LIMS环境监测行业应用[五篇范例]

第一篇：LIMS环境监测行业应用

一：立项依据

随着分析和监测技术的不断发展，人们对分析测试的要求无论在样品数量、分析周期、分析项目和数据准确性等方面都提出了更高的标准，而原来的人工管理模式在这种形式下已显得不太适应。为此，相关实验室均已开始朝网络化管理的方向发展。实验室信息管理系统(LIMS)就是在这一背景下产生的集现代化管理思想与计算机技术为一体的用于各行业实验室管理和控制的一项崭新的应用技术。

2: LIMS发展概况

80年代LIMS逐渐在实验室得到推广应用。大多数早期的系统是建立在小型机和分级、独立的数据结构。它的缺点是价格昂贵、使用困难、界面不友好，同时也不便与LIMS系统外部进行数据交换。80年代中期有人开始引入基于PC(Personal Computer)的LIMS。

90年代 随着计算机技术水平的迅速发展，个人计算机(PC)的处理能力得到了极大地提高。同时Microsoft Windows系列操作系统也得到了迅速的普及。C/S构架的管理模式成为主流，普遍采用SQL网络数据库，大大提高了数据处理能力。在90年代后期，采用Internet、Intranet和Web技术的LIMS开始出现。统一的浏览器界面和以Web服务器为中心的管理体系代表了最新的计算机网络技术在LIMS系统中的应用。

而今，LIMS强调以管理为中心的新一代实验室信息管理系统开始出现。在这之前，LIMS主要强调对数据的管理（存储、查询等等），主要精力集中于数据管理的计算机实现上。现在 LabBuilderLIMS冲出了这一建设的限制，在实现数据管理的基础上更加强调对实验室整体管理的实现，使得LIMS不再仅仅具有数据管理功能，还可以全方位地对整个实验室的运行实施管理。

3：本项目的意义

。为本中心加强对监测过程控制、成本控制、绩效考核等工作提供有力的支持；深化 LIMS实验室系统建设，建设中心实验室系统，形成实验室分析网络，使材料、样品、过程数据分析纳入统一的管理体系；建设统一的物资管理平台，以进一步优化资源配置、规范材料供应业务流程和管理工作流程，降低管理成本，提高市场反应能力等。

二：研发内容

1：。

该系统主要以实验室为中心，将人员、仪器、试剂、方法、环境、文件等影响分析数据的因素有机结合起来，采用先进的计算机网络、外设接口、数据库技术和标准化的实验室管理思想，组成一个开放的分布式体系，为实现分析任务网上分配、检测数据自动采集、快速发布、信息共享、分析报告自动生成、质量保证体系顺利实施、成本严格控制、人员量化考核、实验室管理水平整体提高等各方面提供技术性支持，是连接实验室、业务部门、监测部门、质量管理部门及客户的信息平台。

LabBuilder LIMS将给我监测中心提供一个开放性的应用软件平台，遵循ISO/IEC 17025、GLP、GALP等实验室标准化管理规范，采用模块化的设计方式，适用于不同类型分析、检测和校准实验室的综合管理。LabBuilderLIMS基于应用服务器平台和关系数据库开发的应用系统，除了传统意义上的LIMS以外（以数据存储、查询为主），还包含了质量追溯、客户抱怨、质控管理等与质量管理相关的功能，并且根据我环境监测中心的需要提供包括实验室整体优化的规划，该系统的优点是和其他系统的接口相对容易，由于使用了关系数据库系统，处理巨量数据时性能有大幅度提高，为日后我中心监测工作提供强有力的技术支持。

三：预期成果

1：

该 LIMS系统为每个分析样品在实验室的流转建立严格程序，实现分析检测工作流程化，包括样品登记、采样、分样、检测、审核、出报告等各个环节。

新样品到达实验室后，进行登记，生成分析任务单，通过计算机网络直接下发到分析岗位，分析人员看到分析任务后，进行确认，然后开始分析；分析结束后，数据自动进入到数据库，具有审核权的人员完成数据审核，相关部门在网上就能立即看到。实验室管理人员通过系统可以了解到：

1、当天分析样品数量，已经完成及未完成的数量。

2、每个分析人员的工作情况。针对每一个分析数据，其来龙去脉一清二楚。

3、是否出现超标数量？发现超标数据，通过溯源，找到原因。

4、当前样品质量状况及阶段性的质量变化趋势。

5、是否有客户对检测数据进行抱怨？如有，是什么原因？如何解决的？

流程式管理方法及工作痕迹记忆功能，使实验室管理人员对实验室的每个情况了如指掌，可以轻松浏览实验室每个员工的工作痕迹，及时发现不符合质量管理体系的行为，并加以改进，规范实验室工作流程。

6、系统将记录了每个分析数据的原始信息，包括数据生成、修改、审核等每一步过程。在对数据产生疑问时，随时调出该数据对应的原始记录，看是否有人为修改记录、该数据是经过哪些人员审核的…，等一系列详细信息。

