第十章自动监测技术与简易监测方法

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激光雷达遥测环境污染物质是利用 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。 应用拉曼散射原理制作的激光雷达 可用于遥测大气中 SO2 、 NO 、 CO 、 CO2 、 H2S和CH4等污染组分。
拉曼激光雷达系统示意图
10.4.5 用3S技术研究全球环境问题
3S技术:遥感(RS)
连续自动监测水质一般指标系统示意图
表10.3 水污染可自动监测的项目及方法
项 目 监 测 方 法 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) 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
一 般 指 标
综 合 指 标
水温 pH 电导率 浊度 溶解氧 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)
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
全球定位系统(GPS) 全球信息系统(GIS)
水质污染遥感监测技术
• 应用热红外扫描仪等进行航空遥感监测水质污染状况,由于未污染的水 与被污染的水两者的比辐射率不同,因而即使它们在相同的温度下辐射 温度也不相同,从其辐射温度的差值显示污染分布情况。
海水油污染遥感监测技术
未污染的海水与覆盖在水面上的油膜,由于两者的辐 射发射率(即比辐射率)不同,从而显示出海面油污染 分布的情况。在夜晚拍摄的热红外图像上,船舶翻起 的浪花呈现出较暖的色调显示,像片上呈现出白色条 带,而排油的地方则呈现出黑色条带。根据油膜的厚 薄在像片上表现为灰阶的不同,可以计算出石油覆盖 的面积和数量。
10.2.2 子站布设及监测项目
对水污染连续自动监测系统各子站的布设, 首先也要调查研究,收集水文、气象、地质和地貌、 污染源分布及污染现状、水体功能、重点水源保护 区等基础资料,然后经过综合分析,确定各子站的 位置,设置代表性的监测断面和监测点。关于监测 断面和监测点的设置原则和方法与第二章“水和废 水监测”中介绍的原则和方法基本相同。
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。 在吸收光谱技术基础上配合相关技术是 为了排除测定中非受检组分的干扰。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
10.4.4 激光雷达遥测技术
美、日、中空气自动监测仪器比较
测定方法
脉冲紫外荧光法 非色散相关红外吸收法 化学发光法 紫外光度法 气相色谱法(FID) β射线吸收法 紫外荧光法 非色散红外吸收法 化学发光法 紫外光度法 气相色谱法(FID) β射线吸收法 紫外荧光法 非色散红外吸收法 化学发光法 紫外光度法 气相色谱法(FID) β射线吸收法
10.2.1 水污染连续自动监测系统的组成
与大气污染连续自动监测系统类似,水污 染连续自动监测系统也由一个监测中心站、若 干个固定监测站(子站)和信息,数据传递系 统组成。 中心站的任务与大气污染连续自动监测系 统相同。 各子站装备有采水设备、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。 水污染连续自动监测系统包括地表水和废 (污)水监测系统。
对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱性能研究为基础的。 提示:清洁水体反射率比较 低,水体对光有较强的吸收 性能,而较强的分子散射性 仅存在于光谱区较短的谱段 上。故在一般遥感影像上, 水体表现为暗色色调,在红 外谱段上尤其明显。水中悬 浮物微粒会对入射进水里的 光发生散射和反射,增大水 体的反射率。悬浮物含量增 加,水体反射率也变大。
三、水污染连续自动监测仪器
(一)水温监测仪器
水温自动测量原理示意图
(二)电导率监测仪器
图10.17 电流法电导率仪工作原理示意图
(三)pH监测仪
pH连续自动测定原理示意图
