浅谈我国环境监测仪器的发展现状

浅谈我国环境监测仪器的发展现状

王小印

关键词：环境监测环境监测仪器发展现状

0引言

我国20世纪70年代末期开始开展环境监测项目，目前，已制定各类国家环境标准410项，覆盖了大气、水质、土壤、噪声、辐射、固体废物、农药等领域。我国环境监测仪器的生产企业有140余家，年产值4.8亿元，约占全国环保产品产值的2.3%。环境监测仪器的主要产品是各种水污染和大气污染监测、噪声与振动监测、放射性和电磁波监测仪器。大多数污染物都能够自己测定，所采用的设备国内也可以满足[1]。但高、精、尖的分析与监测仪器仍依靠进口。我国环境监测仪器设备在自动化、连续性、可靠性、实时性与国际先进水平有一定差距[2]。

1实验室通用分析仪器发展

1.1光谱类仪器①原子吸收分光光度计。原子吸收分光度计广泛应用于各个分析领域，尤其是在理论研究、元素分析、有机物分析、金属化学形态分析方面有其独特的优势。进入90年代以来，仪器趋向小型化，各项新技术都应用到原子吸收分光光度计上来，仪器的应用功能陆续得到丰富和充实。光源部分有了复合空心阴极灯和超高强度空心阴极灯。前者可以连续测定六种元素，后者的寿命和强度有很大提高。②紫外-可见分光光度计。紫外-可见分光光度法是一种应用最广泛的分析方法之一，在分析领域中应用已有30多年的历史。具有灵敏度高、准确度高、操作简便快速、应用范围广的特点。从组件上来看，早期的分光光度计都采用各种棱镜作为色散元件，近几年，绝大多数分光光度计都改用光栅。最近，随着全息光栅技术的发展与商品化，全息光栅迅速取代一般的闪耀光栅。③荧光光度计。国外1970年开始研制包括一个脉冲空心阴极灯，一个旋转的干涉滤光片，一个卡塞格伦反射系统、一个火焰槽以及用于测量每个金属元素荧光的逻辑电路的多道原子荧光分光计的工作，仪器可以同时测定6个元素。我国也于20世纪70年代末期开始了原子荧光光谱法的研究。先后陆续研制成功了测定粮食、土壤、矿物、岩石中的痕量汞的冷原子测汞仪等等。④红外光谱仪。红外吸收光谱法应用越来越广泛，尤其是对石油化工产品废弃物，有机络合物、塑料高聚物进行监测分析是有利的手段。它可以不管分析样品是气体、液体和固体，可以不经过任何相的转换，而直接用不同的操作技术进行分析。⑤ICP等离子体发射光谱仪，ICP等离子体发射光谱仪是环境试样中金属元素测定的最有效方法之一。它具有良好的检出限和分析精密度，基体干扰小，线性动态范围宽，试样处理简便等优点，因此被广泛应用于地质、冶金、机械制造、环境保护、生物医学、食品等领域。

1.2色谱类仪器早期的色谱仪，使用电子电位差计得到的随时间变化的电讯号（电压），然后用秒表去测量保留时间，用手工去测量峰面积和峰高，然后再进行定性和定量分析处理，现在这种色谱仪已基本上被淘汰。目前，气相色谱仪主要被进口的和引进技术的合资产品占领市场，国产仪器在自动化、稳定性、可靠性方面与国外仪器有一定的差距。液相色谱仪国内已有生产，但精密机械加工水平差，流路经常漏液，使仪器无法工作。离子色谱仪主要用于测定水中的无机离子，国产仪器从20世纪80年代中期进行研制，到目前已发展到全微机自动化控制，前期的流路漏液问题近几年已基本解决。质谱仪主要应用于无机元素的同位素分析，与色谱分离技术结合，做有机物的定性分析。色-质联机是有机物分析的重要手段，目前市场上所用的全为进口产品，此项技术我国尚未引进。

2专用环境监测仪器与设备的发展现状

2.1大气环境监测仪器大气环境监测分为两大类，一是大气环境质量的监测，二是大气污染物的监测。大气环境质量监测仪器中，国产大、种、小流量TSP、PM10采样器及各种气体采样器，性能可靠性已经完全满足国内环境监测工作的需要，大气自动监测系统的污染物自动连续监测仪器基本依靠进口。