数据可追溯性确保了数据的可靠性，杜绝了人为捏造及修改数据的行为，使实验室在客户心目中树立良好信誉，增强市场竞争能力。

7、自动生成各类报表，如分析报告单、原始记录单、质量日报等，并通过网络进行传送，避免打印和人工传递，提高无纸化管理水平。

四：项目可行性和风险分析

1：

本项目设计符合一系列标准化规范，如ISO 9001、ISO/IEC 17025（检测和校准实验室能力通用要求）、GLP（优良实验室规范）、GALP（优良自动实验室规范）及GMP（优良制造规范）等。LabBuilder LIMS的数据存储和电子签名符合FDA CFR Part II规范，保证数据的安全性和有效性。LabBuilder LIMS采用CryptoAPI(Microsoft Cryptographic Application Programming Interface)技术对关键数据进行加密，保证数据的机密性。

客户端应用程序可以在所有WINDOWS操作系统（WINDOWS 98、NT、2000及XP等版本）环境下运行，客户端应用程序支持多种WINDOWS标准接口，如OLE数据库、ActiveX数据访问组件、COM（Component Object Model，组件对象模型），XML数据交换方式等等。常用的第三方应用程序生成的数据格式都可以在LabBuilder LIMS中进行调用，如Microsoft DOC、XLS、PPT文档，Acrobat PDF文档，IMG、JPEG、GIF、TIFF等图像文件。仪器接口支持MODBUS工业自动化控制协议。支持多任务操作功能，在数据采集时，可以同时浏览或处理其它数据。

系统采用Windows标准的MDAC技术联接多种类型的关系数据库，如Oracle、Sybase、SQL Server、DB2等。只要有数据库相应的的驱动程序，原则上Labuilder LIMS可以联接任何类型的SQL数据库，用户只需在设置LIMS服务器时，选择将要连接的数据库类型及对应参数即可。与数据库的高效集成，确保系统具有优秀的运行性能。

2：

明确实施LIMS的目的，是真正能够正确及合理实施的前提。任何软件系统都不是万能的，LIMS也同样，真正的LIMS的意义在于规范检测机构管理，提高管理水平。所以应该把LIMS看作是一个长期提高管理水平的工具，并不一定马上看到工作量的减轻。

该LIMS项目的实施，不仅要关注软件的技术研发和实施过程，还应关注本中心内部因素，主要有两个方面：

首先，一定要把项目目标和项目范围界定清楚。项目目标被模糊，实施范围不断蔓延，可能最终战线过长导致失败。要把项目实施范围具体落实到监测流程组织结构和应用系统模块上；再进一步地界定本中心实现行政工作流程和内部文档库，以及和财务、人事、后勤之间传送汇总数据。这样就表达了一个清晰的实施范围。

同时在LIMS实施过程中，如果得不到监测中心高层、中层和广大基层员工的大力支持，并成功实现工作方式乃至思想观念的转变，即使系统一时上线，最后也会反弹，应用效果也大打折扣，达不到预期目标。最后，相信在本中心和专业软件公司共同倾心打造的环境监测LIMS必然会确保质监工作更好地为生产、科研及广大客户服务

1.4 LabBuilder LIMS在环境监测行业应用

环境监测是环境保护的基础性工作，是环境管理执法体系的重要组成部分，做为政府职能机构，环境监测实验室即担任辖区内各种环境要素的质量状况，按照国家统一规定的要求，进行经常性监测、分析、收集、储存和整理环境监测数据资料并呈报同级环境保护主管部门和上级监测站的工作；同时对辖区污染源进行定期或不定期监督性监测；参加制订辖区内环境监测规划和计划；完成上级主管部门为环境管理所需要各项监测任务。同时还担任辖区内来自用户委托性环境监测任务。

为进一步提高环境监测为环境管理服务的效能、更好地为经济建设、公众和社会提供环境监测信息服务，同时为了优化实验室业务流程，规范工作人员工作行为，提高实验室工作效率和管理水平，采用LIMS 系统将环境监测实验室各部门业务流程有机地整合起来，实现委托业务、例行任务、监督监测任务在LIMS系统运行，构建端到端的信息平台，使各项业务在LIMS系统间快速流转，提高工作效率。实现实验室管理严格按照ISO/IEC17025规范执行，为推进环境监测实验室规范化、标准化建设，同时为提高实验室信息化水平和管理水平提供有力保障。

第二篇：实验室信息管理系统(LIMS)

1.实验室信息管理系统（LIMS）主要功能

1）样品的管理（Sample Management）

是指样品进入实验室到分配检测项目直至完成并认可检测结果出具证书的过程。样品被登录到 LIMS 后，系统将严格按照预先定义好的有关规范对其实行管理。样品登录后，系统将自动分配一个按照一定规则命名的 sample ID作为该样品在实验室中唯一的标识，并打印出条码。所有与样品有关的信息在样品登录时都将被记录下来，如送样单位付款单位接收报告单位的信息、需要出报告的日期、检测的项目及要求、样品的状态及描述、接收样品的日期部门及人员等。样品登陆后，根据检测项目的不同会自动给相关的技术小组下达工作任务，即自动分配样品。检测结果可以从仪器直接传输或者人工键盘输入，并且会有三级审核认可的过程，只有通过认可的结果才可以进行发布和产生分析证书。

2)质量控制的管理(Quality Control Management)

