浅谈环境自动监测与手工监测的方法差异

何正福　黄彪

【摘 要】目前，我国对环境的政策扶持力度有增无减，新环保法、水十条、生态环境监测网络、“互联网+”绿色生态等重磅政策陆续出台，环境监测的原有市场领域将进一步拓宽。环境监测主要有连续监测和手工监测的方法，方法各有优劣。

【Abstract】 At present， our country continues to increase the supporting intensity of environmental policy ，and a lot of policies were introduced ，such as the new environmental law， the ten-measures action plan to tackle water pollution ， ecological environment monitoring network and green ecological with "Internet +". The original market area of environmental monitoring will be further widened. Continuous monitoring and manual monitoring are the methods of environmental monitoring， and both of them have advantages and disadvantages.

【关键词】手工监测；连续监测；方法差异

【Keywords】manual monitoring； continuous monitoring； methods difference

【中图分类号】X831 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）05-0166-02

1 引言

我国对环境监测、污染排放的要求日趋严格，随着监测因子增多、排放限制降低、污染控制区域扩大， 2020年环境监测行业的市场规模将有望突破900亿元。我国地市级以上城市和部分县级市的环境空气质量和水环境质量监测都采取自动监测的方法，其他县级市基本采取手工监测的方法。

2 空气质量自动监测与手工监测的比较

目前环境空气质量分析监测的项目主要是二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物（PM10）三种污染物。环境空气质量自动监测方法是一套以自动监测仪器为核心的自动“测-控”系统[1]，其主要由自动监测中心站和各个监测子站组成，中心站由微机控制，进行数据监控、调用、处理、存储、上传等，子站主要由样品采集、空气自动分析仪、气象参数传感器、动态自动校准系统、数据采集和传输系统以及条件保证系统等组成，无需化验室化验；手工监测由现场采样和化验室分析两部分组成。

2.1 自动监测PM10与手工监测PM10的比较

自动监测PM10现在主要采用β射线法、振荡天平法和光散射法。β射线法就是将β射线通过特定物质，其强度、衰减程度与所透过的物质质量有关，与物质的物理、化学性质无关。β射线法利用抽气泵对大气进行恒流采樣，经PM10切割器切割后，大气中的PM10颗粒物吸附在β源和盖革计数管之间的滤纸表面上，采样前后盖革计数管计数值的变化反映了滤纸上吸附灰尘的质量变化，由此可以得到采样空气中PM10的浓度。气路中温度检测器、压力检测器及流量检测器保证了气体流量的稳定及数据的准确。

手工监测PM10的分析主要采用重量法进行测量：现场采集PM10样品后，由实验室进行恒重、称重，再根据采样前后滤膜重量之差及采样体积计算PM10的浓度值。

2.2 自动监测NO2与手工监测NO2的比较

NO与O3发生反应生成激发态的NO2，在返回基态时发射特征光，发光强度与NO浓度成正比。NO2不与O3发生反应，测定NO2时，可通过钼催化还原反应将NO2转换成NO后进行测量。样气通过钼转换器进入反应管，测量得到NOx的浓度；样气不通过钼转换器，测量得到NO的浓度，NOx与NO浓度之差即为NO2。

手工监测NO2是采用大气采样器采集环境空气，用吸收液现场采集样品。现场采样器主要由泵和流量计组成，并通过单片机控制系统的原理控制恒流和恒温，在恒流和恒温的条件下，通过抽气泵作用使大气通过进气嘴进入装有吸收液的采样瓶，大气被选择吸收后，经干燥瓶、过滤器、抽气泵、缓冲瓶、转子流量计、排气嘴排出。将在现场采集的样品拿回实验室后，主要采用盐酸萘乙二胺分光光度法来测定二氧化氮。

2.3 自动监测SO2与手工监测SO2的比较

SO2自动分析原理： SO2分子接收紫外线能量成为激发态分子，在返回基态时，发出特征荧光，光电倍增管可将荧光强度信号转换成电信号，并通过电压/频率转换成数字信号传送给CPU进行数据处理。当SO2浓度较低，激发光程较短且背景为空气时，荧光强度与SO2浓度成正比。自动监测SO2是采用非脉冲Zn灯发出的光线经过过滤为单色光并聚集在SO2的反应室进行的，这种紫外光激发光速的强度同时被光通量检测器测定，反应室样气中的SO2分子被紫外光激发，辐射出高波长的荧光，进而通过检测荧光强度得到SO2浓度。

