環境監測是指測定代表環境質量的各種標志數據的過程。它是在環境分析的基礎上發展起來的。
隨著世界各國經濟的增長,自然界儲存的資源,如煤、石油等各種礦藏被廣泛地開發和利用。由于人口密集的大城市和工礦區的建立,使大量化學物質進入環境,超過了大自然的自凈能力,在環境中不斷積累,產生了危及人類生存的公害。為了尋求環境質量變化的原因,必須先從污染物的性質、來源、含量及其分布狀態的分析開始。于是環境分析化學就成為環境科學的先驅,在環境分析中發揮了積極作用。環境分析是以基本化學物質為單位,以對物質進行定性、定量分析為基礎,從而對影響環境質量的原因進行研究的一門科學。環境分析的主要對象是工業排放物,包括大氣、水體、土壤和生物中的各種污染物。其分析方式,既可以在現場直接測定,也可以采集樣品在實驗室進行分析。但是,判斷環境質量的好壞,僅對單個污染物短時間的樣品分析是不夠的,必須有代表環境質量的各種標志的數據,即各種污染物在一定范圍的長時間的污染數據,才能對環境質量作出確切地評價。這項任務對以化學分析為手段的環境分析是難以完成的,而物理測定則為此提供了方便條件。
物理測定是指測定那些與物理單位(如長度、重量、時間、溫度等)或物理量(如熱、光、電、磁等)有關的現象或狀態。將物理測定原理和測量工藝相結合,使測量連續化、自動化,這就是環境污染物理測定的基礎。物理測定與環境結合,并有目的地對環境質量某些代表值進行長時間地(連續地或間斷地)測定過程,稱為環境監測。
根據上述意義,可以認為環境分析是化學分析與環境的結合,而環境監測是物理測定與環境的結合。前者是后者的發展基礎,而后者較前者包括的范圍更廣,意義更深。但是,隨著環境監測技術的發展,化學分析和物理測定之間相互滲透,兼而用之,并沒有截然的分界限。如利用壓電晶體頻差原理和光學原理,對污染物進行定性定量就是物理測定在化學分析中的應用;利用化學反應產生發光和顏色的原理,測定污染物的性質和含量就是化學分析在物理測定中的應用。
此外,生物監測也是環境監測的一個組成部分。所謂生物監測,就是利用生物對環境污染所發生的各種信息作為判斷環境污染狀況的一種手段。生物長期生活在自然環境中,不僅可以反映出多種因子污染的綜合效應,而且也能反應環境污染的歷史狀況。所以生物監測可以彌補化學分析和物理測定的某些不足。
環境監測在環境科學中的地位和作用
環境科學研究的中心問題,是人與環境之間在進行物質和能量交換活動中所產生的影響。而這些研究都是在定性、定量化的基礎上進行的,因此環境監測是環境科學研究的重要手段之一。從人類環境和環境科學研究這一意義來說,人類活動影響了自然環境,而自然環境反過來又作用于人類。為了生存并追求美好的生存環境,人類從環境調查著手,通過環境監測,積累大量的長期監測數據,查出污染的來源,摸清污染物在傳輸過程中的分布和變化的規律性;通過開展模擬研究,建立模式,對環境污染的趨勢作出預測預報;通過準確地評價環境質量,并在此基礎上提出或確定控制環境污染的對策。這樣往復進行,逐步地改善環境。這一系列活動構成了環境科學的一個研究體系。環境監測是這個體系中的一個重要環節。
環境監測還與社會科學發生密切聯系。一方面環境監測獲得的數據用以制訂或修改各類環境質量標準,納入國家或地區的環保法規;另一方面,依法監測,可作為執行環保法規的技術仲裁。
由此可見,環境監測對環境科學研究和環境保護是十分重要的。
環境監測的目的、性質和原則
1.環境監測的目的
1)檢驗和判斷環境質量是否合乎國家規定的環境質量標準。
2)判斷污染源造成的污染影響——污染物在空間的分布模型、污染最嚴重的區域。確定防治的對策,并評價防治措施的效果。