LIMS 应该提供相关的功能模块为实验室建立一套完善的质量管理体系，对影响实验室质量的诸要素进行有效的管理和控制，并严格规范实验室的标准操作流程（SOP）。为了保证分析数据的准确性、分析结果的可靠性和监测测试仪器的稳定性，过程质量控制中的数据进行统计分析。并通过对质控样品的数据分析，自动评价实验室总体或者个体的质量状况。通过对一定时间内样品关键质量数据的分析，预测其质量的趋势。

3)仪器集成(Instrument Interface)

将测试仪器跟 LIMS 集成，实现从测试仪器到 LIMS 的自动数据传输代替测试和质量控制结果的键盘输入，从而大大提高工作的效率和减少错误率，缩短样品在实验室中的生命周期。

4）统计报表。

提供报表软件，生成准确反应实验室需求的报表，包括统计、计算等。通过开放式数据库连接，同时保持数据的一致性和安全性。

5)厂家的管理。

包括厂家基本信息、厂家意见反馈、厂家送样历史记录、厂家样品监测信息、厂家与实验室业务往来统计、费用统计和厂家信誉额度等信息。

6）实验室资源的管理。

包括对实验室人员、分析检测仪器和相关设备、检测报告、供应商的管理，从而实现对实验室的全面管理。

7）安全管理。

主要是指防止信息泄露给未授权的用户（或者攻击者），并且保证数据的完整性和可用性。完整性是指防止信息被未授权用户更改；可用性是指不拒绝授权用户的访问。并且具有审计跟踪的功能，即系统对关键的数据进行审核，自动记录什么人在什么时候因为什么原因修改了何种数据，从而保证数据的可追溯性。

根据上述需求分析，LIMS 项目主要可划分为以下四个模块，可以按照实施计划安排实施。

1)业务流程模块

包括样品登录，检测项目的分配，样品的处理，仪器分析，结果输入和审核，证书的生成与发布。主要是围绕样品及检测结果的管理。

2）仪器连接

主要功能是连接 LIMS 与实验室内重要测试仪器，用于提取实验结果。3)实验室内部管理模块

包括样品的财务核算，仪器设备的管理，厂家信息的维护，质量控制体系的质量保证，以及整个系统的安全设置（包括系统安全和应用程序安全）。

4)信息查询模块

主要功能就是对 LIMS 系统应用后产生的数据资源进行开发和利用，为实验室的日常运行提供报表材料，为决策层的决策提供数据支持，为实验室的质量体系提供保障。

在该 LIMS 中，样品的管理系统为核心部分。围绕样品的管理，为了保证分析结果的准确及时地发送给厂家，该系统提供了实验室内部的管理块。不管对于实际的实验操作人员还是对于实验室的决策层来说，基于实验室数据的查询时不可或缺的工具。

4．样品工作流设计和实现

为了规范样品检测分析的工作流程,对样品分析的每一个环节进行监控和管理,减少人为因素造成的分析误差，提高样品分析质量和人员工作效率,建立起一套完善的质量保证体系,对影响实验室质量的要素进行有效的管理和控制,并严格规范实验室的操作规程，采用工作流技术，结合数据库技术和网络技术，对样品进行全方位的管理。从而建立一个以实验室为中心的管理体系，提供完善的质量保证体系，实现检验数据的网络化共享、无纸化记录与办公、资源与成本管理和人员量化考核，为实验室管理水平的整体提高和实验室全面管理提供先进的技术支持。

4.1工作流概述

所谓工作流（workflow）,是将实验室分析检测业务的部分或者整体在计算机应用环境下的自动化。即在网络、服务器、多台计算机厂家端和测试仪器的硬件平台上，样品检测业务过程按照预先设定的规则并借助应用程序和人对相关数据的处理而完成。例如，样品送到实验室后，需要先把样品的基本信息登录到LIMS中，然后根据厂家要求把检测任务下达到各个技术小组，技术小组按照他们接收到的检测任务检测样品，并把检测结果输送给报告组成员，报告组把结果汇总并产生分析报告发送给厂家。这样，就形成了一个样品在实验室中的生命周期。对于这样的情况，我们可以使用工作流技术来控制和管理样品。这就可以称之为工作流。

4.2 检验业务流程的概述

LIMS采用先进的工作流技术，结合数据库技术和网络技术为实验室提供了一个对实验室各类工作尤其是分析测试业务进行全方位管理的一个平台。样品在系统中生命周期为: 样品登录、样品分配、样品分析、分析结果复核、报告生成、报告发布。该周期以实验室先进的管理经验为依据,结合样品在实验室中的实际检测流程而设计,从而实现样品从登录到报告输出的全过程实时监控。其业务流程如图4-3所示：

图4-3：实验室工作流

4.2.1 样品登录

样品登录是实验室工作流的第一步，也是非常关键的一步。登录样品的目的是为了实现样品的追踪和样品的管理。样品登录要求在友好的人机界面下快速、方便地采集所有必要的信息。

顾名思义，在这个过程中将涉及样品信息的登记：记录谁在什么时候什么地点如何收到什么样的样品，这个样品来自哪个厂家，需要在什么时候提交给哪个厂家报告，该样品需要检测的项目是什么，等等。这些需要采集的信息是通过设置多个登录字段实现的。字段的类型包括字符型、数值型、布尔型、日期时间型、编码型和连接型这几种。样品登录并不是简单的数据录入，根据实验室的一些相关规定，样品在登录时需要进行如下计算和操作。

