本書介紹了環境監測的基礎理論和基本技術。內容包括緒論、環境監測質量保證、水和廢水監測、環境空氣和廢氣監測、土壤監測、固體廢物監測、環境污染生物監測、噪聲監測、輻射環境監測、突發環境事件應急監測等。此外,還介紹了環境監測的質量保證,并附了十五個環境監測實驗。書中還精心編寫了旨在擴大學生知識面、提高學生學習興趣的閱讀材料。為便于學生復習和鞏固所學的內容,章后編寫了一定量的填空題、選擇題和計算題等不同類型的習題。
本書為高等學校環境工程、環境科學專業及其他專業開設環境監測或環境分析課程的教學用書,也可作為職業技術院校相關專業師生及從事環保技術工作人員的參考用書。
1.環境監測第二版適應我國環境監測發展需求,在系統地選擇了經常性監測內容的同時,注重突出服務性監測;內容實用,更貼近應崗位需要和生產實際。
環境監測第二版注意融入新技術、新標準,合理科學的編排環境要素于各項目中。監測因子的選擇注意先易后難、避免重復,在線監測按監測對象歸屬相應章節,依據新標準規范新設了應急監測等。
2.環境監測第二版包含了監測方案的制定、布點采樣、典型因子的檢測分析等環節,強調了課程內容的生產性。每章設閱讀材料、習題,方便學習者自主學習。
前言
隨著國家標準的更新和新標準的發布,以及新技術的不斷涌現,原教材中的部分內容已顯得陳舊或不適宜,需對教材進行修訂,以適用于教學的要求,滿足廣大讀者的需要。
本次修訂在保持第一版特點的基礎上,對部分內容進行適當調整、補充和完善,從而使該書更具條理性、系統性和實用性。修訂的具體內容有以下五個方面。
一是調整了部分章節。主要是將第一版中的第三章第十一節水污染生物監測、第四章第十一節空氣污染生物監測、第七章生物污染監測合并為第七章環境污染生物監測;將第一版中的第三章第十二節水環境污染事故應急監測、第四章第十二節突發性空氣污染事故應急監測設置為第十章突發環境事件應急監測。
二是根據新發布的國家標準補充了部分內容。如第三章補充了離子色譜法測定水中常見陰離子、流動注射-水楊酸分光度法測定水中氨氮、流動注射-鹽酸萘乙二胺分光光度法測定水中總氮、氣相分子吸收光譜法測定水中亞硝酸鹽氮等;第四章補充了顆粒物中金屬元素、非金屬元素和化合物、有機物的測定等;第五章補充了場地土壤采樣、土壤中非金屬化合物、有機物(多環芳烴和多氯聯苯)的測定等;第六章補充了固體廢物的消解、有機物的提取方法等;第九章補充了水和土壤樣品中钚的測定、水中釙-210的測定;另外還補充了多個閱讀材料。
三是根據國家標準的更新修改了部分內容。如環境標準樣品、近岸海域環境監測點位設置、水樣的類型、生物化學需氧量(BOD)的測定、總有機碳(TOC)的測定、酚類化合物的測定、紅外分光光度法(三波數)測定水中油類、鹽酸萘乙二胺分光光度法測定環境空氣中二氧化氮等。
四是刪除部分過時的內容。如第二章中“目前我國各級監測站基本儀器設備配置表、求線性回歸方程”;第三章中閱讀材料“洪水期與退水期水質監測”;第四章中“國家空氣質量監測網”;第五章中“建設項目土壤環境評價監測采樣”。
五是增加了部分習題。在原來習題的基礎上增加部分選擇題、填空題和計算題。
本書由李廣超和袁興程修訂,在修訂過程中得到了石楓、王香善、孟慶華、李亮、楊偉華、賈文林、王海營、趙爽等同行的幫助,化學工業出版社在本書的修訂方面給予了大力支持,在此一并表示感謝。
由于編者水平有限,再加上時間倉促,不妥之處在所難免,誠望廣大讀者批評指正。
編者
2017年3月
第一版前言
