自动监测

奚旦立《环境监测》环境污染自动监测思维导图，主要从污染源连续自动检测系统、自动监测系统的组成及功能、水污染连续自动监测系统、空气污染物自动监测仪器几个方面作了介绍。

环境污染自动监测

• 自动监测系统的组成及功能
  • 由一个中心监测站、若干个子站和信息传输系统组成， 是一个由监测仪器、数据通信、计算机组成的网络。(对自动在线监测系统的要求：测量精度要适当放宽)
    • 中心站是网络的指挥中心也是信息数据处理中心，它配有网络中心交换机，通信系统（有线、无线）等
      • 中心站可以是连续运转，也可以是间歇式运转
    • 子站配有自动测定各种污染物的仪器仪表、计算分机、通信系统等。
      • 主要任务和特点
        • 时刻监测各种污染物、处理结果、贮存数据和上报数据。
        • 连续、自动、常年不断
      • 子站位置的选择：代表性、可比性、实用性
      • 子站监测项目：气象参数（温度、湿度、大气压等）、污染参数（二氧化硫、氮氧化物）
• 空气污染物自动监测仪器
  • 二氧化硫监测仪器
    • 紫外脉冲荧光SO2监测仪
      • 基本原理：在190-230 nm 脉冲紫外照射下SO2变为激发态，激发态分子不稳定，瞬间返回基态，发射330 nm 荧光
      • 主要干扰物质：水分、芳香烃化合物。
        • 水：1、由于SO2溶于水造成损失 2、由于SO2遇水发生荧光猝灭造成负误差
          • 半透膜渗透法或反应室加热法
        • 芳香烃化合物在190—230 nm紫外光激发下也能发射荧光造成正误差
          • 装有特殊吸附剂的过滤器
    • 电导式S02监测仪
      • 基本原理：用稀的过氧化氢水溶液吸收空气中的S02，并发生氧化反应，生成的硫酸根离子和氢离子，会使吸收液电导率增加，其增加值取决于气样中S02含量。
      • 干扰因素：温度、可电离的共存物质（如NH3、Cl2、HCl、NOx）、系统的污染等
    • 库仑滴定式SO2监测仪
    • 比色式SO2监测仪
  • 氮氧化物监测仪
    • 化学发光法NOx自动监测仪
      • 基本原理：某些化合物分子吸收化学能后，被激发到激发态，再由激发态返回基态时，以光量子形式释放出能量的现象。通过测量化学发光强度可对物质进行定量测定
      • 特点：灵敏度高，选择性好，线性范围宽
    • 原电池库仑滴定法NOx监测仪
    • 比色法NOx监测仪
  • 臭氧监测仪
    • 紫外光度法臭氧监测仪
      • 基本原理：臭氧对于254nm附近的紫外线有特征吸收，根据吸光度确定空气中的臭氧浓度。
    • 化学发光法臭氧监测仪
      • 基本原理：臭氧能与乙烯发生气相化学发光反应，即气样中臭氧与过量乙烯反应，生成激发态甲醛，而激发态甲醛分子瞬间返回基态，放出波长为300-600nm的光，峰值波长为435nm，其发光强度与臭氧浓度呈线性关系。
  • 一氧化碳监测仪
    • 非色散红外吸收法CO监测仪
      • 基本原理：CO对红外的选择性吸收，吸收峰4.5μm附近，在一定浓度范围内，其吸光度与CO浓度之间的关系朗伯-比尔定律，故可根据吸光度测定CO的浓度。
      • 主要干扰物质：CO2、水蒸气
    • 相关红外吸收法CO监测仪
      • 基本原理：CO对红外的选择性吸收，吸收峰4.5μm附近，在一定浓度范围内，其吸光度与CO浓度之间的关系朗伯-比尔定律，故可根据吸光度测定CO的浓度。
      • 仪器部件作了改进，提高了测定准确度和稳定性
  • 总烃监测仪
  • 可吸入颗粒物（PM10、飘尘）监测仪
  • 差分吸收光谱自动测定仪
  • 气体自动测样的通式
  • 气象观测仪器
    • 地面常规气象观测——风向、风速、温湿度、大气压、太阳辐射、降水量等