1）检查厂家信用额度 样品登录时，根据选择的厂家编码，自动核对该厂家的财务信用等级。举例说明一下，如果该厂家有逾期未交的欠款，则该样品会被悬置直至该厂家结清欠款；如果该厂家因为信誉不好而被列入黑名单，则该样品不能被登录到LIMS中；如果该厂家没有信用额度，则该样品在检测前需要预先付费，否则该样品不能被检测。

2）检查样品是否是完好

送检样品如果被记录成样品的状态不适合检测或者不满足检测的条件，那么样品会被悬置，直至新的符合检测要求的样品被送到。不符合检测要求的情况有：

…………………………………… 3）自动计算样品周期

从接收到到样品到出具报告的这段时间称为样品的生命周期（Sample Turnaround）。样品周期是一个用于考核实验事服务质量的非常重要的参数，它关系到实验室是否及时给厂家出具报告。该周期的计算方法是（样品出报告日期–样品接收日期），如果样品在当天的10点前送到，接收日期以当天为准；如果是10点后送到，接收日期则是接收到样品的第二天，并且要去除这个时间段内的双休日及假期。

4）打印样品条码

核对输入信息正确无误后，登陆样品并为该样品获得唯一的LIMS标识——LIMS ID，并打印条码标签，并把该条码贴在样品显著的位置。LIMS ID是样品在实验室中的唯一标识，是为了满足ISO/IEC17025:2005质量体系对厂家保密条款的要求：样品在实验室检测时要公平公正，样品上不得有厂家的标识，检测人员也不得询问有关厂家的信息。

5）打印样品接收表

核对输入信息正确无误后，用户可生成基于该样品的报表发送给厂家确认。此报表内容包括：送样单位信息、样品信息、检测要求、出报告日期及报价，相当于一个检测委托合同。相关人员要在收到样品24小时内跟厂家联系把该报表发送给厂家核实。厂家核实签字后方可安排检测，否则不安排检测。

4.2.2 分配测试项目 样品登录后，要对其指定分析项目和分析方法，跟据分析项目和分析方法的样品自动分配到相应的技术小组，实现样品的分配。

4.2.3 结果输入

样品登录后，经过各种处理和操作，在完成仪器分析后，需要把仪器分析的最终结果输入到LIMS 中。结果输入的方式有两种：一种是手工输入，两一种是通过仪器连接直接从仪器中采集数据

4.2.4 结果的审核认可

为了保证结果的准确性和有效性，需要要对输入到LIMS中的结果（包括手动输入和通过仪器连接自动采集的结果）进行审核和认可。这个过程是通过三个安全机制来实现的。

一是通过在样品工作流中规定“质量指标”，指定结果的上限、下限和目标值，如果结果超出指定的范围，系统自动的产生提醒功能。这个过程是系统自动完成的，不需要人员干预。

二是可是在工作流中定义“检查计划”，指定该结果需要逐级检查，结果只有通过所有检查后才能发布。

三是对结果进行认可，只有通过认可的结果才能发布并发送给厂家。结果输入LIMS后，是不能轻易修改的，其修改操作必须符合优良实验室规范（Good Automated Laboratory Practice,GALP）的要求：即LIMS会对该系统中的数据进行审核（Audit），经过授权可以修改数据的操作人员在修改未认可数据时，需要记录什么人在什么时间因为什么原因修改了何种数据。而结果一旦经过认可后，任何人都不能就行修改。从而保证数据的完整性和可追溯性。

4.2.5 分析证书及报告的发布

分析证书（Certification of Analyse）是LIMS最终的目标输出物，也是实验室检测的最终结果。分析证书是一种特殊格式的报表，该报表只有授权的人员才可以产生，并且可对其进行数字签名以保证分析证书的完整性和可用性。分析证书可以.psr文件的形式保存，也可以.pdf的形式保存。分析证书可通过打印报告、电子文档、E-mail、Web等多重形式与其他系统进行通讯和发布。

4.3 样品跟踪的实现 样品登录到LIMS后，一个重要的问题就是如何跟踪这些样品，及时了解到 样品的确切状态。样品跟踪允许用户标识和获知样品在实验室的当前状态，如登录、前处理中、仪器分析中、结果认可中还是已经完成并发送报告给厂家，还可 以获知样品的存放位置等信息。这就用到了我们熟知的自动识别技术。

4.3.1条形码技术

所谓条形码技术是一种数据标识和输入技术。它是研究如何把计算机所需 要的数据用一种条形码来表示，以及如何将条形码表示的数据转变为计算机可以 自动采集的数据。条形码技术主要包括条形码编码原理规则标准、条形码译码技 术、光电技术、印刷技术、扫描技术、通讯技术、计算机技术等。条形码是由一组长度相同而宽度不同、反射率不同的条和空格按规定的编码规则组合起来的，用以表示一组数据或者符号；条形码是一种信息记录形式，任何信息都可以转换为条形码。若从印制条形码的材料、颜色分类，可分黑白条形码、彩色条形码、发光条形码（荧光条形码、磷光条形码）和磁性条形码等。目前已经提出的条形码编码方案已多达四十余种，应用最为广泛的有：交叉 25 码、39 码、UPC 码、EAN 码、128 码等。近年来又出现了按矩阵方式或者堆栈方式排列信息的二维条形码。不论哪一种条形码，其共同点是：a).条形码符号图形结构简单；b).每个条形码字符有一定的条、空组成，占有一定的宽度和印刷面积；c).每种编码方案均有自己的字符集；d).每种编码方案与对应的阅读装置的性能密切相关。

