《环境监测化学复习》课件

环境监测化学复习本课程系统讲解环境监测化学的基本理论、方法与技术，涵盖大气、水体、土壤等多种环境要素的监测原理与实践应用通过学习，学生将掌握环境监测的采样、预处理、分析检测及数据处理等完整知识体系环境监测是环境科学的重要支柱，为环境质量评价、污染控制和环境管理提供科学依据本教程融合理论与实践，帮助学生建立环境监测的科学思维和专业技能，为未来从事环境保护工作奠定坚实基础课程概述课程内容学习目标考核方式环境监测化学是研究环境样品采集、保通过本课程学习，学生应掌握环境监测本课程采用理论与实践相结合的考核方存、预处理及化学分析的学科，它为环的基本理论与技术方法，能够独立设计式，包括期末闭卷考试（占）、实60%境质量评价提供科学数据支持本课程监测方案，熟练操作常用分析仪器，并验报告（占）以及平时表现（占30%将系统介绍环境监测的基本原理、采样能对监测数据进行科学处理与评价，为）学生需掌握基本概念与原理，10%技术、样品预处理方法、分析检测技术环境保护工作提供技术支持并具备实际操作能力及数据处理等内容第一章环境监测概论历史发展环境监测起源于世纪工业革命时期对空气和水污染的关注，19经历了从简单感官观测到现代高精尖仪器分析的演变过程，尤其在世纪年代各国环保意识觉醒后得到快速发展2070重要性环境监测是环境保护的眼睛，通过科学、系统的数据采集与分析，识别环境问题，评估污染程度，为环境管理和决策提供科学依据，是环境保护工作的基础和前提作用环境监测在污染源识别、环境质量评价、污染治理效果评估、环境风险预警等方面发挥着不可替代的作用，是实现环境保护目标的重要技术支撑环境监测的基本原理数据处理与分析统计分析、质量控制，提供可靠结论分析测量原理物理、化学、生物等多种分析方法质量控制与保证确保监测过程和结果的准确性采样理论基础代表性、完整性、及时性原则环境监测的基本原理贯穿于从采样到数据分析的全过程科学的采样是监测的第一步，必须确保样品能够真实反映环境状况而分析测量则需根据污染物特性选择合适的方法，质量控制则是保证监测数据可靠的关键环节最终，通过科学的数据处理与分析，将原始数据转化为有价值的环境信息环境监测的法规标准国家环境监测法规体系环境质量标准我国已建立了以《环境保护法》包括《环境空气质量标准》GB为核心，包括《大气污染防治法》、《地表水环境质3095-2012《水污染防治法》《土壤污染防量标准》、GB3838-2002治法》等专项法律，以及相关行《土壤环境质量标准》GB政法规、部门规章和标准规范在等，这些标准规15618-2018内的完整环境监测法规体系这定了各类环境要素中污染物的限一体系为环境监测工作提供了法值，是环境质量评价的重要依据，律依据和技术支撑也是制定监测计划的基本依据污染物排放标准包括《大气污染物综合排放标准》《水污染物排放标准》等一系列国家和地方标准，这些标准规定了各类污染源排放污染物的限值和监测要求，是污染源监督管理的技术依据，也是企业自行监测的重要参考第二章环境样品采集与预处理样品保存与预处理代表性样品采集采集的样品需要根据其性质和待测项目采取适采样计划设计样品必须具有代表性，能够真实反映被测环境当的保存措施，如冷藏、避光、添加保护剂等，科学的采样计划是保证监测质量的首要环节，的实际状况采样时要遵循随机性、典型性和并在规定的时间内完成分析对于不能直接分必须明确采样目的、制定详细的采样方案，包均匀性原则，避免偶然性和人为干扰因素的影析的样品，需要进行预处理，包括过滤、消解、括采样点位布设、采样时间和频次、采样方法响，确保样品能够准确反映整体环境质量或污萃取等，以使样品适合后续的分析检测选择、样品数量确定等，同时要考虑季节变化、染状况气象条件等影响因素大气样品采集技术基本原理采样类型颗粒物采样大气采样基于物理或化学原理大气采样分为瞬时采样、连续采用重量法或自动监测法采集将空气中的污染物富集到采样采样和间歇采样瞬时采样获、等颗粒物设PM10PM

2.5介质中根据污染物特性，采取某一时刻的污染情况；连续备包括高流量采样器、中流量用不同机制如吸附、溶解、冷采样可反映一段时期的平均水采样器和低流量采样器，通过凝、过滤等实现高效富集，保平；间歇采样则在特定时间段滤膜截留空气中的颗粒物，再证采样的代表性和有效性内多次取样，反映污染变化趋通过称重或分析确定浓度和成势分气态采样气态污染物采样技术包括吸收法、吸附法和真空采样法等吸收法使用吸收液捕集污染物；吸附法利用活性炭等吸附剂；真空采样则将空气直接收集在真空容器中，用于实验室分析水质样品采集技术基本原理水质采样的核心是获取能代表整体水体特性的样品采样考虑水体空间异质性、时间动态变化、污染物分布特征，采用科学方法确保样品的代表性、完整性和准确性地表水采样地表水采样选择主要水流区域，考虑上下游、左右岸分布河流断面采样一般在垂直断面上设多个点位，深度通常为表层、中层和底层，避开支流汇入口和排污口的直接影响区湖泊采样则需考虑湖泊形态和水文特征地下水采样地下水采样前需先抽出井中滞留水，确保样品反映含水层水质采用专用采水器或潜水泵，避免样品与空气接触对于污染物调查，需设置上游对照点和下游监测点，掌握污染扩散规律废水采样废水采样关注排放规律和工艺特点，区分连续排放和间歇排放连续排放废水采取等时间或等流量采样；间歇排放则需在整个排放周期内采集混合样品特殊污染物可能需要即时采样，确保准确捕捉峰值浓度土壤样品采集技术土壤样品采集是土壤环境质量评价的关键环节采样前需详细了解研究区域的土壤类型、地形地貌、植被覆盖和潜在污染源分布等背景信息，制定科学的采样方案采样工具包括土钻