(四)溶解氧监测仪
溶解氧连续自动测定原理示意图
(五)浊度监测仪
Leabharlann Baidu
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
系统的组成和功能 子站布设及监测项目 子站内的仪器装备 空气污染自动监测仪器 气象观测仪器 空气污染监测车
10.1.1
空气质量 监测仪 污染源 监测仪 气象监测仪
系统的组成和功能
子站 中心站 计 算 机 打印机 绘图机
环境 微机
电台
电台
磁带机 打印机
磁带读出机
图10.1 系统组成方框图
10.1.2 子站布设及监测项目
非色散红外吸收法CO监测仪原理示意图
2.相关红外吸收法CO监测仪
相关红外吸收法CO监测仪工作原理示意图
(六)总烃监测仪
总烃自动测定仪工作原理示意图
(七)可吸入颗粒物(PM10、飘尘)监测仪
β射线可吸入颗粒物 测定仪工作原理示意图
10.1.5 气象观测仪器
为取得所监测地区的主要气象数据,一般大气监 测系统的各子站内都安装有风向、风速、气压、温度、 湿度及太阳辐射等参数的自动观测仪器。
10.2.4 水质污染监测船
10.3
工厂企业环境自动监测系统
10. 3. 1自动监测系统简介
工厂环境自动监测系统的主要任务是连续或间 歇地监测固定污染源向环境排放的污染物浓度及总 量,达到从源头控制污染的目的,这是改善和提高 环境质量最有效的手段。 系统由厂内污染源监测站、厂区周围环境质量 监测站、气象参数观测站、信息传输系统及监测管 理中心组成。
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
COD自动监测仪测定流程示意图
(八)微生物传感器BOD监测仪
微生物传感器BOD自动监测仪示意图
(九)TOC监测仪
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
UV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
10.4 遥感监测技术
10.4.1 10.4.2 10.4.3 10.4.4 10.4.5 摄影遥感技术 红外扫描遥测技术 相关光谱遥测技术 激光雷达遥测技术 用3S技术研究全球环境问题
10.4.1 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。
黑白图像记录水体的反射光 谱是依靠灰度特征表示的,彩 色图像通过丰富的色彩、色调 亮度和饱和度记录水体表面各 种信息,能突出表现水面细微 的变化。研究表明,应用彩色 红外像片监测水质效果最理想。 一般清洁的深水在彩色红外像 片上呈现蓝黑色调,而各种污 染水则在蓝绿色基调上发生色 彩变化。所以,在进行影像色 彩处理时,要根据水体显色特 点进行作业,以求突出水质的 信息。根据在城市地区实验研 究的结果,1:10000比例尺的航 空像片是比较适用的。
土壤、植物和水体对电磁波的反射能力示意图
10.4.2 红外扫描遥测技术
红外扫描技术系指采用一定的方式 将接受到的监测对象的红外辐射能转换 成电信号或其他形式的能量,然后加以 测量,获知红外辐射能的波长和强度, 借以判断污染物种类及其含量。
热红外扫描系统工作过程示意图
10.4.3 相关光谱遥测技术
美 国
日 本
中 国
(二)二氧化硫监测仪
1.紫外脉冲荧光SO2监测仪
SO2监测仪荧光计工作原理示意图
紫外荧光SO2监测仪气路系统示意图
2.电导式SO2自动监测仪
电导式SO2自动监测仪工作原理示意图
为了减小电极极化现象,除了应用较高频率的 交流电压外,还可以采用下图所示的四电极法测量 电路:
四电极法测量电路示意图
第十章 连续自动监测技术 与简易监测方法
第一节
空气污染连续自动监测系统
第二节
第三节
水污染连续自动监测系统
工厂企业环境自动监测系统
第四节
第五节
遥感监测技术
简易监测方法
第六节
突发性环境污染事故的应急监测
第一节 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 10.1.5 10.1.6
空气污染连续自动监测系统
水质富营养化的判读