本書以水、氣、土壤、固體廢物、生物、噪聲、輻射等環境監測要素立“章”,以監測方案制訂、試樣采集和預處理、污染物分析或環境質量監測和污染源監測的內容成“節”,詳細介紹了環境監測的基礎理論和基本技術。內容包括:緒論、環境監測質量保證、水質和水污染源監測、空氣質量和空氣污染源監測、土壤質量監測、固體廢物監測、生物污染監測、噪聲監測、輻射環境監測以及環境監測的質量保證等。另外,書中還編寫了十多個環境監測實驗,便于實驗教學時參考。
本書的編寫思路是以最新的環境監測標準和技術規范為依據,以環境基本理論和基本方法為主線,將新項目、新技術、新方法、新儀器等融會在經典的環境監測內容中,注重理論與實踐緊密結合,盡可能闡明環境質量監測和環境污染監測、手工監測和自動監測的區別和聯系,既注重知識的系統性和科學性,又注重教材的實用性,從而形成了鮮明的特點。
隨著人們對環境質量要求的不斷提高,以及全球對環境保護工作的重視程度越來越高,環境監測技術特別是自動監測技術的發展越來越快,環境監測的對象越來越廣,監測范圍越來越大,監測項目越來越多。因此,環境監測知識和技術的更新也就越來越快。本書與同類書相比增加了近岸海域監測、環境空氣質量中PM2.5的測定,強化了環境空氣質量自動監測、煙氣排放連續自動監測、水和水污染源在線自動監測的相關內容。不僅使編寫的內容重點突出,而且也體現了環境監測技術的發展方向。
本書在闡述采樣布點方法、采樣器及其使用方法、測定儀器、自動監測系統和自動監測儀等內容時,盡可能配上示意圖,如水溫計、深水溫度計、顛倒溫度計、塞氏盤等都配有示意圖。這樣不僅使讀者便于理解所述內容,而且使教材圖文并茂,增加了教材的可讀性和可視性。
書中還用小號字精心編寫了旨在擴大知識面、提高學生學習興趣的與環境保護和環境監測相關的知識、環境監測儀器、相關科學家的故事等閱讀材料。特別是與環境監測有關的科學家的成長歷程、發明創造等方面的介紹,會讓讀者從中受到啟迪。
每章后編排了一定量的填空題或選擇題或計算題等不同類型的習題,以便于學生復習和鞏固所學的知識點。
本書由李廣超編寫,在編寫過程中得到了徐州師范大學化學化工學院王興漢、屠樹江的大力支持,以及同行沐來龍、王錦化、吳宏、孟慶華、盧菊生、田久英、趙長春、陳喜紅、郭正、顧玲、李耀中、田子貴、王愛民、劉德生、王紅云、冷寶林、王金梅、周鳳霞、吳國旭、吳忠標的熱情幫助,化學工業出版社在本書的編寫和出版方面給予了大力支持,在此一并表示感謝。
由于編者水平有限,書中難免有疏漏和欠妥之處,敬請廣大讀者指正。
編者
2009年9月
李廣超,江蘇師范大學,系主任,副教授,主要教學經歷(授課名稱、起止時間、授課對象、授課學時、所在單位等)
1.大氣污染控制技術/水污染控制技術,1998-2002年,中專生/高職生,共360學時,徐州工業職業技術學院;
2.環境監測,1998-2007年,中專/高職/本科生,共500課時,徐州工業職業技術學院/徐州師范大學;
3.分析化學/工業分析,2003-2007年,本科生,共1000學時,徐州師范大學。
主要教學、科學研究、實踐經歷(項目名稱、項目來源、鑒定結論、獲獎情況等)
1.教研課題研究:主持大氣污染控制技術課程教學實施方案研究,校級課題;工業分析課程體系改革與實驗教學實施方案研究,校級課題。參與江蘇省教育廳教學研究課題。
2.科學研究:主持鍍鋅無鉻鈍化工藝研究,校級課題。在核心期刊上發表論文多篇。參與自然科學基金項目研究。
第一章緒論1
第一節環境監測的目的、任務與分類1
一、環境監測的目的1
二、環境監測的任務1
三、環境監測的分類1
第二節環境監測的程序、特點和要求3
一、環境監測的程序3
二、環境監測的要求3
閱讀材料優先監測和優先污染物3