、铲子、取土器等，采样过程中应避免交叉污染，样品需密封保存并及时送检土壤剖面采样用于研究污染物垂直分布，表层采样则适用于面源污染调查对于污染场地，通常采用系统布点、分层采样的策略，结合地质信息确定采样深度和频率，全面掌握污染物空间分布特征生物样品采集技术植物样品采集动物样品采集采集植物样品应选择健康、典型动物样品采集需考虑物种特性、的个体，通常分别采集根、茎、年龄、性别等因素，确保样品的叶、花和果实等不同部位对于代表性对于水生生物，常采集草本植物，可采集整株；木本植鱼类、贝类等指示性强的种类；物则根据研究目的选择特定部位陆生动物则多选择小型哺乳动物采样后应立即清洗、分类，并根或鸟类采集后应记录生物学特据测试项目选择适当的保存方式，征，并迅速进行组织分离或整体如干燥、冷藏或速冻等保存，防止自溶和腐败微生物样品采集微生物样品采集要特别注意无菌操作，避免外源污染采样工具需经过严格消毒，样品容器必须无菌根据环境介质不同，可采用涂抹法、冲刷法、过滤法等技术采集后应立即进行低温保存，并在规定时间内完成培养或分析，防止微生物群落结构发生变化样品前处理方法目的与原则物理前处理样品前处理旨在去除干扰物质，将污染物转包括干燥、研磨、筛分、过滤、离心等操作，化为适合分析的形态，提高检测灵敏度前主要改变样品的物理状态这些方法操作简处理方法选择应遵循简单、高效、无损、低单，不改变样品的化学性质，是样品制备的污染原则，避免引入新的干扰或造成目标物基础步骤，为后续的化学和生物处理奠定基损失础生物前处理化学前处理利用生物或生化过程处理样品，如酶解、发通过化学反应改变样品中待测组分的形态，酵等这类方法具有高度特异性和选择性，包括酸碱调节、氧化还原、沉淀、络合等反环境友好，适用于复杂有机物的降解和转化，应这些方法可以分离、富集目标物，消除在某些特殊领域如生物毒性测试中具有独特干扰，提高检测灵敏度和选择性，是样品前优势处理的核心环节样品消解技术湿法消解干法灰化微波消解利用强酸或强酸混合物在加热条件下氧通过高温加热（℃）使样品利用微波能量直接作用于样品和消解剂450-600化分解样品有机质，将样品中的金属元中的有机物氧化分解为₂和₂，分子，产生快速加热效果，在高温高压CO HO素转化为可溶性无机离子常用的消解剩余无机成分形成灰分灰化前可添加密闭条件下实现样品的快速分解微波剂有硝酸、硫酸、盐酸、高氯酸及其混灰化助剂如硝酸镁、硝酸钙等，提高消消解具有速度快、效率高、污染少、回合物，不同消解剂适用于不同类型的样解效率收率好等优势，已成为现代实验室的主品和测定元素流消解方法干法灰化设备简单，同时处理样品数量湿法消解优点是操作简单，设备要求低，多，污染少；但灰化温度控制困难，易微波消解系统配备压力和温度监控装置，适用范围广；缺点是耗时长，易造成样造成某些元素挥发损失，如汞、砷、硒可精确控制消解条件，适用于各类环境品污染或挥发损失，且存在安全隐患等，且耗时较长样品，尤其适合批量样品的前处理样品萃取技术液液萃取基于溶质在两相间分配系数差异的分离方法固相萃取利用固体吸附剂选择性吸附目标物质的技术索氏提取利用溶剂循环冷凝萃取固体样品中有机物的经典方法超声波辅助萃取利用超声波空化效应加速萃取过程的现代技术液液萃取是最传统的萃取方法，操作简单但溶剂用量大，对环境不友好固相萃取技术发展迅速，具有选择性好、溶剂用量少、可自动化等优点，已在环境分析中广泛应用索氏提取是固体样品萃取的经典方法，萃取彻底但耗时长超声波辅助萃取利用超声波空化效应加速物质传质，提高萃取效率，缩短萃取时间现代萃取技术1超临界流体萃取微波辅助萃取利用超临界状态下的流体（通常是₂）作为萃取剂，结合了气体的渗透性利用微波能量迅速加热样品和萃取溶剂，加速有机物从样品基质中释放微CO和液体的溶解能力在适当温度和压力条件下，超临界流体能高效渗透样品波能量直接作用于极性分子，产生快速内部加热，提高分子运动能力，破坏基质，溶解目标化合物，然后通过降压或升温使萃取物与超临界流体分离样品基质结构，促进目标化合物溶解和扩散该方法萃取速度快，溶剂用量此技术环境友好，萃取效率高，适用于热不稳定化合物的提取少，可大幅缩短传统萃取所需时间3加速溶剂萃取固相微萃取在高温（通常℃）和高压（通常）条件下，利一种无溶剂的样品制备技术，利用涂覆在石英纤维上的固定相对样品中的目100-2001500-2000psi用常规溶剂对固体样品进行快速萃取高温提高了目标化合物的溶解度和扩标化合物进行吸附萃取完成后，直接将纤维送入气相色谱进样口进行热解散速率，高压则保持溶剂的液态状态并促进溶剂渗透到样品基质该技术自吸分析该方法集采样、萃取、浓缩和进样于一体，操作简便，避免了有机动化程度高，萃取效率好，已成为环境样品中有机物萃取的重要方法溶剂使用，特别适合挥发性和半挥发性有机物的分析第三章分析方法与仪器分析方法选择分析方法分类根据分析对象、精度要求、设备条件等包括经典分析和仪器分析两大类，覆盖因素综合考量多种技术原理仪器基本构成方法质量特性输入单元、转换单元、处理单元和输出灵敏度、检出限、精密度、准确度、线单元四大部分性范围、选择性等环境分析方法选择应遵循简单、准确、快速、经济、安全、环保的原则，根据监测目的和污染物特性合理选择随着科技发展，仪器分析方法日益成为环境监测的主流，但经典分析方法在某些领域仍具不可替代的作用分析方法的质量特性直接决定监测结果的可靠性，是方法评价和选择的重要依据光谱分析基础应用领域环境样品中各类元素和化合物的定性定量分析方法分类2原子光谱和分子光谱两大类基本原理3基于物质与电磁辐射的相互作用光谱分析是基于物质与电磁辐射相互作用的原理