水体里浮游植物大量繁生是水质富营养 化的显著标志。由于浮游植物体内含的 叶绿素对可见和近红外光具有特殊的 “陡坡效应”,使那些浮游植物含量大 的水体兼有水体和植物的反射光谱特征。 随浮游植物含量的增高,其光谱曲线与 绿色植物的反射光谱越近似。水体里污 油浓度越高,散射光越强。城市大量排 放的工业废水和生活用水中带有许多有 机物,它们在分解时耗去大量溶解氧, 使水体发黑发臭。当有机物严重污染水 体时, 水色漆黑,污染程度轻一些的呈 现各种灰黑色色调。在遥感像片上,这 些水体的反射率很低,呈现为浊黑色条 带。
(一) 仪器选型
表10.2
国别 项目
SO2 CO NOx O3 总烃 可吸入颗粒物 SO2 CO NOx O3 总烃 可吸入颗粒物 SO2 CO NOx O3 总烃 可吸入颗粒物
自动监测仪器
脉冲紫外荧光SO2监测仪 相关红外CO监测仪 化学发光NOx监测仪 紫外光度O3监测仪 气相色谱仪 β射线可吸入颗粒物监测仪 紫外荧光SO2监测仪 非色散红外CO监测仪 化学发光NOx监测仪 紫外光度O3监测仪 气相色谱仪 β射线可吸入颗粒物监测仪 紫外荧光SO2监测仪 非色散红外CO监测仪 化学发光NOx监测仪 紫外光度O3监测仪 气相色谱仪 β射线可吸入颗粒物监测仪
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。 水样中的总氮用密封燃烧氧化—化学发光监测仪测定 总磷监测仪的工作原理基于:在自控装置的控制下, 按预定程度自动进行水样消解和用钼锑抗光度法 氨氮、氟化物监测仪是以离子选择电极为传感器的自 动监测仪。
(一)子站的布设
(二)监测项目
我国《环境监测技术规范》中,将地面大气将地 面大气自动监测系统的监测点分为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类测点除测定气温、湿度、 大气压,风向、风速等五项气象参数外,规定测定的 污染因子列于表10-1。Ⅱ类测点的测定项目可根据具 体情况确定。 表10.1 Ⅰ类点测定项目 必测项目 二氧化硫 氮氧化物 可吸入颗粒物或总悬浮颗粒物 一氧化碳 选测项目 臭氧 总碳氢化合物
10. 3. 2钢铁企业环境自动监测系统
(一) 厂内监测
1. 烟气监测 2. 排水监测 3. 环境噪声监测 4. 气象观测
(二) 厂外监测
(三) 监测管理中心
某钢厂环境自动监测系统示意图
10.3.3烟气排放连续自动监测系统(CEMS)
烟气排放连续监测系统示意图
10.4 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。
热污染遥感监测图像处理技术
热红外扫描图像主要反映目标的热辐射信息,对监测工厂 的热排水造成的污染很有效,无论白天、黑夜,在热红外像片 上排热水口的位置、排放热水的分布范围和扩散状态都十分明 显,水温的差异在像片上也能识别出来。因而利用热红外遥感 监测能有效地探测到热污染排放源。
水质污染遥感监测判读标志
10.1.3 子站内的仪器装备
子站内设有自动采样和预处理系统、污染物自动监测仪器 及其校准设备、气象测量仪器、环境微机及信息传输系统等。 电台 环境微机
气象仪 TSP监测仪 CO监测仪
磁带机 打印机 采 样 系 统 大气
NOx监测仪
SO2监测仪
控制器
动态校准仪 子站仪器装备方框图
10.1.4
空气污染自动监测仪器
(三)氮氧化物监测仪器 化学发光法NOx监测仪:
化学发光NOx监测仪工作原理示意图
(四)臭氧监测仪器 1.紫外光度法臭氧监测仪
单光路 型仪器
紫外吸收式O3分析仪工作原理示意图
双光 路型 仪器
双光路紫外光度法O3监测仪工作原理示意图
2.化学发光法臭氧监测仪器
乙烯法O3监测仪工作原理示意图
(五)一氧化碳监测仪器 1.非色散红外吸收法CO监测仪
10.1.6 大气污染监测车
概念 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。
10.2 水污染连续自动监测系统
10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 水污染连续自动监测系统的组成 子站布设及监测项目 水污染连续自动监测仪器 水质污染监测船
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