基本的条形码系统包括：扫描器、译码器、装有条形码字体的计算机，以 及条形码打印机。扫描器又称光电读入器，是识别读入条码的仪器，其内部装有 发光二极管和光电检测器，用来照亮条形码和接收条形码的发射光，进而产生模 拟信号，并经过放大和量化以后，送至编译器转换为 ASCII（计算机可读的）码 和字符。编译器中设有编码算法数据库，存储需要译读的条形码编码方案。来自 描器的光信号经过量化后，由单元译出其中所含信息。

4.3.2 条形码技术在工作流中的应用与实现

条形码技术在LIMS中主要应用于样品登录、样品监督、样品保存和处置、生成工作列表以及仪器集成的自动结果登录等。

举例说明一下条形码的使用。1）在样品登陆后，根据样品工作流预先的规定，LIMS会打印出如下图4-5 所示的条形码标签。

2）登录到LIMS，用读码器扫描条码上的标签，LIMS自动会根据操作者的权限把该样品的属性页打开，该属性页中显示了样品的状态，从而实现了样品追踪的功能。

3）样品在在生成工作列表时，可用条形码代替手动输入，让LIMS自动识 别样品。条形码技术有效的促进了实验室样品管理、仓储管理和流程管理的自动化，提高了生产效率和准确程度；同时也使实验室能够通过存储文本和数值来丰富样品标签所包含的信息量，这些信息可以通过条码扫描很容易地加载到LIMS中。基于样品信息和检测数据的查询系统

通过上面的论述我们可以了解到，LIMS作为一个信息管理平台，它保存了实验室所有样品的信息、检测数据、检测费用数据以及实验室管理的信息。如何发掘和应用LIMS产生的数据资源，将是LIMS 系统应用后实验室面临的一个新的挑战。在手工数据处理中常常是一件工作量巨大而且繁琐的事情,有时甚至还会经常出错,给统计工作造成不必要的麻烦。丰富而又灵活的统计报表，可以使测试结果和数据得到有效的利用和挖掘，预测其质量的发展趋势，防范不合格品的发生和检测异常情况的发生[11]。5.1 报表工具的选择

在实验室管理信息系统的开发中，统计报表模块的设计是不可或缺的，有 时甚至是决定一个应用信息系统成败的关键因素。在实验室信息管理系统的开发 实践中，发现实验室的主体业务逻辑发生巨大变更的机会一般不是太多，然而，用户对报表的要求却是经常变化不定的。由于整个系统开发的周期较长，按照立 项初期确定的报表到项目交付时经常已经不能满足用户的要求。因此，理想的统 计报表模块应具有如下的功能：

1)设计方便，可以可视化地绑定数据，即所见即所得。

2)用户能以简单直观的办法定制各种格式的报表，如交叉表，标签，复杂 的图形报表等，报表的可实现性好。3）表报工具的稳定性能要好。

4）能在windows server2003和Windows XP环境下运行。

5)报表作为信息交流的手段，必须能以文件方式进行存储，便于用户携带 和管理，改变以往由纸张作为信息载体的传统方式带来的不便。

5.2 查询系统功能概述

通过报表的帮助，我们可以实现以下的功能： 5.2.1 管理数据的开发与应用

管理数据是LIMS应用后所产生的数据中与实验室日常工作活动相关，比较 直接且容易开发和利用的一部份信息资源。可以作为管理信息从LIMS 中提 取的常见信息内容包括：各技术小组的工作单、检测费用信息、样品状态信息、分析数据质量信息、厂家委托样品与测试项目信息等。这些原始信息中所蕴含的潜在管理信息的开发与应用，对实验室管理人员是很有吸引力的，也是反映实验室LIMS 技术应用水平的标志之一。

1）业务量信息的应用

业务量信息是指LIMS 数据资源中与检测分析业务有关的一类信息，主要数 据源于样品登录的内容。通过报表的统计，技术组成员可以很方便的浏览自己每 天的工作；通过对相关检测项目的统计，可以得到样品数量与技术人员或者技术 小组或者检测仪器在指定时间段内的统计图/表。利用这些信息，管理者可以对 指定对象（人员、部门、仪器/ 设备）进行业务量及其分布情况或特点的定量评 估，为实验室各类资源的合理分配及相应的管理决策提供依据。

2）检测费用收支信息的应用

费用收支信息包括收、支两个方面，其中收入的部分直接与检测的样品及 测试项目的数量和单价挂钩，而费用支出的信息主要来自LIMS 系统经费管理模 块登录的实验室费用支出明细表。通过统计比较不同的条目，我们可以得到一系 列有关实验室费用收支情况的直观结果，并衍生出指定对象投入产出率分布的信 息，从而为管理者提供所需的定量评测信息。例如：按测试项目对指定时段进行 收/支费用的统计结果，可以提供指定时段内不同测试项目在整个实验室收/ 支