，研究物质对电磁辐射的吸收、发射或散射现象，从而获取物质组成和结构信息的分析方法根据研究对象的不同，可分为原子光谱和分子光谱原子光谱主要用于元素分析，包括原子吸收、原子发射和原子荧光等；分子光谱则用于分子结构和组成分析，如紫外可见分光光度法、红外光谱法等-光谱分析在环境监测中应用广泛，几乎覆盖所有环境介质和污染物类型它具有灵敏度高、选择性好、分析速度快等优点，是现代环境分析不可或缺的重要手段随着仪器技术的发展，新型光谱分析方法不断涌现，为环境监测提供了更多技术选择原子吸收光谱法基本原理仪器构成原子吸收光谱法（）是基于基态原子吸收光谱仪主要由光源（通常是空AAS原子对特定波长辐射的选择性吸收原理心阴极灯或无极放电灯）、原子化器的分析方法当特定波长的光通过原子（火焰或石墨炉）、光学系统（单色器蒸气时，基态原子会吸收与其共振跃迁和检测器）和数据处理系统组成火焰对应的特征光，吸收强度与原子浓度成原子化适用于高浓度样品分析，石墨炉正比，从而实现对元素的定量分析每原子化则具有更高的灵敏度，适合微量种元素都有其特征吸收谱线，使该方法元素分析不同元素分析需更换对应的具有极高的元素选择性特征光源应用与干扰原子吸收光谱法可测定多种元素，在环境样品中金属元素分析中广泛应用常见70干扰包括光谱干扰（不同元素谱线重叠）、化学干扰（形成难解离化合物）、电离干扰（高温下原子电离）和背景干扰（基体吸收或散射）通过添加释放剂、保护剂或采用背景校正技术可有效减少这些干扰原子荧光光谱法基本原理仪器组成原子荧光光谱法（）是基于原子受激发后发射荧光的现象进原子荧光光谱仪主要由激发光源（通常是高强度空心阴极灯或电AFS行元素分析的方法当特定波长的光照射到气态基态原子上，原极放电灯）、原子化器（火焰或电热方式）、光学系统（聚焦镜子吸收能量跃迁至激发态，随后返回基态或能量较低的激发态时组和滤光片）、检测器（光电倍增管）和数据处理系统组成原释放荧光荧光强度与原子浓度成正比，从而实现定量分析子荧光信号采集一般采用垂直于激发光源的方向，以减少散射光干扰与原子吸收不同，原子荧光是在所有方向上发射的，理论上可获现代原子荧光光谱仪多采用氢化物发生原子荧光联用技术，大-得更高的灵敏度和更宽的线性范围幅提高了检测灵敏度原子荧光光谱法在环境样品中痕量元素（特别是砷、汞、硒、铋、锑、铅、锡等）的测定方面具有独特优势，检出限可达级该ng/L方法具有灵敏度高、选择性好、线性范围宽、操作简便等特点，已成为重金属分析的重要手段然而，原子荧光光谱法也存在一些局限性，如适用元素范围较窄，对样品前处理要求较高，容易受到基体干扰等在实际应用中，常需结合适当的样品前处理技术和基体修饰剂，以获得最佳分析效果紫外可见分光光度法-基本原理基于分子或离子在紫外可见区（）对光的选择性吸收，-190-800nm吸光度与浓度成正比（朗伯比尔定律）-仪器结构包括光源、单色器、样品池、检测器和数据处理系统，实现光电信号转换和浓度计算应用范围广泛用于环境水质、大气和土壤中多种污染物的定性定量分析，适合现场和实验室使用方法特点操作简便，成本低，准确度好，但选择性有限，常需前处理消除干扰分子荧光光谱法红外光谱分析法4000-

4000.1%波数范围⁻波数精度cm¹中红外区分析范围，包含大多数有机物特征吸收现代仪器的波数精度，确保准确定性分析FTIR＜分钟1扫描时间单次光谱采集时间，实现快速分析红外光谱分析法是基于分子内化学键对红外辐射的选择性吸收，用于分析物质分子结构的方法当红外光照射到样品上，分子中的化学键会吸收特定频率的红外光并发生振动或转动，形成特征吸收峰这些吸收峰的位置、强度和形状与分子结构直接相关，构成物质的指纹图谱，可用于化合物的定性分析傅里叶变换红外光谱技术通过干涉仪和傅里叶变换算法，大幅提高了光谱采集速度和信噪比，FTIR成为现代红外分析的主流在环境监测中，红外光谱主要用于有机污染物的鉴别、大气污染气体监测以及微塑料分析等领域，为复杂环境样品提供结构信息和定性依据色谱分析基础分离机理基于组分在两相间分配系数差异，包括吸附、分配、离子交换、分子排阻和亲和等作用机制不同组分因与固定相的作用力不同，在流动相推动下以不同速率移动，最终实现分离分类方法按相态可分为气相色谱、液相色谱和超临界流体色谱；按作用力类型可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱和亲和色谱；按操作方式可分为平板色谱和柱色谱3关键参数保留时间是色谱分析的基本参数，用于组分定性；峰面积或峰高与组分含量成正比，用于定量分析分离度、理论塔板数和分离因子等参数用于评价色谱柱分离效能4应用领域环境监测中广泛应用于各类有机污染物分析，如、、、农药等，具有VOCs PAHs PCBs高效率、高选择性和高灵敏度等特点，是复杂环境样品分析的首选方法气相色谱法基本原理气相色谱法是利用气体作为流动相，将混合物中的各组分在固定相和流动相间反复分配，GC根据各组分在两相间分配系数的差异实现分离的分析方法具有分离效率高、灵敏度好、分析速度快等特点，适用于分析挥发性或经衍生化处理后能气化的有机化合物仪器组成气相色谱仪主要由载气系统、进样系统、色谱柱恒温箱、检测器和数据处理系统组成载气通常选用氮气、氢气或氦气等惰性气体；进样系统包括气体进样阀和液体进样器；色谱柱是分离的核心，包括填充柱和毛细管柱两大类；检测器则根据分析对象特性选择色谱柱与检测器毛细管柱因其高效率和高分辨率已成为主流，常用固定相有聚硅氧烷类、聚乙二醇类等常用检测器包括火焰离子化检测器适用于有机物；电子捕获检测器适用于卤代物；热FID