    • 梯度气象观测——一定高度气层内的气象指标
  • 空气污染监测车
    • 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
• 水污染连续自动监测系统
  • 基本组成：采水设备、水质污染监测仪器及附属设备、通讯设备、远程监控中心
  • 自动监测系统的基本分析原理
    • 化学光度法：控制反应条件进行一系列化学反应，然后利用朗伯比尔定律测量反应液的吸光度，从而计算水样中污染物浓度
    • 化学滴定法：用库仑计或比色计判断滴定的终点，根据滴定的试剂用量计算水样中污染物的浓度
    • 电化学法：利用物质间的电化学效应制作成测量电极，并将物质浓度转化为电信号的测量⽅法
    • 燃烧法：将水样高温催化燃烧，将水和污染物燃烧成气态，冷却后除水，然后通过检测器检测气态物质浓度的方法
  • 常规指标自动监测仪
    • 水温监测仪器
      • 感温元件或热敏电阻作传感器
        • 铂电阻法或热敏电阻法
    • 电导率监测仪器
      • 电导电极法
    • pH监测仪
      • 电位法(pH玻璃电极法)
    • 溶解氧监测仪
      • 隔膜电极法
    • 浊度监测仪
      • 光散射法
    • 高锰酸盐指数监测仪
      • 电位滴定法
    • COD监测仪
      • 库仑滴定法或比色法
    • 微生物传感器BOD监测仪
      • 微生物膜电极法
    • TOC监测仪
      • 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
    • UV（紫外）吸收监测仪
      • 反映水中有机物对254 nm光的吸收和水中悬浮粒子对该波长光吸收及散射而衰减的程度，反映水中悬浮粒子对参比光束（可见光）吸收和散射后的衰减程度。
    • TN的自动监测
      • 含氮化合物氧化后测定吸光度或化学发光强度
    • TP的自动监测
    • 氨氮的自动监测
  • 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。
• 污染源连续自动监测系统
  • 主要任务是：1、跟踪监测处理后污染物（水、气）是否达标排放。2、为及时优化处理过程控制参数提供依据，保证处理设施始终正常运行。
  • 水污染源连续自动监测系统
    • 由流量计、自动采样器、污染物及相关参数自动检测仪、数据采集及传输设备等组成
  • 烟气连续自动监测系统（CEMS）
    • 定义：对固定污染源排放烟气中污染物浓度及其总量和相关排气参数进行连续自动监测的仪器设备
    • 监测的主要污染物：二氧化硫、氮氧化物和颗粒物
    • 烟气参数的测定：烟气温度、流量/流速、含氧量、含湿量及大气压
  • 颗粒物（烟尘）自动检测仪
    • 测定方法：浊度法（烟气中颗粒物对光的吸收）、光散射法（颗粒物对光的散射作用）、β射线吸收法
  • 气态污染物的采样方法
    • 完全抽取采样法
      • 热-湿采样、冷凝-干燥采样系统
    • 稀释抽取采样法
      • 烟道内稀释探头、烟道外稀释探头
    • 直接测量法
      • 直接测量烟气中的污染物
  • 气态污染物主要检测仪器
    • 二氧化硫：非色散红外吸收自动检测仪
    • 氮氧化物：化学发光自动检测仪
    • 一氧化碳：非色散红外吸收自动监测仪
  • 遥感监测
    • 摄影遥感、红外扫描遥感、相关光谱遥感、激光雷达遥感、微波辐射遥感
  • 环境监测网
    • 环境监测网由环境保护部会同资源管理、工业、交通、军队及公共事业等部门的行政领导组成的国家环境监测协调委员会负责行政指导。其主要职责是商议全国环境监测规划和重大决策问题。