第八章 自动监测技术与遥测遥感技术

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电位滴定式高锰酸盐指数自动监测仪工作原理
(六)COD监测仪 常用间歇式比色法和恒电流库仑滴定法COD自动监测仪
COD自动监测仪测定流程示意图
(七)TOC监测仪 根据非色散红外吸收法原理设计 有单通道和双通道两种。
单通道TOC自动监测仪工作原理示意图
(八)氨氮自动监测仪
XHAN-90B型氨氮在线自动监测仪,采用氨气敏 电极进行测试。
表8.3 水污染可自动监测的项目及方法
项目
监测方法
一 水温
般 指 标
pH 电导率 浊度 溶解氧
化学需氧量(COD) 综 高锰酸盐指数
合 总需氧量(TOD) 指 总有机碳(TOC) 标 生化需氧量(BOD)
பைடு நூலகம்
总氮 单 总磷 项 氟离子 污 氯离子 染 氰离子 指 氨氮 标 六价铬
苯酚
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)
土壤、植物和水体对电磁波的反射能力示意图
8.4.2 红外扫描遥测技术
红外扫描技术系指利用红外扫描仪接收 监测对象的热辐射能,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
8.4.3 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。
8.3 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,以船作运载工具。
8.4 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;
它的重要作用是不需要采样而直接进行区域性 的跟踪测量。
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。
目前实用对象只限于一氧化氮、二氧化 氮和二氧化硫。
8.4.4 激光雷达遥测技术
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
空气污染连续自动监测系统由一个中心站、若干个子站 和信息传输系统组成。
空气质量 监测仪
污染源 监测仪
气象监测仪
子站
中心站
环境 微机
电台
电台
计 打印机 算 机 绘图机
磁带机 打印机
磁带读出机
系统组成方框图
8.1.1 系统的组成和功能
中心站主要功能:
1、向各子站发送各种工作指令,管理子站工作; 2、定时收集各子站的监测数据,进行数据处理和统计检验; 3、打印各种报表,绘制污染分布图; 4、贮存分析监测数据,建立数据库; 5、当发现污染数据超标时,向污染源行政管理部门发出警报,
根据具体情况确定。
表8-1 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
8.1.3 监测分析方法
表8-2 主要项目监测方法
项目 二氧化硫
测定方法 紫外荧光法
氮氧化物
化学发光法
可吸入颗粒物 一氧化碳
β射线吸收法 非色散红外吸收法
臭氧
紫外光度法
• 80年代中期,监测站获得进一步的调整巩固,普
遍开展了环境例行监测
国家和地方政府共同投资建设,环保系统购置各种监测仪器近 百亿元。有可见--紫外分光光度计、原子吸收、离子色谱、气相 色谱、液相色谱、色谱--质谱仪及各种专用监测仪器和监测车、 计算机等。
• 90年代中期至今, 国家和地方政府都增大了对环 境监测的投入, 初步形成了具有我国特色的环境 监测管理体系和技术体系。
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。
子站构成方式: 1、由一台或多台小型的多参数水质自动分析仪组成的子站 2、固定式子站 3、流动式子站
8.2.2 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 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。
(一)二氧化硫监测仪
1.紫外脉冲荧光SO2监测仪
原理: 当用波长190-230nm的脉冲紫外光照射空气样品时,空气中的SO2分 子对其产生强烈吸收,当SO2浓度甚低时,发射荧光强度和SO2浓度 成正比,用光电倍增管及电子测量系统测量荧光强度,求得浓度。
干扰: 1)水分:用半透膜渗透法或反应室加热法除去水分; 2)芳香烃化合物:用装有特殊吸附剂的过滤器预先除去。
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。
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
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
8.2.3 水污染连续自动监测仪器
第八章 自动监测与遥测遥感技术
第一节 空气污染连续自动监测系统 第一节 水污染连续自动监测系统 第三节 遥感监测技术 第四节 用3S技术研究全球环境问题 第五节 现场应急监测
• 70年代中后期,建立各级各类监测站
全国环保系统现已形成国家、省(自治区、直辖 市)、地(市)、县(区)四级隶属于相应政府主管的 监测站,环境资源部门、工业部门(农、林、海 洋、水利、民政、铁道、军队、电力、冶金、 石油、建材等18个部门)也分别建立了自己的监 测网络体系。
以便采取相应的对策。
子站主要功能:
1、连续或间歇预定污染因子; 2、按一定时间间隔采集和处理监测数据; 3、通过信息传输系统接收中心站的工作指令,并按要求向
其传送监测数据。
8.1.2 子站布设及监测项目
(一)子站的布设
(一)子站的布设
设置数目取决于监测目的、监测网覆盖区域 面积、气象条件、地形地貌及利用情况、污染程 度及特点、人口数量及分布、国家和地方的经济 力量。
水污染连续自动监测系统由一个监测中心 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。
每个子站是一个独立完整的水质自动监测 系统,由6个子系统组成,包括:采样系统、预 处理系统、监测仪器系统、PLC(可编程序控制 器)控制系统、数据采集、处理与运输系统, 还配有水文、气象参数测量仪器。
8.2 水污染连续自动监测系统
8.2.1 水污染连续自动监测系统的组成 8.2.2 子站布设及监测项目 8.2.3 水污染连续自动监测仪器
水温监测仪 电导率监测仪 PH监测仪 溶解氧监测仪 高锰酸钾监测仪 COD监测仪 TOC监测仪 氨氮自动监测仪
8.2.4 水质污染监测船
8.2.1 水污染连续自动监测系统的组成
非色散红外吸收法CO监测仪
非色散红外吸收法CO监测仪原理示意图
(四)可吸入颗粒物(PM10、飘尘)监测仪
β射线可吸入颗粒物测定仪
原理: 基于物质对β射线的吸收作用。 当β射线通过被测物质后,射线强度衰减程度与所透过物
质的质量有关,而与物质的物理、化学性质有关。
β射线可吸入颗粒物测定仪工作原理示意图
总烃
气相色谱法
8.1.4 子站内的仪器装备
电台
磁带机
环境微机
打印机
采 样