总额中所占的权重、不同项目的投入产出率和这些信息随时间的变化规律等诸多信息，对这些信息分析处理还可以进一步得到以下一些更深层次的管理信息：

a）内收支比明显高的项目。这是实验室应当重点关注的服务项目。b）各项目收支比在内的分布。这可以反映一个项目在一年内的收支 变化情况，可以得到实验室特定服务项目的服务能力是否饱和或尚有富余信 息。如果有富余，还可进一步看看富余的时段，以便决定如何开发和利用这一时段的相关资源；而对服务能力趋于饱和的项目，则可及时调整实验室内部资源增加该项目的服务能力。

c）内各项目服务量、单价和单次测试的平均费用统计。通过分析这 一结果可以了解指定服务项目收支比高的原因，是送检样品数量多？还是收费单价高？抑或测试成本低？从而为实验室决定测试服务项目的增删提供更精确的依据。以上针对测试项目的收支统计分析方式，也同样可应用于诸如：部门、人员、设备等对象的评估。此外，费用收支信息还可以用于对厂家进行评测。通过比较指定时间段实验室主要测试收入贡献样品/项目所对应的厂家，实验室能够清楚地知道实验室的重点服务对象、它们的主要测试需求和时段分布，以便确定相应的服务策略。

3）样品状态信息的应用

样品状态信息是LIMS 系统中伴随样品测试过程而产生的一组动态信息，它 反映了样品在实验室不同岗位传递的状态，作为管理信息，它首先提供了特定委 托样品在实验室的当前状态；其次，通过适当的加工，我们还可以得到实验室不 同测试项目在样品测试和审核环节的平均停留周期、委托样品测试周期的主要贡 献环节和项目等信息；另外，也可提取出不同样品的同一项目在特定岗位的停留 周期，或同一项目和测试岗位上不同人员完成样品测试的平均周期等信息。这些 信息对实验室了解其业务运行状况和调整内部资源都是很有参考价值的，同时也 为厂家查询检测的进度提供了依据。

4)分析数据质量信息的应用

分析数据质量信息是LIMS 数据库中与实验室分析数据质量相关的一类信息。测试仪器校验记录、标准物质或样品的存放、配制及使用管理信息、分析方 法、委托方提出异议的分析数据或样品测试项目信息、实验室内部审核的不符合 项记录、人员培训记录等都是可以利用的能反映分析数据质量情况的管理信息。对这类信息进行统计研究，可以得到影响实验室分析数据质量各因素强弱的评估 信息，也可以对实验室或其所属部门、人员提供的分析数据质量进行定期评估。应该说，这也是实验室管理的重要内容之一。

5）委托样品与测试项目信息的应用

委托样品和测试项目信息是样品登录信息中的一部分内容，通过研究LIMS 数据资源中委托单位（人）、委托样品和相应委托测试项目的关系，可以得到不 同委托单位所委托样品及测试项目间的对应关系和分布情况，根据这些信 息，实验室可以对它的厂家进行分类，确定重点服务对象，同时可以针对这些客 户的委托需求调整实验室资源，提供更个性化地服务。另外，对这些信息进行统 计比较还可以获取实验室主要业务来源及其时间分布以及变化的信息，这对实验 室每年的工作计划制定也是有参考价值的。LIMS 的集成

以实验室内部为集成范围，信息集成的工作主要集中在 LIMS 与各种分析仪器之间的集成。从 LIMS 的定义来看，仪器数据的自动采集，即仪器连接，是 LIMS系统中十分重要的模块，也是用户衡量 LIMS 实施成功与否的一个重要指标。将仪器连接到LIMS的好处是显而易见的。将仪器集成到LIMS后，由分析仪器到LIMS的自动数据传输将代替测试和质量控制结果数据的键盘输入，从而避免了手工模式下的撰抄错误。数据自动传输通常是通过LIMS对数据文件的读取来完成的，数据文件通常存放在LIMS所跟踪扫描的某个目录，它是以特定的格式来组织和传输的，以确保数据能够准确无误地转移到LIMS系统合适的数据表中。

6.1 仪器接口的类型

实验室中仪器与LIMS的接口种类繁多,但是从接口的模式来看,大致可分为 以下几种: LIMS与仪器工作站的双向传输;LIMS与仪器工作站的单向传输;LIMS 与无工作站仪器的单向传输[14]。

1）LIMS 与仪器工作站的双向传输 此种仪器接口的示意图如下:

图6-1 LIMS与仪器工作站双向传输

在仪器工作站上,其数据必须共享,并赋予接口程序可读写的权限,这样接口程序可以通过此目录与仪器操作软件进行数据交换。

步骤一:当样品到达实验室,经实验室人员确认后,系统会判断当前样品中是否含有此类仪器的任务。如果存在此类仪器的任务，系统会根据接口配置信息，找到任务所对应的仪器，将任务下达到对应仪器的工作站。

步骤二：任务中除了样品的信息,还能包括测试的条件,如温度,时间等信息。步骤三：工作站将任务经过转换,传达给仪器。仪器接到任务，按要求进行分析，分析完毕后，将结果传送给工作站。

步骤四：仪器工作站会将测试结果传送到数据目录,由接口程序发送到LIMS 系统中。

2）LIMS 与仪器工作站的单向传输

对于此种接口,系统直接读取其结果文件,将数据的结果传输到LIMS中;此 种仪器的接口通讯的示意图如下:

