王磊，秦宏偉，陳璐，劉俊華，王劍，王玉濤，高磊

(山東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術研究所，濟南 250100)

環(huán)境監(jiān)測技術及其體系的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王磊，秦宏偉，陳璐，劉俊華，王劍，王玉濤，高磊

(山東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術研究所，濟南 250100)

環(huán)境監(jiān)測是我國環(huán)境保護中的一項基礎工作，從環(huán)境檢測技術、環(huán)境檢測能力、環(huán)境檢測結(jié)果等方面，對我國環(huán)境監(jiān)測體系的現(xiàn)狀進行了分析。對我國環(huán)境監(jiān)測技術如化學監(jiān)測技術、物理監(jiān)測技術、生物監(jiān)測技術等進行了綜述。展望了環(huán)境監(jiān)測技術的發(fā)展趨勢。

環(huán)境監(jiān)測；技術體制；環(huán)境污染

從20世紀50年代開始，環(huán)境問題日漸突出，各國對于環(huán)境污染的研究也加快了步伐。人們發(fā)現(xiàn)，隨著工業(yè)化進程的加快，影響環(huán)境的因素在不斷增加，無論是化學、物理還是生物方面，都對環(huán)境產(chǎn)生了難以避免的影響。環(huán)境監(jiān)測是隨著環(huán)境污染問題的產(chǎn)生而發(fā)展起來的，在對污染源進行分析之后，環(huán)境監(jiān)測逐步完善，已經(jīng)實現(xiàn)了監(jiān)測中的實時性、連續(xù)性、完整性，但想要更深層次地對環(huán)境監(jiān)測進行發(fā)展，就需要從根本上分析現(xiàn)有階段監(jiān)測體系以及技術現(xiàn)狀，了解其發(fā)展趨勢以及發(fā)展目標。環(huán)境監(jiān)測是有效監(jiān)察環(huán)境問題的“眼睛”，它可以發(fā)現(xiàn)環(huán)境中存在的問題以及隱患，及時進行反饋，為環(huán)境治理及改善提供技術依據(jù)，是研究和治理環(huán)境污染的重要手段，是環(huán)境保護的基礎之一［1］。應用高端儀器以及化學檢測技術，保證環(huán)境監(jiān)測過程中對監(jiān)測對象的有效判斷，不僅能夠保證數(shù)據(jù)的準確性，還能使環(huán)境整體不會受到破壞［2］。

1 我國環(huán)境監(jiān)測體系現(xiàn)狀

在我國環(huán)境監(jiān)測體系中，目前已經(jīng)形成了4級環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡，在各個省、市、縣都有監(jiān)測網(wǎng)點對環(huán)境進行分析評估。在國家監(jiān)測的網(wǎng)站中，不僅有空氣、酸雨、水質(zhì)這些極易出現(xiàn)環(huán)境污染方面的監(jiān)測，還有噪音、輻射等區(qū)域網(wǎng)點的監(jiān)測管理［3］。這樣的環(huán)境監(jiān)測體系正在不斷完善，相關部門也希望能夠從各個角度最大限度地對環(huán)境問題進行監(jiān)督。但我國環(huán)境監(jiān)測起步較晚，早期的發(fā)展沒能有效地發(fā)展和完善，導致我國現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測體系與發(fā)達國家還存在一定差距［4］。

1.1 環(huán)境監(jiān)測技術人員缺乏

隨著環(huán)境監(jiān)測體系的發(fā)展，對于環(huán)境監(jiān)測人員的需求不斷上升。但目前因為人們對于這項工作認識不夠，導致了相關技術人才的稀缺。同時因為受到事業(yè)單位人員編制的限制，在環(huán)境監(jiān)測方面，無論是人才的引進還是管理培養(yǎng)都受到了很大限制，缺乏合理的制度。近年來，雖然有不少大學畢業(yè)生加入到了環(huán)境監(jiān)測的工作中來，但因為缺少實際經(jīng)驗，難以成為高端型技術人才。這種現(xiàn)狀使環(huán)境監(jiān)測崗位人員青黃不接，單位引進的人才結(jié)構(gòu)不合理，不能很好提供技術人才，限制了環(huán)境監(jiān)測技術的發(fā)展［5］。