ECD导检测器适用于无机气体；氮磷检测器适用于含氮磷化合物；火焰光度检测器TCD NPD适用于含硫磷化合物FPD环境应用气相色谱法在环境监测中广泛应用于挥发性有机物、半挥发性有机物、多氯联VOCs SVOCs苯、有机氯农药、石油烃、多环芳烃等污染物的分析通过选择合适的色谱柱PCBs PAHs和检测器，结合适当的样品前处理方法，可实现复杂环境样品中目标污染物的高效分离和灵敏检测液相色谱法色谱柱检测器环境应用液相色谱柱是分离的核心，根据固定相极高效液相色谱常用检测器包括紫外可见高效液相色谱在环境监测中主要用于分析-性分为正相色谱柱和反相色谱柱正相色检测器，适用于含有发色团的化合物；荧不挥发、热不稳定或极性较大的有机污染谱柱填料极性强，适合分离极性较大的化光检测器，适用于具有荧光特性的物质，物，如多环芳烃、酚类、有机酸、农药、合物；反相色谱柱填料为非极性或弱极性，灵敏度高；示差折光检测器，适用于几乎抗生素、激素和表面活性剂等通过优化适合分离非极性或弱极性化合物常用填所有化合物；电化学检测器，适用于可氧色谱条件和选择合适的检测器，可实现复料包括、、氨基、氰基等化或还原的物质；蒸发光散射检测器，适杂环境样品中目标化合物的高效分离和灵C18C8用于非挥发性化合物敏检测色谱质谱联用技术-环境应用实例解决复杂环境样品中痕量有机污染物分析难题1质谱检测器类型四极杆、离子阱、飞行时间、三重四极杆等原理与特点LC-MS适用于热不稳定、高极性、高分子量化合物原理与特点GC-MS结合分离能力与鉴别能力的强大分析技术GC MS色谱质谱联用技术是将色谱分离与质谱检测完美结合的现代分析方法，既利用了色谱的高效分离能力，又发挥了质谱的高灵敏度和高选择性鉴别优势适用于分-GC-MS析挥发性和半挥发性有机物，如、、、农药等；则适用于分析热不稳定、高极性或高分子量的有机物，如药物、抗生素、农药、表面活性剂等VOCs PAHsPCBs LC-MS在环境监测中，色谱质谱联用技术已成为痕量有机污染物分析的首选方法，检出限可达级，且可提供丰富的结构信息，实现对未知化合物的鉴别随着技术发展，高分-pg辨质谱和串联质谱等新技术不断涌现，进一步提高了联用技术的灵敏度和选择性，为复杂环境样品中新型污染物的筛查和鉴定提供了强大工具质谱分析技术离子化技术质谱仪主要类型电子电离是最传统的硬电离技术，产生大量质谱基本原理EI根据质量分析器类型，质谱仪可分为四极杆、离碎片离子，有利于结构解析；电喷雾离子化ESI质谱分析是将待测物质电离形成带电离子，再根子阱、飞行时间、磁、傅里叶变换和三重是一种软电离技术，保留完整分子离子，适合极sector据离子质荷比进行分离和检测，从而获取四极杆等四极杆质谱结构简单，稳定性好，是性和高分子量化合物；大气压化学电离适m/z APCI物质分子量和结构信息的分析方法质谱仪主要最常用的类型；飞行时间质谱分辨率高，适合高用于中等极性化合物；基质辅助激光解吸电离由进样系统、离子源、质量分析器和检测器组成分子量物质分析；三重四极杆质谱具有则适用于生物大分子分析MS/MS MALDI质谱可获得分子量和结构片段信息，是有机物定功能，选择性和灵敏度极高，适合复杂样品分析性分析和结构鉴定的有力工具电化学分析方法电化学分析基本原理主要电化学分析方法及应用电化学分析方法是基于电极与溶液界面上发生的电化学反应或电电位分析法是基于指示电极电位与溶液中离子活度的关系进行测极电位变化来测定物质组成和含量的分析方法这类方法利用电定的方法，包括直接电位法和电位滴定法常用于测定、离pH化学体系中的电位、电流、电导、电量等电学量与被测物质浓度子选择性电极测定水中氟离子、氯离子等之间的关系，实现定性和定量分析伏安分析法是根据电压与电流关系曲线进行分析的方法，包括极电化学方法具有设备简单、操作方便、灵敏度高、选择性好、可谱法、循环伏安法、示波极谱法和溶出伏安法等溶出伏安法灵实现现场快速测定等优点，在环境监测中得到广泛应用常用的敏度高，检测限可达⁻⁻，适用于环境样品中10⁹~10¹⁰mol/L电化学分析方法包括电位分析法、伏安分析法和库仑分析法等重金属离子的痕量分析库仑分析法则是根据电解反应所消耗的电量与被测物质量之间的关系进行定量分析在环境监测中主要用于水样中氯化物、硫化物等的测定其他分析方法射线荧光分析X射线荧光分析是利用射线激发样品产生特征荧光射线，通过测量荧光射线的波长和强度来进行X XRFX XX元素分析的方法该方法可同时分析多种元素，样品制备简单，无破坏性，已广泛应用于土壤、沉积物、大气颗粒物等环境样品中多种元素的快速筛查和分析现代便携式仪器还能实现现场快速测定XRF中子活化分析中子活化分析是利用样品中元素在中子照射下产生放射性核素，通过测量这些核素发射的射线能量NAAγ和强度进行元素分析的方法该方法灵敏度极高，可同时分析多达种元素，具有无损、准确、干扰30-40少等优点，常用于环境标准物质认证和痕量元素分析但由于需要核反应堆作为中子源，使用受到限制同位素稀释分析同位素稀释分析是将已知量的同位素标记物加入样品，通过测定混合物中同位素比值变化来确定样品中待测组分含量的方法该方法精密度高，可消除样品制备和测定过程中的损失误差，多与质谱联用，适用于环境样品中痕量持久性有机污染物和重金属的精确定量分析生物分析方法生物分析方法利用生物体或生物大分子对特定物质的特异性识别和响应进行分析包括免疫分析法、酶抑制法、受体结合法、探针技术等这类方法灵敏度高、选择性好，适用于环境样品中特定有机污染物如DNA农药、毒素等的快速筛查，以及生物毒性评价等领域生物传感器则将生物识别元件与物理化学传感器结合，实现便携式和在线监测第四章大气环境监测环境质量评价指标污染物分类大气质量指数和单项指数评价体系颗粒物、气态污染物、特征污染物三大类AQI监测网络监测方式国控点、省控点和市控点三级监测网络体系手工监测和自动监测两种监测方式互补大气环境监测是环境监测的重要组成部分，目标是全面掌握大气环境质量状况及其变化趋势，为环境管理和决策提供科学依据大气污染物按形态可分为颗粒物（如、TSP、）和气态污染物（如、、、等）；按来源可分为一次污染物和二次污染物；按成分可分为无机和有机污染物PM10PM

