CEMS可参照本技术规范执行。将原HJ/T75规范中的适用范围由火电厂锅炉的烟气CEMS扩大到现有范围。HJ/T75-2007固定污染源烟气排放连续监测技术规范3CEMS安装烟气CEMS安装目的大气污染源排放总量监控；按照国家或地方标准对大气污染源排放浓度实时监控；环保治理设施运行的监控。烟气CEMS安装位置每台固定污染源排放设备应安装一套烟气CEMS。烟气CEMS安装位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。若一个固定污染源排气先通过多个烟道后进入该固定污染源的总排气管时，应尽可能将烟气CEMS安装在该固定污染源的总排气管上；不得只在其中的一个烟道上安装一套烟气CEMS，将测定值的倍数作为整个源的排放结果，但允许在每个烟道安装相同的烟气CEMS，汇总排放结果。4CEMS运行流程5CEMS日常运行管理要求日常巡检巡检频率：至少7天一次巡检项目：运行状况记录、系统校准、系统清洁和维护等日常维护保养保养内容保养周期故障的及时维修：大于72小时可用备用仪器替换校准和校验按质量保证要求定时定期进行校准时应进行全系统的标定6CEMS日常运行质量保证定期维护定期校验定期校准责任主体维护运营商烟气CEMS失控数据的判别比对监测有效数据捕集率考核环保主管部门监测频率：每年至少一次；监测数据：颗粒物、流速、烟温至少3对；气态污染物至少6对7CEMS系统应用举例以某大型燃煤发电厂为例，讲解CEMS系统在企业中的应用。公司概况：拥有两台600MW沪产引进型亚临界燃煤发电机组，每台发电容量达到60万KW;发电机组排出的废气经过静电除尘、脱硫等工艺后采用CEMS系统进行在线监测。静电除尘装置脱硫装置7CEMS系统应用举例企业采用的烟气连续监测系统结构见下图，由采样系统、数据采集、监测站房、数据输出等系统组成。7CEMS系统应用举例采样口采样系统7CEMS系统应用举例NOx分析仪SO2分析仪监测系统监测站房7CEMS系统应用举例数据输出7CEMS系统应用举例第四节遥感监测技术遥感监测就是用仪器对一段距离以外的目标物或现象进行观测，是一种不直接接触目标物或现象而能收集信息，对其进行识别、分析、判断的更高自动化程度的监测手段。它最重要的作用是不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量，快速进行污染源的定点定位和污染范围的核定(如海洋石油污染、水域热污染等)，以及生态环境状况调查等。对环境污染进行遥感监测的主要方法有摄影、红外扫描、相关光谱和激光雷达探测。一、摄影遥感技术摄影机是一种遥感装置，将其安装在飞机、卫星上对目标物进行拍照摄影，可以对土地利用、植被、水体、大气污染状况等进行监测。其原理基于上述目标物或现象对电磁波的反射特性有差异，用感光胶片感光记录就会得到不同颜色或色调的照片。遥感照片土壤、植物和水体对电磁波的反射能力示意图二、红外扫描遥测技术地球表面的各种受监测对象具有不同的温度，其辐射能量随之不同；温度愈高，辐射功率越强，辐射峰值的波长越短。红外扫描技术就是利用红外扫描仪接受监测对象的热辐射能，转换成电信号或其他形式的能量后，加以测量，获得它们的波长和强度，借以判断不同物质及其污染类型和污染程度。例如水体热污染、石油污染情况，森林火灾和病虫害，环境生态等。当热红外扫描仪的旋转镜头对准受检目标物表面扫描时，镜面将传来的辐射能反射聚焦在光敏元件上，光敏元件随受照光量不同，引起阻值变化，从而导致传导电流的变化。让此电流流过具有恒定电阻的灯泡时，则灯泡发光明暗度随电流大小变化，变化的光度又使照相胶片产生不同程度的曝光，这样便可得到能反映被检目标物情况的影像。三、相关光谱遥测技术相关光谱技术是基于物质分子对光吸收的原理并辅以相关技术的遥测方法。这种技术采用的吸收光为紫外光和可见光，故可利用自然光做光源。在一些特殊场合，也可采用人工光源。相关光谱法原理示意图相关光谱遥测仪组件示意图限于SO2为250—3l0nm；NO为195—230nm；NO2为420—450nm。三、相关光谱遥测技术四、激光雷达遥测技术激光具有单色性好、方向性强和能量集中等优点，利用激光与物质作用产生的信息制作的传感器，具有灵敏度高、分辨率好、分析速度快。利用测定激光与监测对象作用后发生散射、发射、吸收等现象来实现的。将激光雷达装置的望远镜瞄准由烟囱口冒出的烟气，对发射后经米氏散射折返并聚焦到光电倍增管窗口的激光作强度检测，就可对烟气中烟尘量作出实时性遥测。当射向空气激光束与气态分子相遇时，则可能发生另两种分子散射作用而产生折返信号，一种是散射光频率与入射光频率相同的雷利散射，这种散射占绝大部分；另一种是约占1％以下的散射光频率与入射光频率相差很小的拉曼散射。应用拉曼散射原理制作的激光雷达可用于遥测空气中SO2、NO、CO、CO2、H2S和CH4等污染组分。因为不同组分都有各自的特定拉曼散射光谱，借此可进行定性分析；拉曼散射光的强度又与相应组分的浓度成正比，借此又可作定量分析。因为拉曼散射信号较弱，所以这种装置只适用于近距离(数百米范围内)或高浓度污染物的监测。四、激光雷达遥测技术拉曼激光雷达系统示意图五、用3S技术研究全球环境问题遥感（RS）：卫星遥感技术可以连续、大范围对不同空间的环境变化及生态问题进行动态观测，如海洋等大面积水体污染、大气中臭氧含量变化、环境灾害情况、城市生态及污染等。全球定位系统（GPS）：全球定位系统可提供高精度地面定位方法，用于野外采样点定位，特别是海洋等大面积水体及沙漠地区的野外定点。地球信息系统（GIS）：地理信息系统是一种功能强大的对各种空间信息在计算机平台上进行装载运送、处理及综合分析的工具。习题：P4952,4P49612第五节简易监测方法一、简易比色法用视力比较试样溶液或采样后的试纸与标准色列的颜色深度，以确定欲测组分含量的方法称为简易比色法