2.2水环境检测仪器水环境监测仪器中，水环境质量的监测主要是对各种物理指标和综合指标的监测。质量监测所采用的通用仪器如称量仪器、电化学分析仪器、光学分析仪器，国产的基本上都能满足环境质量的监测需要，同时，价格也比国外产品便宜。环境质量监测所采用的专用仪器包括COD测定仪，也即化学需氧量测定仪。水环境污染物监测仪器设备中，在测汞仪中，冷原子吸收测汞仪与原子吸收分光光度计相比，具有价格优势，但灵敏度低，冷原子荧光测汞仪灵敏度高，一般不用富集，但空气中氧干扰严重，需要高纯氮气，故操作麻烦。主要由污水流量计和比例采样器构成的水污染源监测仪器设备，国内该项技术比较成熟，但由于污水中的污染物浓度仍需采样后实验室分析，尚谈不上实时监测。

2.3物理污染监测设备的发展现状物理污染的监测设备主要指噪声、振动、电磁辐射、放射性污染的监测。噪声监测仪器和振动监测仪器，国内产品已经可以满足市场需要。对于电磁辐射的监测仪器，由于我国在例行监测项目中尚未包含电磁辐射的监测，故在环境监测仪器市场上较为少见，现有的环境监测仪器，多位无线电方面的专用仪器。

3自动环境监测系统的发展现状

自动环境监测系统无论是空气污染连续自动监测系统，还是水质污染连续自动监测系统，都是由一个中心监测站和若干固定监测分站组成。

3.1环境空气质量自动监测系统环境空气质量自动监测系统是一套以自动监测仪器为核心的自动测控系统，一般采用干法和湿法两种监测方法。湿法以日本为主，原理是库仑法和电导法，但因湿法需要大量试剂，在操作时必须对试剂进行调整，对废液进行处理，故较为麻烦，故障率高，维护量大，处于淘汰的边缘。干法以欧美为主，它基于物理光学测量原理，样品始终处于气体状态，故不存在试剂损耗，维护量小。干法是空气自动监测的发展趋势。

自动监测系统由一个中心站和若干子站构成。子站包括样品采集、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，传输系统及条件保证系统。中心站必须有数据采集与处理功能、报警及诊断功能、远程测控功能等。国内环境空气质量自动监测系统基本上采用的是传统专用数据采集传输系统。近年来，国内部分城市引进了瑞典OPSIS公司，美国TE公司，法国ESA公司的基于差分光谱法原理的设备来代替二氧化硫、二氧化氮、臭氧等参数的测量，除一台设备能分时测量以上三个重要参数外，还能测量如：THC、CH4、n-MHC、BTX等有机污染参数。利用差分技术，可以消除大气湍流对信号的影响，消除不同污染物之间的干扰和湿度、气溶胶等的干扰，设备升级简便快速，软件操作方便，能满足实时连续监测需要。

3.2水质自动监测系统水质自动监测系统是以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术、自动化技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术及相关专用分析软件和通讯网络组成的综合性在线自动监测体系。

水质自动监测系统的中心站控制室可以随时取得各子站实时监测数据并进行统计处理，可以打印输出日、周、月、季、年平均数据及最大、最小值等各种监测统计报告及图表，并可输入中心数据库。还可以上网收集并长期存储制定的监测数据及各种环境运行资料以备检索。每个子站是一个独立完整的水质自动监测系统，它包括：采样系统、预处理系统、监测仪器系统、PLC控制系统、数据采集、处理与传输子系统及远程数据管理中心、监测站房。水质自动监测系统在欧洲、美国、日本、澳大利亚等国均由专业厂商生产，目前，比较成熟的常规监测项目有：水温、PH值、溶解氧、电导氯、浊度、氧化还原电位、流速和水位等。

参考文献：

[1]李虹杰，马建武，范新峰.大气环境监测仪器研究进展[J].科技创业月刊.2009.02.

[2]王维德.浅谈我国环境监测仪器发展中的常见问题[J].中国仪器仪表.2007.11.