2.5SO2NOx O3CO随着技术的发展，大气监测已从传统的手工监测向自动连续监测方向发展，并形成了完善的监测网络体系自动监测具有数据连续、实时、准确等优点，能够及时反映污染变化趋势，为空气质量预报和预警提供数据支持现代大气监测还借助卫星遥感等先进技术，实现了大范围、多尺度的立体监测大气监测点位与采样大气监测点位布设是大气环境监测的基础工作，必须遵循代表性、科学性和可行性原则城市环境空气质量监测点通常分为区域背景点、城市背景点、交通源点和污染源监控点等类型点位选择需考虑城市规划、人口分布、气象条件、污染源分布等因素，且应避开局部污染源和独特地形的直接影响采样高度一般为离地面米，代表人类呼吸带高度；采样时间和频率则根据监测目的和污染物特性确定，如常规污染物通常每天采样次，每次采样时间为分

1.5-5445钟质量控制方面，需确保采样设备定期校准，采样过程规范操作，避免交叉污染和样品损失，确保采集的样品能真实反映环境空气质量状况常规大气污染物监测二氧化硫₂监测氮氧化物监测SONOx手工监测采用甲醛吸收盐酸副玫瑰手工监测采用盐酸萘乙二胺分光光-苯胺分光光度法，样品采集使用吸度法，先将氧化为₂，再与NO NO收瓶吸收；自动监测则主要采用紫显色剂反应；自动监测主要采用化外荧光法，基于₂分子吸收紫外学发光法，基于与₃反应产生SO NOO线后产生荧光的原理₂是重要发光的原理氮氧化物主要来源于SO的酸性气体污染物，主要来源于煤燃料燃烧和机动车尾气，是光化学炭燃烧，可引起酸雨和呼吸系统疾烟雾和酸雨的重要前体物，可引起病呼吸系统损害臭氧₃监测O手工监测采用靛蓝二磺酸钠分光光度法；自动监测主要采用紫外吸收法，基于₃对特定波长紫外线的选择性吸收臭氧是典型的二次污染物，由和O NOx在阳光照射下光化学反应生成，是光化学烟雾的主要成分，具有强氧化VOCs性，对人体和植物有害颗粒物监测10μm

2.5μm₁₀粒径₂₅粒径PM PM.可吸入颗粒物的粒径上限，可深入肺部细颗粒物的粒径上限，可穿透肺泡进入血液小时24标准采样时间获取日平均值所需的连续采样时间颗粒物是大气中最主要的污染物之一，按粒径大小可分为总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物TSP₁₀和细颗粒物₂₅监测方法主要包括重量法和自动监测法两类重量法是通过高流量PMPM.采样器将空气中的颗粒物收集在滤膜上，通过采样前后滤膜重量差计算浓度自动监测法包括射线β衰减法、振荡天平法和光散射法等，可实现连续实时监测近年来，颗粒物组分分析越来越受重视，主要包括水溶性离子如硫酸盐、硝酸盐、铵盐等、碳组分有机碳和元素碳、重金属元素和有机物等组分分析有助于识别颗粒物来源，评估健康风险，OC EC为污染控制提供科学依据色谱法、质谱法和光谱法是颗粒物组分分析的主要手段特征大气污染物监测监测监测重金属监测VOCs PAHs挥发性有机物是大气污染的重要组多环芳烃主要来源于化石燃料不完大气中重金属污染物主要以颗粒态形式存VOCs PAHs成部分，包括烷烃、芳香烃、含氧有机物全燃烧，多以颗粒态存在采样使用高流在，包括铅、汞、砷、镉等有毒元素采等采样方法包括真空采样罐法、活性炭量采样器配石英滤膜和聚氨酯泡沫采集器；样通常使用高流量采样器采集颗粒物；分吸附法和冷凝捕集法等；分析方法主要采分析方法包括高效液相色谱荧光检测和气析方法包括原子吸收光谱法、原子荧光法、-用气相色谱质谱技术相色谱质谱法多环芳烃中多种化合物如电感耦合等离子体质谱法等大气重金属-GC-MS VOCs-是形成臭氧和的重要前体物，部分苯并芘被证实具有致癌性，是重点监控污染主要来源于工业排放，对人体健康构PM

2.5[a]化合物具有毒性和致癌性的环境污染物成严重威胁第五章水环境监测1评价指标水质评价指标体系包括物理指标（色、臭、浊度等）、化学指标（、溶解氧、、pH COD等）、生物指标（细菌、藻类等）和毒理指标基于这些指标建立的水质标准和BOD分类方法，是水环境质量评价的重要依据2污染物分类水体污染物按性质可分为物理性污染物（热、放射性物质等）、化学性污染物（无机物和有机物）和生物性污染物；按形态可分为悬浮物、胶体和溶解性物质；按来源可分为点源污染和面源污染不同类型污染物的监测方法差异较大监测网络水质监测网络根据水体功能和特点设置，包括国控断面（点位）、省控断面（点位）和地方监测断面（点位）河流通常采用断面监测，湖泊和水库则采用点位监测监测点位布设应考虑河流水文特征、污染源分布和水功能区划等因素监测频率监测频率和时间确定应考虑水体类型、污染特征和监测目的一般情况下，地表水监测频率为每月一次或每季度一次；重点流域和敏感区域可增加频次；特殊时期（如汛期、枯水期）应适当加密监测，全面掌握水质变化情况水质理化指标监测值测定pH值反映水体酸碱度，是水质的基本指标测定方法包括指示剂比色法、试纸法和计电位法其中，pH pH pH电位法最为精确，是实验室和现场监测的常用方法计应定期校准，一般采用、和pHpH=

4.