第三節環境監測技術及發展4
一、常用的環境監測技術4
二、環境監測技術的發展5
閱讀材料環境監測與環境分析6
第四節中國環境保護標準簡介6
一、環境保護標準的作用6
二、環境保護標準的體系和管理體制7
三、環境保護標準的分類7
習題9
第二章環境監測質量保證10
第一節環境監測實驗室基礎10
一、實驗室用水10
二、試劑與試液11
閱讀材料基準試劑12
三、儀器的檢定與管理12
四、實驗室環境條件13
第二節環境監測實驗室質量保證14
一、基本概念14
二、離群值的取舍15
三、線性相關和回歸分析15
四、實驗室內質量控制17
五、實驗室間質量控制20
第三節監測方法的質量保證21
一、標準分析方法21
二、實驗室間的協作試驗21
第四節環境標準樣品22
一、標準樣品和標準物質22
二、環境標準樣品23
習題24
第三章水和廢水監測26
第一節概述26
一、水質、水質指標和水質量標準26
二、水質監測的分類、目的和程序26
第二節監測方案的制訂27
一、地表水監測方案的制訂27
二、地下水監測方案的制訂31
三、近岸海域水質監測方案的制訂32
四、污水監測方案的制訂34
第三節水樣的采集、運輸、保存和預處理37
一、水樣類型和質量控制樣品37
二、地表水水樣的采集38
三、地下水水樣的采集41
四、近岸海域水樣的采集42
閱讀材料F.Nansen 的北極科學考察44
五、污水水樣的采集和排污總量監測45
閱讀材料WS700型自動采樣器和WS750型自動采樣器46
六、水樣的運輸46
七、水樣的保存46
八、水樣的預處理49
第四節一般指標的測定50
一、水溫50
二、pH52
閱讀材料常用pH計簡介53
三、電導率54
四、溶解氧54
閱讀材料溶解氧測定儀簡介55
五、濁度56
閱讀材料便攜式多參數水質測定儀57
六、色度57
七、臭58
八、透明度58
閱讀材料塞氏盤的歷史59
九、懸浮物60
十、溶解性總固體60
第五節金屬元素的測定61
一、汞61
二、鎘63
三、鉛64
四、銅64
五、鋅65
六、鉻65
七、其他金屬66
閱讀材料離子色譜法測定水中Li+、Na+、NH4+、 K+、Ca2+、Mg2+的含量67
第六節非金屬無機物的測定68
一、氟化物68
二、硫化物69
三、氰化物70
四、氨氮73
五、亞硝酸鹽氮75
六、硝酸鹽氮75
七、總氮77
八、磷酸鹽和總磷77
九、含砷化合物79
十、氯化物80
十一、硫酸鹽81
閱讀材料離子色譜法測定水中F-、Cl-、NO-2、Br-、NO-3、PO3-4、SO2-3和SO2-4的含量82
閱讀材料電感耦合等離子體質譜法測定水中65種元素84
第七節有機化合物綜合指標的測定85
一、化學需氧量85
閱讀材料H-45600型COD分析儀簡介88
二、高錳酸鹽指數89
三、生化需氧量89
閱讀材料OxiTop系列呼吸式BOD分析儀簡介93
四、總需氧量94
五、總有機碳94
第八節特定有機化合物的測定95
一、酚類95
二、油類97
三、苯胺類98
四、硝基苯類99
五、陰離子表面活性劑99
六、其他特定有機化合物101
第九節底質監測101
一、底質樣品的采集101
閱讀材料幾種常見的底泥采樣器103
二、底質樣品的處理104
三、底質樣品的分析104
第十節水質連續自動監測104
一、水質自動監測系統105
二、水質自動監測站105
閱讀材料國家地表水環境監測網111
習題112
第四章環境空氣和廢氣監測114
第一節概述114
一、空氣污染、空氣污染物和空氣污染源114
二、空氣質量指數115