1.2 環(huán)境監(jiān)測能力不足

在質(zhì)量監(jiān)測過程中，對于監(jiān)測儀器使用、技術方式都有很高的要求，想要更好地發(fā)展環(huán)境監(jiān)測，就一定要在這些方面進行發(fā)展。目前我國對于高端儀器的使用比發(fā)達國家嚴重落后，在用的儀器精度低、老化等問題，影響了監(jiān)測結(jié)果的準確性。而在專業(yè)人員的技術要求方面，因為技術人員對于高端監(jiān)測技術沒有進行系統(tǒng)的學習，所以在檢測過程中，很容易出現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果的偏差，導致對環(huán)境的監(jiān)管能力大大降低，出現(xiàn)監(jiān)測體系漏洞［6］。

1.3 監(jiān)測結(jié)果質(zhì)量有待提高

在進行環(huán)境監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)，目前監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)誤差的概率很高，導致了在之后的數(shù)據(jù)分析中，不能對監(jiān)測數(shù)據(jù)很好利用。各監(jiān)測站實驗室的檢測質(zhì)量參差不齊，實驗結(jié)果可信度低，而監(jiān)測站的自我約束及外界監(jiān)管體系不足，導致了環(huán)境監(jiān)測結(jié)果質(zhì)量大大降低。

2 環(huán)境監(jiān)測技術

近年來隨著對監(jiān)測技術的研究，各種監(jiān)測技術水平得到了很大提升，各種監(jiān)測手段為環(huán)境監(jiān)測領域取得了良好成果。根據(jù)監(jiān)測技術以及監(jiān)測方式的不同，環(huán)境監(jiān)測分為監(jiān)視性監(jiān)測、特定目的性監(jiān)測和研究性監(jiān)測［7］。一般監(jiān)測流程：確定目的，現(xiàn)場調(diào)查取樣，監(jiān)測計劃設計，樣品采集，運送保存，分析處理，結(jié)果評價。想要成為一名合格的技術監(jiān)測人員，除了需要對于技術監(jiān)測的專業(yè)知識相當熟悉之外，還需要對于物理學、生態(tài)學、化學、工程學有著深刻的了解和認識［8-9］。

2.1 化學監(jiān)測技術

在環(huán)境監(jiān)測過程中，化學檢測技術是現(xiàn)有階段比較成熟的一種手段。一般導致環(huán)境污染的原因是化學因子在環(huán)境中的作用，而化學監(jiān)測技術是對該化學因子的濃度進行測試，可以使化學污染成分有效地被識別出來，為環(huán)境的統(tǒng)計以及治理提供相應數(shù)據(jù)。

2.1.1 常規(guī)化學分析法

常規(guī)化學分析法包括重量分析法、容量分析法，這些基礎的化學分析方法一般不需借助精密的儀器，便于操作。重量法一般先用適當?shù)姆椒▽⒈粶y組分與試樣中的其它組分分離后，轉(zhuǎn)化為一定的稱量形式，然后稱量，由稱得的物質(zhì)的質(zhì)量計算該組分的含量［10］。在環(huán)境監(jiān)測中，環(huán)境空氣中PM2.5、PM10、TSP、水中懸浮物、水中石油類物質(zhì)的檢測、硫酸根等項目的測定仍使用重量法。容量法的實質(zhì)上是滴定分析法，通常將被測溶液置于錐形瓶中，將已知濃度試劑溶液滴加到被測溶液中，直到所加的試劑與被測物質(zhì)按化學計量定量反應為止，然后根據(jù)試劑溶液的濃度和用量，計算被測物質(zhì)的含量［11］。在環(huán)境監(jiān)測中，水中BOD、COD、酸堿度、總硬度等項目使用滴定法。

2.1.2 儀器分析法

環(huán)境監(jiān)測分析種類繁多、組分復雜、被檢測組分含量低［12］，常規(guī)化學分析法不能滿足日益增加的檢測項目，儀器分析法靈敏度高，選擇性強，成為環(huán)境監(jiān)測中重要的分析方法。目前儀器分析方法分為光化學分析、電化學分析、色譜分析［13］、質(zhì)譜法及其聯(lián)用技術等。