3)確定污染物的濃度分布的現狀、發展趨勢和發展速度。掌握污染物作用于物理系統和生物系統的規律性,污染物的污染途徑和管理對策。
4)研究擴散模式。一方面用于新污染源的環境影響評價,給決策部門提供依據;另一方面為環境污染的預測預報提供數據資料。
5)積累環境本底的長期監測數據,結合流行病調查資料,為保護人類健康、合理使用自然資源,以及制訂并不斷修改環境質量標準提供科學依據。
總之,環境監測是為控制污染、保護環境服務的。對于人類生存和社會文明具有重要意義。控制污染,減少物質和能量的流失也會給社會帶來經濟效益。
2.環境監測的分類
根據環境監測的性質,可區分為三大類。
1)研究性監測環境監測,首先要確定污染物。然后通過監測,弄清污染物從排放源排出后,其遷移變化的趨勢和規律。當收集到的數據表明存在環境問題時,還必須研究確定污染物對人體、生物體和各種物質的危害程度。
這類監測系統比較復雜,需要有一定技術專長的人員參加操作,并對監測結果作系統周密地分析。因此必須有多學科的技術人員密切配合、相互協作才能完成。
2)監視性監測(或例行監測)這類監測包括污染源控制排放監測和污染趨勢監測。污染趨勢監測基本上是采用各種監測網(如水質監測網、大氣監測網等)在設置的測點上長年累月、年復一年不間斷地收集數據,用以評價環境污染的現狀、超過標準的程度、污染變化的趨勢,以及環境改善所取得的進展等,從而確定一個區域、一個國家或全球的污染狀況。
3)特定目的監測這類監測包括流動監測、空中監測、遙測、遙感等。它們多為意外的高濃度發出警報,以便在污染造成危害之前采取預防措施,確定各種緊急情況下的污染程度和波及的范圍。如核動力站事故發生時,放射性物質危害的空間;事故性石油溢流危及的范圍等。當某企業排出的污染物引起污染糾紛時,進行的仲裁監測也屬此類。
3.環境監測的原則
在環境監測中,由于受人力、監測手段、經濟、設備等方面條件的限制,不可能包羅萬象地監測,應根據需要和可能,并要堅持以下幾條原則。
1)監測對象的選擇在選擇監測對象時應從以下三方面來考慮。(1)在實地調查的基礎上,針對污染物的特征性質,選擇那些毒性大、危害嚴重、影響范圍大的污染物。對于潛在性危害大的污染物也不可忽視;(2)對確定監測的污染物,必須有可靠的測試手段和有效的分析方法,才能獲得有意義的結果;(3)對監測的數據能夠作出正確地解釋和判斷。要用標準或對人體健康及生物系統的影響,作出合理地評價,防止監測中的盲目性。
2)優先監測的原則在城鎮或工礦區需要監測的項目往往很多,但又不可能同時進行,必須堅持優先監測的原則。首先要考慮的是污染物本身的重要性和迫切性。對影響范圍大的污染物要優先監測。造成局地污染嚴重的污染物與大規模世界性污染物相比,污染范圍只占有較小的比例。因此前者只有在問題發生的局部地區具有重要性,而后者是大范圍的,具有優先監測的必要。如燃燒和汽車排氣的污染是世界性的問題,對人類健康影響頗大,在大氣監測中應優先考慮二氧化硫、氮氧化合物、臭氧、一氧化碳、顆粒物及其組份——鉛和苯荓(a)芘等項目。水質監測中,對飲用水的硬度、硝酸鹽和細菌總數等應予以考慮;對工業廢水中的有毒物質,生活污水中BOD、氨氮等應加重視。當然對那些具有潛在危險、并且污染趨勢有可能上升的項目,也應列入優先監測的范圍。
優先監測,還包括監測的因子具有廣泛代表性的項目。如用過氧化鉛圓筒法測定大氣中一段時間的硫酸鹽作用速率;用加拿大楊樹測定大范圍的氟污染;用樹上的地衣群落的組成和數量,取得某一地區硫氧化物和光化學氧化劑濃度的總評價;用河中底泥測定水體中一段時間的重金屬含量等,這些都比經常作污染物的個別樣品分析要經濟、有效。因此對具有廣泛性代表因子的項目,予以優先考慮。