006.

869.18三种标准缓冲溶液水样测定应现场进行，避免₂逸出或吸收导致值变化CO pH溶解氧测定溶解氧反映水体中溶解的氧气含量，是评价水体自净能力和适宜水生生物生存的重要指标测定方法DO包括化学滴定法（碘量法）和电化学法（溶解氧电极法）碘量法操作复杂但精确度高；电极法操作简便，适合现场和连续监测采样时应避免气泡和搅动，防止与空气接触改变值DO化学需氧量测定化学需氧量表示水中还原性物质被氧化剂氧化所消耗的氧量，反映水体受有机物污染程度测定方COD法包括重铬酸钾法和高锰酸钾法重铬酸钾法氧化能力强，适用于各类水体；高锰酸钾法氧化能力较弱，主要用于清洁水体测定需严格控制氧化时间和温度，避免挥发物损失和干扰物质影响COD生化需氧量测定生化需氧量表示微生物分解有机物过程中消耗的溶解氧量，是衡量水体有机污染的重要指标标准BOD方法是天生化需氧量₅，通过测定样品初始溶解氧和培养天后的溶解氧差值计算测定要求5BOD5BOD控制培养温度在±℃，避免光照，消除硝化作用干扰，且样品中应有足够的微生物和营养物质201水中营养物质监测水中有机污染物监测挥发性有机物半挥发性有机物持久性有机污染物水中挥发性有机物主要包括卤代水中半挥发性有机物包括多环持久性有机污染物如多氯联苯VOCs SVOCsPOPs烃、苯、甲苯、乙苯、二甲苯芳烃、酚类、有机农药等采样使用玻、有机氯农药等具有高BTEXPCBs OCPs等，多来源于工业废水和生活污水采璃容器，通常需添加抑制剂防止生物降度稳定性和生物累积性采样量通常较样使用棕色玻璃瓶，充满水样避免气泡，解样品前处理主要采用液液萃取或固大（），需使用溶剂净化的容器1-5L℃保存分析方法主要采用吹扫捕集相萃取技术；分析方法则采用气相色谱样品前处理采用液液萃取或固相萃取，4-气相色谱法或吹扫捕集气相色谱质谱或气相色谱质谱法类污染物在通常需柱层析纯化；分析方法主要采用---SVOC法，具有灵敏度高、干扰少等优点水环境中具有持久性和生物累积性，部高分辨气相色谱质谱法检测要-POPs分物质具有致癌性和内分泌干扰作用求极高的灵敏度，检出限通常在或ng/L级别pg/L新型有机污染物新型有机污染物包括药物和个人护理品、内分泌干扰物、全氟PPCPs EDCs化合物等这类污染物来源广PFASs泛，传统处理工艺难以去除分析方法主要采用液相色谱串联质谱-LC-或高分辨质谱技术，结合先进MS/MS的样品前处理技术如分子印迹固相萃取、在线萃取等，实现超痕量检测水中重金属监测污染特征与来源1重金属在环境中持久存在且具生物累积性监测方法选择根据浓度水平和形态需求选择适当分析技术形态分析技术3区分不同价态和结合形式，评估生物有效性常见元素分析重点监测汞、砷、铅、镉等有毒重金属元素水环境中的重金属污染主要来源于工业废水排放、矿山开采、农药使用等重金属具有持久性、不可降解性和生物累积性，即使极低浓度也可能对生态系统和人体健康造成严重危害水样采集通常使用聚乙烯或特氟龙容器，现场加硝酸酸化至，避免重金属吸附损失或沉淀pH2常用分析方法包括原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法等其中，冷原子AAS AFSICP-AES ICP-MS吸收或原子荧光法适用于汞分析；氢化物发生原子荧光法适用于砷、硒等氢化物形成元素；则是多元素超痕量分析的首选方法重金属形态分析技术通常结合色-ICP-MS谱分离与元素检测，如等，能够区分元素的不同价态和化学形态，为环境风险评估提供更准确的依据HPLC-ICP-MS第六章土壤环境监测污染物分类监测网络土壤污染物主要包括重金属、有机污土壤监测网络设计需考虑土壤类型、染物、农药残留、放射性物质等污土地利用方式、污染源分布等因素染物在土壤中的行为受多种因素影响，我国已建立土壤环境质量国控监测网，发展趋势评价指标如土壤、有机质含量、阳离子交换涵盖农田、林地、草地和污染场地等pH土壤监测技术发展趋势包括快速现量等，这些因素决定了污染物的迁移不同类型，实现对土壤环境质量的系土壤环境质量评价指标包括物理指标场筛查技术发展，如便携式、传XRF转化和生物有效性统监测和评价（颗粒组成、容重等）、化学指标感器技术；高通量分析方法应用，如（、有机质、养分等）和生物指标同步测定多种污染物；土壤植物地pH--（酶活性、微生物多样性等）这些下水系统整体监测；以及遥感与地理指标不仅反映土壤肥力状况，也是评信息系统在大尺度土壤监测中的应用价土壤污染程度的重要依据21土壤理化性质监测土壤值测定有机质含量测定阳离子交换量测定pH土壤是影响养分有效性和污染物行为土壤有机质是表征土壤肥力的重要指标，阳离子交换量表示土壤吸附和交换pH CEC的关键因素测定方法主要包括电位法也影响污染物的吸附和降解测定方法阳离子的能力，与土壤的缓冲性和保肥和比色法电位法是将一定比例的土壤主要有重铬酸钾氧化外加热法和重铬酸性密切相关测定方法包括乙酸铵浸提--与水（或溶液）混合，振荡平衡后用钾容量法前者是将土壤与重铬酸钾和蒸馏法和三氯化六氨合钴法等值KCl CEC计测定不同提取液反映不同的酸度硫酸混合加热，氧化土壤有机碳，然后越高，表明土壤对重金属离子的固定能pH水浸提反映活性酸度，浸提反用硫酸亚铁滴定剩余的重铬酸钾，计算力越强，污染物的迁移性越低黏土含pH KClpH映潜在酸度土壤值影响重金属的溶有机碳含量，再乘以系数转换为量高和有机质丰富的土壤通常具有较高pH