6-2 LIMS与仪器工作站仪器单向传输

在仪器工作站上,数据也必须共享,并赋予接口程序可读写的权限,这样接口程序可以通过此目录与仪器操作软件进行数据交换。

步骤一：当样品到达实验室,经实验室人员确认后,有实验室人员将分析任务下达给仪器。

步骤二：仪器接到任务,按要求进行分析,分析完毕后,将结果传送给工作站。步骤三：仪器工作站会将测试结果传送到数据目录,由接口程序发送到系统中,发送成功之后数据将会归档。

3）LIMS 与无工作站仪器相连

这些仪器有一个共同点:没有相应的仪器操作软件。通常这类仪器通过RS232与外部通讯。为了能将仪器统一管理,可以通过转换器将仪器接口转化成以太网接口,通过以太网协议与LIMS系统进行接口。此种接口的示意图如下:

图6-3 LIMS与仪器与无工作站仪器单向传输

对于此种仪器,它只能通过RS232接口与外界进行数据交换。为了能更方便实验室对数据进行管理，一般采用 RS232-TCP / IP的转换器,让用户通过以太网与仪器设备进行数据交换。具体流程如下:

步骤一：实验室人员拿到样品,通过工作站在LIMS系统中找到相应的样品。步骤二：实验室人员对仪器设备进行操作,得到实验室数据,将数据通过网络传送到工作站中选定的样品。

步骤三：工作站将数据传送到LIMS系统。

LIMS与仪器或者工作站有连接的类型，即前两种连接类型，通过基于仪器 文件的解析和映射来实现结果的自动采集；LIMS与仪器与工作站没有连接的类 型，通过RS232串行接口实现。这两种仪器连接的实现方式请参见6.2和6.3。

6.2 基于仪器文件的仪器集成的实现

对于可与LIMS连接实现LIMS与仪器工作站的双向传输和单向传输的仪器，LIMS是从存储在本地硬盘或者网络硬盘上的仪器产生的数据文件中提取数据，并把提取到的有用数据映射到LIMS中。该仪器可以没有连接到工作站但是它必需把它的数据输送到一个LIMS可以访问的地方。

仪器获取数据的过程如下：

1）从仪器获取数据到LIMS。把仪器文件存储到指定的目录下，LIMS会定期 扫描该文件夹。

2)从仪器数据中提取信息。根据设定的解析脚本，LIMS提取仪器文件数据。3）使用提取的仪器数据。根据预先定义好的映射脚本，LIMS把提取出来的 数据映射到相关样品的结果中。

6.3 基于RS232串行通讯端口的仪器集成的实现

对于那些不能与LIMS直接连接的测试仪器，通常是通过RS-232C串口来实现通讯的。

具体实现分成以下几大部分：

发送端：通过模拟数据发送器向RS232接口发送数据在发送端中有一个数据 发送触发器负责触发数据发送程序，有两种工作方式：定时触发(按照一定频率触发数据发送)、手动触发(事件触发)。

数据传输协议：定义双方内部协议，以便实时准确接收。接收端(接收数据)： RS232串口监听：监听接收端RS232接口是否有数据 1)串口的打开和关闭

串口的打开和关闭是串行通信首先要完成的任务，应该注意的是所有的串口选择参数，发送端的发送方式以及系统的退出都应在串口关闭的情况下进行选 择，否则就很容易出现误操作。同时，在进行打开和关闭串口的操作时，应记录下操作的时间，以便于往后的管理工作。

2)串口参数选择

首先应该选择仪器与pc通讯的串口(coml⋯com4)，其次当与不同的仪器进行通讯时就要进行相应的协议参数选择，这样才能统一传输的协议。

3)发送端发送方式的选择功能

发送数据是发送端的主要功能，根据不同的实际需要发送方式可以有自动发送和主动发送两种。

自动发送：所谓自动发送，就是不需要人为的点击发送按钮，由PC按一定 的时间间隔进行数据的发送，在这里时间间隔不是固定的，可以根据需要输入不 同的时间间隔。

主动发送：主动发送需要人为的点击发送按钮，然后pc机才会进行数据传 输，这里没有时间间隔的概念。因此，在选择好传输格式后，每次点击都只传输一次发送数据框中的数据。

4)接收端格式选择功能

接收端收到的数据可以有4种显示格式的选择：二进制、十六进制、八进制、ASCII(原始数据)。其主要编程是嵌在MSComm控件的编程中的，这里只是简单的变量赋值。

5)MSComm控件编程

MSComm控件编程是整个串行通讯端口编程的核心部分，其中对通讯所必需的属性、协议以及对接收到的数据的显示与保存等都进行了程序说明。

6)接收端数据的保存功能(主动选择保存路径)

由于在MSComm控件编程中将所有接收到的数据自动的保存到当前路径的recvdata．txt文件里。本功能则是解决了操作者要将接收到的数据保存到某一特定的文件夹的问题，可以自主的输入保存数据的路径。(7)文件的选择与发送功能通过以上的设计后，实现了串口文件的传输，丰富了串口的功能。操作者可以自主地选择要发送文件的路径，文件的格式是．Txt。仪器连接实施成功与否，是LIMS实施成败的关键因素之一。仪器连接将减少人为原因导致的数据出错，减少实验室人员的负担,实现数据获取的自动化。但是，仪器接口并不是LIMS项目的全部，成功的LIMS实施还涉及到实验室管理流程的改造，报表的设计，与其他系统的接口，其它实验室资源的管理模块等。但是成功实施仪器连接，可以极大鼓舞用户对LIMS的信心，为整个LIMS项目的实施带来积极的影响。