在光化學分析方法中，分光光度法是基于物質(zhì)對光的選擇性吸收來測定物質(zhì)組分的分析方法［11］。在環(huán)境監(jiān)測中，水中的總磷、總氮、游離氯等和大氣及降雨中的硫酸鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽、氯化物、銨鹽、氮氧化物等均有使用分光光度法的國標方法［14］。原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、原子發(fā)射光譜法、X射線熒光光譜法等方法由于靈敏度高，干擾小，可以測定大多數(shù)元素，成為環(huán)境中有害元素分析的主要手段。在國家標準中，土壤和水中的元素分析大部分是以原子光譜法為基礎建立的。馮素萍等［15］對濟南市采暖期總懸浮顆粒物TSP樣品進行分級提取，探討了大氣顆粒物中重金屬Cu，Pb，Zn，Cr，Ni和Mn的存在形態(tài)。戰(zhàn)雯靜等［16］采集了大氣顆粒物樣品，測定了Zn，Pb，Cr，Cu 等重金屬元素的濃度，并初步估算了大氣氣溶膠中這些重金屬在長江口的干沉降通量。

電化學分析法包括離子選擇電極、庫侖分析、微庫侖分析、極譜法和溶出伏安法［17］。大氣及煙道廢氣中氟的測定、水體中氟的測定、空氣中氰含量的測定等可以使用電化學分析法。

色譜分析法是一種快速分離分析技術，是利用混合物中待測組分在固定相和流動相中吸附能力分配系數(shù)或其它親和作用的差異而建立的分離測定方法［18］。在環(huán)境監(jiān)測中，氣相色譜和液相色譜主要應用于土壤中殘留農(nóng)藥和其它有機污染物的檢測、大氣及水體中有機污染物的檢測。大氣中的多環(huán)芳烴、甲醛等醛酮污染物，水環(huán)境中的酚類物質(zhì)、除草劑、微囊藻毒素等都可以采用液相色譜法進行檢測［19］。

離子色譜相對于常規(guī)化學分析，對于樣本中陰離子和陽離子的測定更加快捷和高效，水環(huán)境中的氟化物、氯化物、亞硝酸鹽、硫酸鹽等指標的檢測和大氣中SO2，NOx，F(xiàn)-，Cl-等的檢測都可以利用離子色譜實現(xiàn)［20-21］。質(zhì)譜技術的出現(xiàn)大大提高了檢測的特異性和靈敏度，在環(huán)境監(jiān)測中常用的質(zhì)譜法有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(GC-MS)，適合于多混合物中未知組分的定性鑒定，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(LC-MS)尤其適用于環(huán)境中農(nóng)藥殘留的快速檢測［12］。這兩種方法分別分析不同種類的化合物，互為補充，在大氣、土壤、水質(zhì)監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用。在環(huán)境監(jiān)測中，除了上述有機質(zhì)譜外，還有無機質(zhì)譜，如電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)，無機元素微量分析和同位素分析等，ICP-MS分析精密度高，可進行多元素同時快速分析，可單獨使用進行元素痕量分析，尤其在水質(zhì)中低含量元素的檢測中使用廣泛，同時ICP-MS也可與離子色譜、液相色譜聯(lián)用，做元素形態(tài)與價態(tài)分析，對研究環(huán)境元素的毒性及其對生態(tài)系統(tǒng)的影響極為重要［22］。

2.2 物理監(jiān)測技術

在環(huán)境監(jiān)測中，應用最廣泛的是物理監(jiān)測技術。物理監(jiān)測技術主要是應用于熱、光、電磁輻射、噪聲等一系列環(huán)境污染因素的測定，通過對物理因子強度和能量的測定，了解環(huán)境污染中物理因素所占比例。無論是在土壤、水質(zhì)、廢物還是空氣的監(jiān)測中，都可以發(fā)現(xiàn)物理監(jiān)測技術發(fā)揮了多功能作用，尤其大氣污染方面，對于空氣中氣體濃度的測定，對于溫室氣體的鑒定，都少不了物理監(jiān)測技術。