1.724解度和生物有效性，是土壤污染评价的有机质含量有机质含量高的土壤对有的值，对重金属污染具有较强的缓CEC基础指标机污染物具有较强的吸附能力冲作用土壤污染物监测重金属污染监测土壤重金属污染是最常见的土壤污染类型，监测对象主要包括铅、镉、汞、砷、铬等有毒元素样品前处理采用酸消解方法，如王水消解、₃₄消解等分析方法包括原子吸收光谱法、原子荧光法、HNO-HClO-HF和等重金属总量分析反映污染程度，而形态分析（如连续提取法、等）则反映其ICP-AES ICP-MS XAFS生物有效性和环境风险有机污染物监测土壤有机污染物包括多环芳烃、多氯联苯、二噁英、有机氯农药等，多来源于工业活动和农PAHsPCBs业生产样品前处理采用索氏提取、超声波提取、加速溶剂提取等方法；分析方法主要采用气相色谱质谱-法或液相色谱质谱法有机污染物分析要特别注意样品前处理过程的质量控制，防止交叉污染和目标物损-失农药残留监测农药残留监测是农田土壤环境监测的重点，包括有机氯、有机磷、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯等多类农药样品前处理采用液液萃取、固相萃取或方法；分析方法包括气相色谱电子捕获检测器、QuEChERS-GC-ECD气相色谱质谱法和液相色谱串联质谱法等现代农药残留分析趋向于多残留同时-GC-MS-LC-MS/MS分析技术，一次性检测几十至上百种农药形态分析技术土壤污染物形态分析是评估环境风险的重要手段重金属形态分析主要采用连续提取法（如五步提Tessier取法、三步提取法等）和同步辐射射线吸收精细结构谱；有机污染物形态分析则侧重于结合BCR XXAFS态、可提取态和残留态的区分形态分析结果比总量分析更能反映污染物的生物有效性和潜在迁移风险，为土壤修复提供科学依据第七章生物监测基本原理监测方式利用生物对环境变化的敏感反应进行环境质量评1生物指示与生物积累两种主要监测方式价2优缺点应用领域4直观反映生态效应，但受多因素影响存在不确定水质、大气、土壤污染及生态系统健康评价3性生物监测是利用生物对环境污染物的反应进行环境质量评价的方法，包括生物指示和生物积累两种主要方式生物指示是通过观察生物的存在缺失、数量变化、形/态异常或生理生化变化来反映环境质量；生物积累则是通过测定生物体内积累的污染物含量来评估环境污染水平与理化监测相比，生物监测具有整体性、累积性和直观性等优点，能够反映污染物的生态效应和长期影响但同时也存在结果判断复杂、标准化困难、受非污染因素影响大等缺点理想的环境监测体系应将生物监测与理化监测相结合，全面评价环境质量状况生物监测在水环境质量评价、大气污染监测、土壤污染评价和生态系统健康评估等领域有广泛应用生物监测方法生物指示生物选择生物积累监测生物标志物分析理想的指示生物应具备分布广泛、对污染敏感、生物积累监测是通过测定生物体内积累的污染生物标志物是生物体对污染胁迫产生的特异性寿命适中、易于采集和鉴定等特点水环境中物含量来评估环境污染水平适合生物积累监生理生化反应，包括酶活性变化、蛋白表达改常用藻类、底栖无脊椎动物和鱼类作为指示生测的生物应具有较强的富集能力和较高的耐受变、损伤等常用生物标志物有乙酰胆碱DNA物；大气环境则多选用地衣、苔藓和针叶树；性例如，贝类对重金属和有机污染物具有显酯酶抑制、细胞色素诱导、AChE P450土壤环境常用蚯蚓、线虫和土壤微生物不同著的富集作用，常用于水环境监测；苔藓和地诱导、加合物形成等metallothionein DNA的指示生物反映不同类型的污染和不同时间尺衣对大气污染物如重金属和多环芳烃有良好的生物标志物分析方法包括分光光度法、免疫分度的环境变化富集效果，用于大气污染监测采样后，生物析法、技术等，可鉴别特定污染物的暴露PCR样品需经适当处理和分析，测定目标污染物含和效应，提供早期预警信息量第八章环境监测数据处理统计分析方法探索数据规律，为决策提供科学依据质量控制数据评估监测过程质量，保证数据可靠性数据预处理3异常值筛查、缺失值处理、单位转换等数据特点与类型4了解数据性质，为处理方法选择提供依据环境监测数据处理是监测工作的重要环节，通过科学的数据分析将原始监测数据转化为有价值的环境信息环境监测数据具有时空变异大、影响因素复杂、极端值和异常值频现等特点，数据类型包括连续型、离散型、定性型和定序型等多种形式数据预处理是进行深入分析的基础，包括数据验证、异常值识别与处理、缺失值处理、数据标准化等步骤质量控制数据分析是评估监测过程质量的重要手段，通过分析空白、平行样、加标回收和标准物质等质控样品的结果，判断监测数据的准确度和精密度统计分析方法包括描述性统计、假设检验、相关与回归分析、方差分析、主成分分析、聚类分析等，适用于探索环境数据规律，揭示污染特征和变化趋势监测数据质量控制空白样品分析空白样品分析是评估分析过程背景干扰和污染程度的重要手段常用空白类型包括试剂空白（仅含分析试剂）、方法空白（经过与样品相同处理过程的空白）、运输空白（评估采样和运输过程污染）和现场空白（评估采样环境污染）空白值应尽可能低，一般要求小于方法检出限或不超过样品测定值的异常高的空白值提示分析过程可能存在污染，需查5%找原因并采取纠正措施平行样品分析平行样品分析是评估分析方法精密度的主要手段，包括实验室内平行样和现场平行样两种平行样分析结果的相对偏差（）或相对标准偏差（）是评价精密度的重要指标，通常要求不超过～（具体值取决于分析物浓RPD