气象仪 TSP监测仪 CO监测仪 NOx监测仪 SO2监测仪

控制器
动态校准仪
大气
子站仪器装备方框图
1.紫外脉冲荧光SO2监测仪
仪器由荧光计和气路系统组成
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
8.4.5 用3S技术研究全球环境问题
3S技术:遥感(RS) 全球定位系统(GPS) 全球信息系统(GIS)
下,将NO2转化成NO,通过电磁阀、流量计到达装有制冷器的反应室。
化学发光NOx监测仪工作原理示意图
(三)一氧化碳监测仪器 非色散红外吸收法CO监测仪
原理: CO对红外光具有选择性吸收(吸收峰4.5μm附近),
在一定浓度范围内,其吸光度与CO浓度之间的关系符合 朗伯-比尔定律,故可根据吸光度测定CO的浓度。
(二)氮氧化物监测仪器 化学发光法NOx监测仪
1、原理
通过测量化学发光强度可对物质进行定量测定。
气路分两部分: 一是O3气路,即净化空气或氧气经电磁阀、膜片阀、流量计进入O3
发生器,在紫外光照射或无声放电作用下,产生O3进入反应室; 二是气体经尘埃过滤器进入反应室,在约345℃和石墨炉玻璃碳的作用
其数目可用经验法、统计法、模式法、综合优 化法等。
(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;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8-1。
Ⅱ类测点数据由各省、市管理。Ⅱ类测点的测定项目可
第一节 空气污染连续自动监测系统
8.1.1 系统的组成和功能 8.1.2 子站布设及监测项目 8.1.3 监测分析方法 8.1.4 二氧化硫自动监测仪 8.1.5 氮氧化物监测仪 8.1.6 一氧化碳监测仪 8.1.7 可吸入颗粒物(PM10、飘尘)监测仪
实时空气在线监测技术
8.1.1 系统的组成和功能
8.4 遥感监测技术
8.4.1 摄影遥感技术 8.4.2 红外扫描遥测技术 8.4.3 相关光谱遥测技术 8.4.4 激光雷达遥测技术
8.4.1 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。
水质污染遥感监测判读
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。
(一)水温监测仪器 测水温一般用感温元件如铂电阻或热敏电阻做传感器。
水温自动测量原理示意图
(二)电导率监测仪器 采用运算放大电路,使读数和电导率呈线性关系。
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
隔膜电极法测定原理示意图
(五)高锰酸盐指数监测仪
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