2.3 生物監(jiān)測技術

生物監(jiān)測是指利用生物個體種群或群落對環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應，從生物學角度對環(huán)境污染狀況進行監(jiān)測和評價的一門技術，包括生物群落監(jiān)測法、微生物監(jiān)測法、生物殘毒測定法、生物測試法、生物傳感器技術、分子生態(tài)毒理學和分子生物學技術、遺傳毒理學技術、生物標志物法等［23-27］。我國對于生物監(jiān)測技術的使用從近幾年才開始，利用生物對于周圍環(huán)境中出現(xiàn)的問題進行及時的反應，不僅可以快速有效地對環(huán)境中的變化做出處理，還能減少在檢測過程中對于環(huán)境的損壞，而其測試結(jié)果以及信息都很準確，這項檢測技術得到了檢測人員的認可。

3 環(huán)境監(jiān)測技術發(fā)展趨勢

環(huán)境監(jiān)測技術經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，其現(xiàn)有檢測手段很成熟，對于化學、生物、物理手段的應用已經(jīng)逐漸和世界監(jiān)測技術接軌，綜合我國在環(huán)境監(jiān)測技術方面的發(fā)展規(guī)律及特點，對于未來環(huán)境監(jiān)測技術發(fā)展趨勢進行分析。

3.1 監(jiān)測信息化

未來環(huán)境監(jiān)測發(fā)展方向主要在于對監(jiān)測信息網(wǎng)的建設以及普及方面。如何提高技術監(jiān)測效率，保障各個省市之間對于信息進行數(shù)據(jù)互通、實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享是未來監(jiān)測中重點研究和發(fā)展的方向。一旦建立起相應的監(jiān)測信息平臺，各個環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)點可以實現(xiàn)信息交流互換，對于環(huán)境監(jiān)測發(fā)展非常有力，而數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一管理是未來環(huán)境監(jiān)測技術發(fā)展的大趨勢。

3.2 生物監(jiān)測手段發(fā)展

從現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測技術方面看，目前化學及物理監(jiān)測技術的利用非常廣泛，雖然生物監(jiān)測的優(yōu)勢已經(jīng)很明顯，但因為技術不到位，人員難以有效配置，導致生物監(jiān)測技術不能在各個地區(qū)進行推廣。因此需要大力發(fā)展生物監(jiān)測技術，利用動植物對于環(huán)境的變化進行測量。以水質(zhì)監(jiān)測為例，浮游植物對于水質(zhì)的監(jiān)控作用遠遠超出了物理化學手段的監(jiān)測范圍，一些藻類不但可以作為模型生物應用在急性生物毒性測定及評價中，其生物量及種類變化、浮游藻類組成及優(yōu)勢種類變化、浮游植物種群變化、浮游植物種類演替還可以反映水體的變化，一旦水體進入富營養(yǎng)化，其浮游藻類植物種群就會傾向單一，這樣快速有效且準確的生物預報手段對于水質(zhì)的保護是化學物理檢測手段所不能達到的。

3.3 現(xiàn)場監(jiān)測的自動化

目前環(huán)境監(jiān)測的過程中，還需要相關人員對于監(jiān)測過程進行監(jiān)督，大大占用了技術人員的時間和精力。在未來的環(huán)境監(jiān)測中，大型儀器會向自動化、連續(xù)化方向發(fā)展，在污染源的監(jiān)測中，進行全自動在線監(jiān)控。這種技術手段能縮短監(jiān)測時間，大大提高檢測效率，有效緩解現(xiàn)有階段技術人員缺少的問題［28］。

3.4 數(shù)據(jù)分析自動化

現(xiàn)在的數(shù)據(jù)分析技術還需要人為進行，這樣不斷耗時，還占用了大量技術人員?，F(xiàn)在某些研究部門已經(jīng)在引進外國的高端技術并且加以改造，使環(huán)境檢測技術從手工、經(jīng)典化學方法向儀器分析發(fā)展，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理自動化。

3.5 建立健全管理體系

無論是環(huán)境監(jiān)測技術還是儀器使用，都需要一個健全的管理體系進行整體的監(jiān)督管理。我國現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測管理體系難以快速有效地對監(jiān)測流程以及數(shù)據(jù)結(jié)果進行管理分類，存在一些管理漏洞。如何建立健全管理體系，是發(fā)展監(jiān)測技術的關鍵［29］。在管理體系的建設中，需要針對數(shù)據(jù)處理建立檔案以及平臺進行合理規(guī)劃，以實現(xiàn)快速便捷、數(shù)據(jù)共享的目標［30］。