三、空氣和廢氣監測分類和技術路線117
第二節環境空氣質量監測方案的制訂117
一、環境空氣質量監測點位布設117
二、調查及資料收集118
三、環境空氣質量監測項目119
四、采樣點布設方法119
五、采樣時間和采樣頻率120
第三節環境空氣樣品的采集120
一、采樣方法120
二、采樣儀器123
三、采樣效率和評價方法126
第四節環境空氣中氣態污染物的測定127
一、二氧化硫127
二、二氧化氮128
三、一氧化碳130
四、臭氧130
五、硫酸鹽化速率131
六、總烴132
第五節環境空氣中顆粒污染物的測定133
一、總懸浮顆粒物(TSP)133
二、PM10和PM2.5 134
三、自然降塵135
四、顆粒物中的金屬元素137
五、顆粒物中的非金屬元素及化合物138
六、顆粒物中的有機物139
閱讀材料二吖惡英和POPs141
第六節環境空氣質量自動監測142
一、環境空氣質量自動監測系統142
二、監測子站142
閱讀材料差分吸收光譜環境空氣質量監測系統147
第七節室內環境空氣質量監測148
一、布點和采樣148
二、監測項目與分析方法149
第八節大氣酸沉降監測151
一、濕沉降監測151
二、干沉降監測153
第九節固定污染源監測154
一、采樣點的布設154
二、排氣參數的測定156
三、排氣中水分含量的測定158
四、排氣中顆粒物的測定159
五、排氣中氣態污染物的測定162
六、煙氣排放連續監測167
七、監測結果表示及計算171
第十節移動污染源監測172
一、概述172
二、我國輕型汽車污染物排放限值及測量方法173
閱讀材料便攜式汽車排氣分析儀176
閱讀材料汽車排氣遙感監測系統177
習題177
第五章土壤監測179
第一節概述179
一、土壤組成179
二、土壤污染180
三、土壤監測的類別及目的181
四、我國土壤監測技術路線與監測項目182
第二節土壤樣品的采集182
一、采樣準備182
二、區域環境背景土壤采樣183
三、農田土壤采樣184
四、場地土壤采樣185
五、污染事故監測土壤采樣186
第三節土壤樣品的制備、保存和預處理187
一、土壤樣品的制備187
二、土壤樣品的保存187
三、土壤樣品的預處理187
閱讀材料弗蘭茲里特馮索氏188
第四節土壤污染物的測定189
一、金屬元素189
二、非金屬化合物190
三、有機物190
習題193
第六章固體廢物監測194
第一節概述194
一、固體廢物的種類194
二、固體廢物監測技術路線和內容194
第二節固體廢物樣品的采集、制備與預處理195
一、樣品采集195
二、樣品的制備和保存196
三、毒性的浸出196
四、固體廢物的消解197
五、有機物的提取198
第三節危險廢物鑒別198
一、反應性鑒別198
二、易燃性鑒別199
三、腐蝕性鑒別199
四、浸出毒性鑒別199
五、急性毒性鑒別201
六、危險固體廢物檢測結果判斷201
閱讀材料電感耦合等離子體發射光譜法測定固體廢物中22種金屬元素202
第四節生活垃圾特性和滲瀝水分析202
一、生活垃圾特性分析202
二、滲瀝水分析203
習題203
第七章環境污染生物監測205
第一節水污染生物監測205
一、生物群落法205
二、細菌學檢驗法207
三、生物測試法208
第二節空氣污染生物監測208
一、指示植物監測及受害癥狀209
二、監測方法209
第三節生物污染監測210
一、污染物在生物體內的分布210
二、污染物在生物體內的轉移、積累與排泄211
三、植物樣品的采集和制備212
四、動物樣品的采集和制備213