手工监测SO2采用大气采样器采集环境空气，SO2现场采样与NO2相同，只是控制反应吸收的温度不同。SO2分析是采用副玫瑰苯胺分光光度法来进行的，SO2被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟甲基磺酸加成化合物。在样品溶液中加入氢氧化钠加成化合物分解，释放出的SO2与盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫色化合物，用分光光度计在577nm处进行测定，所测得的吸光度与浓度值成正比，从而得出SO2浓度值。

3 水环境质量自动监测与手工监测的比较

我国的水环境质量监测已经开展了近40年，目前的水环境质量监测主要采用人工采样、实验室分析的监测技术路线，评价标准主要依据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），标准中共有109个项目。

水质自动监测是在手工监测的基础上依托实验室分析方法发展起来的。上世纪八十年代流动注射技术的应用，将烦琐的实验步骤自动化，实现了对样品的自动连续分析，大大提高了实验室分析的精密度和分析效率。水质自动监测就是在此基础上实现采样制样步骤的自动化，进而达到对水质连续监测的目的。

3.1 水环境质量自动监测与手工监测测定原理比较

为减小自动监测与人工监测结果的误差，自动监测仪器的测定原理会尽可能与实验室分析方法保持一致，如水质常用参数水温、pH值、溶解氧、电导率和浊度、氨氮和高锰酸盐指数、化学需氧量等监测项目的仪器测定原理与手工监测是一致的。但对于重金属、石油类，为了便于实现分析测试的自动化和减少试剂的种类与用量，有些监测项目的自动监测与手工分析测定原理差异较大，重金属的测定采用了电化学的方法，石油类采用了紫外荧光法，测定方法原理的不同必将带来自动与手工监测数据间的差异。

3.2 水环境质量自动监测与手工监测监测指标比较

目前水质自动监测仪器设备的种类很多，地表水常规监测的20多项指标中，五日生化需氧量、石油类、阴离子洗涤剂、硫化物、挥发酚、氰化物等项目的测定还没有相应的自动监测分析仪器，无法实现自动监测。自动分析仪器种类尚不能覆盖所有水质评价项目，仅采用自动监测的数据评价水环境质量存在一定的缺陷和风险，因此从监测指标方面，自动监测指标与手工监测指标存在着很大的差异性。

3.3 水环境质量自动监测与手工监测灵敏度比较

通过自动监测与手工监测的比对试验，自动分析仪器测定数据稳定的并不多。综合在用的不同品牌的仪器设备，水温、pH值、溶解氧、高锰酸盐指数和氨氮等几个项目的自动分析数据与手工测定结果具有较好的可比性；总磷和总氮受水质变化的影响较大；重金属自动分析仪器由于无法消除共存离子的干扰，经常会出现误报、错报的现象。

在手工监测中，可以根据待测物的浓度采取稀释、萃取等技术措施将待测物的浓度调整到最佳测定区域，从而保证能够准确定量的测试。而自动分析由于前处理方式简单无法自动消除共存物质的干扰，进样量小样品代表性差，所以部分项目的测定灵敏度不能够满足优质水体准确测定的要求。

3.4 水环境质量自动监测与手工监测采样方式比较

根据水质标准，评价水环境质量的监测需要根据河宽和水深按照左中右、上中下確定采样垂线的数量和垂线上采样点的数量，少则一个采样点，多则数个采样点。自动监测的采样头只有一个采样点。采样方式的不同影响了采样的代表性，但对于一些流量不大的水体，采样结果差异不大；而对于大江大河，自动监测与手工监测相比可能会存在差异。

因此从技术层面分析，由于自动监测仪器覆盖的监测指标有限，采样方式与监测技术规范要求有差异，自动分析仪器测定灵敏度偏低等问题，在现阶段尚不能使用自动监测完全替代手工监测。

4 结语

通过对手工监测和自动监测两种方法的对比分析，总结出不同监测方法的误差、浓度以及显著性等特点，可以为自动监测工作的发展提供可靠的技术支持。

【参考文献】

【1】郑贤勉.环境监测数据审核技巧及重点探讨[J].北方环境，2012（06）：10.