RSDRPD15%30%度水平）平行样分析可反映随机误差的大小，对评价分析方法的适用性和操作的规范性具有重要意义加标回收率测定加标回收率测定是评估分析方法准确度和基体干扰程度的重要手段方法包括样品加标（向实际样品中加入已知量标准物质）和基体加标（向类似基体中加入已知量标准物质）回收率通常要求在～范围内（具体值取决于分析物浓70%130%度水平和方法特性）回收率过高或过低均表明分析结果可能存在系统误差，需要查明原因，必要时采用基体匹配标准或标准加入法等技术消除基体干扰标准物质分析标准物质分析是评估分析方法准确度的最直接方法标准物质分为标准溶液、实验室控制样品和标准参考物质等类型，其中标准参考物质具有最高权威性分析结果与标准值的偏差通常用相对误差或值表示，一般要求相对误差SRM/CRM Z不超过±或值在±范围内标准物质分析可有效监控分析方法的稳定性和可靠性，是实验室质量控制的核心环节15%Z2监测数据统计处理环境监测报告编写报告结构组织环境监测报告通常包括封面、目录、摘要、引言、监测目的和依据、监测对象和内容、监测方法和质量保证、监测结果与分析、结论与建议、附录等部分报告结构应完整、逻辑清晰，层次分明封面需明确标明报告名称、编号、编制单位和日期；摘要应简明扼要地概述主要监测结果和结论；引言部分介绍监测背景和意义数据表达与展示监测数据的表达应规范、清晰，包括适当的有效数字、单位和不确定度数据展示形式包括表格和图形，表格应简洁明了，标题完整，注明数据来源和说明；图形应选择合适的类型（如柱状图、折线图、散点图等），标注清晰，比例适当对于时间序列数据和空间分布数据，应选择能直观反映变化趋势和分布特征的展示方式结果分析与评价监测结果分析是报告的核心部分，应包括数据的统计分析、变化规律探讨、超标情况评估、污染成因分析等评价应基于国家或地方标准，采用合适的评价方法，如单项指标评价、综合指数评价等分析应客观、科学，避免主观臆断；结论要有数据支撑，不能简单罗列监测数据，应注重解释数据所反映的环境问题和变化趋势第九章环境监测新技术环境监测技术不断创新发展，现代监测方法正从传统的人工采样、实验室分析向自动化、智能化、网络化方向演进在线自动监测技术实现了污染物的连续实时监测，广泛应用于大气、水质和污染源监控；遥感监测技术利用卫星、无人机等平台获取环境信息，实现大范围、无接触监测；生物传感器结合生物识别元件与信号转换器，提供特异性强、灵敏度高的检测手段环境监测物联网技术整合传感器网络、云计算和大数据分析，构建数据采集传输处理分析应用的完整监测体系，实现环境数据的智----能采集、实时传输和深度挖掘这些新技术不仅提高了监测效率和精度，也拓展了监测范围和应用领域，为精准治污、科学决策提供了有力支撑未来环境监测将向微型化、集成化、智能化方向发展，实现更全面、更精准的环境监控环境监测仪器设备维护日常维护故障诊断与排除校准与检定环境监测仪器设备的日常维护是保仪器故障是影响监测质量的主要因仪器校准是保证测量准确性的关键证仪器正常运行和延长使用寿命的素之一常见故障包括零点漂移、措施校准内容包括零点校准、量基础工作维护内容包括仪器外观灵敏度下降、信号不稳定、数据传程校准和线性检查等校准周期根清洁、零部件检查、工作环境控制输异常等故障诊断应遵循从简据仪器特性和使用频率确定，一般（温湿度、电源、防尘）等操作单到复杂、从外部到内部的原则，精密分析仪器每月校准一次，自动人员应建立维护记录，定期检查仪首先排查电源、连接线、外部环境监测设备可能需要每周或每天校准器状态，进行必要的保养，如光学等简单因素，再检查信号处理系统、法定计量器具还需按规定周期进行部件的清洁、机械部件的润滑、易检测单元等核心部件排除故障时计量检定，获取检定证书校准和耗品的更换等对于自动监测系统，应按照操作手册规范操作，重大故检定结果应详细记录，不合格仪器还需定期检查数据采集和传输系统障应联系专业技术人员或厂家维修需及时调整或维修，确保测量结果的运行状态的准确可靠维护记录与管理完善的仪器设备维护记录和管理系统是实验室质量保证的重要组成部分应建立设备台账和维护档案，详细记录设备基本信息、使用状况、维护保养情况、故障维修记录、校准检定结果等条件允许的实验室可采用设备管理软件系统，实现维护提醒、记录追溯和使用管理等功能定期开展设备性能评估，评价维护效果，为设备更新和采购决策提供依据复习总结与考试重点理论知识体系重难点梳理环境监测化学课程构建了一个完整的知识体系，包括基础理论、课程重点包括采样技术与样品前处理方法的选择原则；主要分采样技术、样品前处理、分析方法、仪器原理、数据处理等核心析方法（光谱法、色谱法、电化学方法等）的基本原理和应用范内容各章节之间相互联系，构成环境监测的完整流程复习时围；各类环境要素（大气、水、土壤）的特征污染物及其监测技应把握整体框架，理解各环节的内在联系，形成系统化的知识结术；质量控制与质量保证措施；数据处理与评价方法等构重点掌握环境监测的基本原理、质量控制措施、主要分析方法的难点包括复杂环境样品的干扰因素及其消除方法；高级分析技原理和应用，以及数据处理与评价方法这些内容是环境监测工术（如色谱质谱联用）的原理与应用；新型污染物的监测方法；-作的理论基础，也是考试的核心内容环境标准体系及其应用；监测数据的统计分析与环境质量评价等复习时应重点突破这些难点内容考试答题技巧方面，概念题应准确把握关键词，简明扼要地阐述核心内容；计算题应写出公式和计算过程，注意单位换算和有效数字；论述题应条理清晰，层次分明，突出重点；分析题应结合实际案例，综合运用所学知识进行分析和评价答题时应注重逻辑性和规范性，避免表述模糊和概念混淆。