五、生物樣品的預處理214
六、生物樣品中污染物的測定216
閱讀材料蕾切爾·卡遜和《寂靜的春天》217
習題218
第八章噪聲監測219
第一節概述219
一、噪聲的分類219
二、噪聲的物理量219
三、噪聲的疊加221
第二節噪聲評價量222
一、計權聲級222
二、等效連續聲級和累計百分聲級222
三、晝間等效聲級、夜間等效聲級、晝夜等效聲級223
四、噪聲污染級223
第三節噪聲監測儀器223
一、聲級計224
二、聲級頻譜儀224
三、噪聲統計分析儀224
閱讀材料AWA 6218B型噪聲統計分析儀225
第四節噪聲測量與評價方法225
一、環境噪聲測量要求225
二、城市區域環境噪聲監測226
三、城市交通噪聲監測227
四、城市功能區聲環境監測228
五、工業企業噪聲監測228
習題229
第九章輻射環境監測230
第一節概述230
一、基本概念230
二、輻射源231
三、輻射的危害232
四、輻射監測的分類232
第二節輻射環境監測方案的制訂232
一、輻射環境質量監測的目的和原則232
二、輻射環境質量監測的對象和內容233
三、輻射環境質量監測的項目和頻次233
四、輻射環境質量監測點的布設原則233
第三節輻射檢測儀器234
一、電離型檢測器234
二、閃爍檢測器234
三、半導體檢測器234
第四節樣品的采集和預處理234
一、樣品的采集234
二、樣品的預處理235
第五節環境中的輻射監測236
一、室內環境空氣中氡的測定236
二、水樣的總α、總β放射性活度的測定239
三、土壤中總α、總β放射性活度的測定239
四、水和土壤樣品中钚的測定240
五、水中釙-210的測定240
習題240
第十章突發環境事件應急監測241
第一節概述241
一、突發環境事件241
二、應急監測的特點和原則242
三、應急監測的任務和要求242
四、應急監測項目的確定242
閱讀材料突發環境事件應急響應系統243
第二節應急監測布點和采樣245
一、應急監測布點245
二、應急監測采樣245
第三節現場應急監測246
一、現場應急監測方法246
二、現場應急監測方法的選擇248
三、現場應急監測平臺249
四、現場監測記錄251
環境監測實驗252
實驗一水質一般指標的現場測定252
實驗二水中總氮的測定(堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法)252
實驗三工業廢水中鉻的測定(二苯碳酰二肼分光光度法)253
實驗四水中總磷的測定(鉬銻抗分光光度法)255
實驗五污水中化學需氧量(COD)的測定(重鉻酸鉀法)257
實驗六污水中生化需氧量(BOD5)的測定259
實驗七工業廢水中總有機碳(TOC)的測定260
實驗八環境空氣中顆粒物(TSP或PM10)的測定262
實驗九環境空氣中二氧化硫的測定(甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法)264
實驗十室內環境空氣中甲醛的測定(酚試劑分光光度法)266
實驗十一土壤中銅和鋅的測定(火焰原子吸收分光光度法)268
實驗十二糧食或蔬菜中六六六和滴滴涕的測定(氣相色譜法)270
實驗十三糧食、水果和蔬菜中有機磷農藥的測定(氣相色譜法)272
實驗十四頭發中汞含量的測定274
實驗十五校園環境噪聲的測量275
附錄276
附錄一實驗室常用酸堿的相對密度、質量分數和物質的量濃度276
附錄二實驗室常用基準物質的干燥方法276
附錄三常見化合物的相對分子質量276
參考文獻279