4 結(jié)論

環(huán)境監(jiān)測對于我國的發(fā)展有著重要的作用，構(gòu)建一個和諧、健康的發(fā)展型國家與環(huán)境監(jiān)測管理有著密不可分的聯(lián)系。通過環(huán)境監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的弊端，切實有效地進行改正，防止因為科技的發(fā)展以及工業(yè)化進程的加快對人類的生存環(huán)境產(chǎn)生破壞。環(huán)境監(jiān)測體系的完善和技術改進的路程還很長，需要依靠每一個研究工作者的共同努力。

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高校向企業(yè)開放實驗室

西安市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)與長安大學簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將開展多形式、多層次的合作，促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。長安大學還將面向經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的企業(yè)，開放學校的實驗室、檢測中心等研究設施，為企業(yè)研發(fā)創(chuàng)新、學術交流、公共活動提供便利。

長安大學將充分發(fā)揮國家級工程中心、國家級重點實驗室、國家級檢驗檢測中心、博士后工作站等科技資源優(yōu)勢，加強與經(jīng)濟開發(fā)區(qū)汽車制造、智能裝備、物流運輸、電子信息、高技術服務等產(chǎn)業(yè)領域的合作，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。經(jīng)濟開發(fā)區(qū)也將作為長安大學科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化基地，優(yōu)先在經(jīng)濟開發(fā)區(qū)實施技術含量高、市場前景好的科技成果項目的產(chǎn)業(yè)化。經(jīng)濟開發(fā)區(qū)也將鼓勵區(qū)內(nèi)企業(yè)與長安大學合作研發(fā)新產(chǎn)品、聯(lián)合攻關等，鼓勵共建企業(yè)技術中心、人才培養(yǎng)基地。

（ 中國化工儀器網(wǎng)）

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《計測技術》創(chuàng)刊于1958年，是中航工業(yè)北京長城計量測試技術研究所（國防科技工業(yè)第一計量測試研究中心）主辦的計量測試技術類期刊，雙月刊，逢雙月28日出版，國內(nèi)外公開發(fā)行。

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本刊為國防科技工業(yè)系統(tǒng)、部隊、民用計量測試院所、高等院校、相關設備制造商和各大公司服務。廣泛刊載長、熱、力、電、無線電、時間頻率、光學、電離輻射、聲學等計量測試、校準稿件。設有綜合評述，理論與實踐，新技術新儀器，計量、測試與校準，計量信息化與管理，經(jīng)驗與體會等主要欄目。

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《計測技術》2015年第35卷第3期目次

綜合評述

歐洲動態(tài)計量技術發(fā)展

脈沖電流測量方法分析與比較

多分量力的測試與校準技術介紹

理論與實踐

拉曼光頻移對原子干涉測量中原子數(shù)的影響

基于LS-SVM的浮選藥劑量優(yōu)化設定

新技術新儀器

可調(diào)姿態(tài)一維運動平臺

一種三段加熱的立式高溫均熱爐的研制

碳纖維-鋁多層結(jié)構(gòu)膠接質(zhì)量的超聲檢測

背壓平衡式液體壓力調(diào)節(jié)裝置設計及測試方法

計量、測試與校準

高溫環(huán)境激光測振實驗研究

入腔法校準輻射熱流計入腔位置的確定

電子連接器外觀缺陷檢測方法研究

定位定向接收機校準技術研究

300℃以上熱電偶量傳體系問題分析及對策

計量信息化與管理

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Status and Development Trend of Environmental Monitoring Technology and Its System

Wang Lei， Qin Hongwei， Chen Lu， Liu Junhua， Wang Jian， Wang Yutao， Gao Lei
(Institute of Agricultural Quality Standards and Detecting Technology SAAS， Jinan 250100， China)

Environmental monitoring is basic work of environmental protection in our country. China’s environmental monitoring system was analyzed from the aspects of environmental testing technology, environmental monitoring capacity and environmental test results. The environmental testing technology such as chemical testing technology, the physical testing technology and biological monitoring technology were summarized. The development trend of the environmental testing technology was put forward.

environmental monitoring; technical system; environmental pollution

O661

：A

：1008-6145(2015)04-0103-04

10.3969／j.issn.1008-6145.2015.04.031

聯(lián)系人：秦宏偉；E-mail：qhw01@163.com

2015-04-25