第三篇：环境监测技术的应用现状及发展趋势

环境监测技术的应用现状及发展趋势

摘要：在环境问题日益严峻和环境保护工作不断深入的今天，环境监测技术成为了影响环保工作开展的重要因素。利用现代环境监测技术对污染物进行准确、及时的监测和分析，对实现环境污染的预防和控制具有重要的现实意义。本文通过对现有研究结果的分析，总结了环境监测技术的应用现状，3S技术、生物技术、信息技术、物理化学科学技术在水、大气、土壤等环境介质的污染物监测中应用广泛。同时，本文对环境监测技术的未来发展趋势进行了探讨，将向着以有机污染物作为监测的主要目标、监控介质范围扩大、监测分析精度痕量化、分析技术快速化、实验室管理系统应用广泛化的方向发展。关键词：环境监测；环境保护；技术；污染

Application Status and Development Trends of Environmental

Monitoring Technology Abstract：Today, environmental problems are increasingly serious and environmental protection workis deepening, and environmental monitoring technology has become an important factor affecting the environmental work to carry out.Using modern environmental monitoring technology to monitor and analyze the pollutants accurately and timely has important practical significanceto prevent and control the environmental pollution.By analyzing the results of existing studies, this paper summarizes the application status of the environmental monitoring technology.3S technology, biotechnology, information technology, physical and chemical science and technology are widely used in the monitoring of contaminants in water, air, soil and other environmental media.At the same time, this paper discusses the development trends of environmental monitoring technology, it will be toward to regard the organic pollutants as the main monitoring targets, expand the scope of monitoring media, analyze to achieve mark quantization, analyze fast, and use the laboratory management system widely in the direction of development.Key words： Environmental monitoring；Environmental protection；Technology；Pollution 引言

近年来，随着经济的快速发展，环境问题日益严峻，环境问题和人民生产生活息息相关，保护环境刻不容缓。环境监测不仅是加强环境监督与管理的重要手段，也是保护环境的前提和基础。随着环境问题的不断凸显，政府及社会各界不断地提高环境保护意识，从而对环境监测技术提出了更高的要求。因此，分析总 结当前环境监测技术的应用现状并在此基础上探讨其未来的发展趋势是十分必要的，具有很强的现实意义和重大的战略意义。

本文简要介绍了环境监测的内涵、作用及发展历史，总结分析了环境监测技术的应用现状并对其发展趋势进行了探讨，为今后环境监测工作的开展提供了更多的分析资料，促进环境监测技术的开发与完善，对实现人类的可持续发展具有重要的意义。环境监测概述

2.1 环境监测的内涵及作用

环境监测(Environmental Monitoring)是环境科学和环境工程的重要组成部分，是在环境分析的基础上发展起来的一门学科。它是指运用各种分析、测试手段，对影响环境质量因素的代表值进行测定，确定环境质量(或污染程度)及其变化趋势，从而为开展环境工作提供服务的活动。

环境监测的目的是运用现代科学方法，对人类赖以生存的环境质量进行定量描述，用监测数据来表示环境质量受损程度，准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划提供科学依据，进而保护人类正常生存与发展。具体有以下几个方面[1]：对污染物及其浓度(强度)作时间和空间方面的追踪，掌握污染物的来源、扩散、迁移、反应、转化，了解污染物对环境质量的影响程度，并在此基础上对环境污染作出预测、预报和预防；了解和评价环境质量的过去、现在和将来，掌握其变化规律；收集环境背景数据、积累长期监测资料，为制订和修订各类环境标准、实施总量控制、目标管理提供依据；实施准确可靠的污染监测，为环境执法部门提供执法依据；在深入广泛开展环境监测的同时，结合环境状况的改变和监测理论及技术的发展，不断改革和更新监测方法与手段，为实现环境保护和可持续发展提供可靠的技术保障。

环境监测在人类防治环境污染，解决现存的或潜在的环境问题，改善生活环境和生态环境，协调人类和环境的关系，最终实现人类的可持续发展的活动中，起着举足轻重的作用。

环境监测的对象大致分为以下两种：一种是自然环境，包括水源、大气、土 壤等；另一种是人文环境，包括固体废弃物、环境生物、噪音、放射性物质等。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。

2.2 环境监测的发展历史

20世纪50年代，针对发达国家不断发生的化学毒物造成的严重环境污染事故，对环境样品进行化学分析以确定其组成和含量的环境分析便成为这个阶段环境监测的主要特征。自20世纪60年代末开始，环境监测逐渐引入物理的、生物的手段，这一时期的监测工作以对污染源的监督性监测为主要特征。自20世纪70年代中期以来，发达国家把环境监测焦点从对污染源监控转移到环境质量监控上来，使环境监测范围发展到面源污染及区域性环境质量方面。20世纪80年代初，发达国家相继建立了自动连续监测系统和宏观生态监测系统，并借助地理信息系统技术、遥感技术和全球卫星定位系统技术，连续观察空气、水体污染状况变化及生态环境变化，预测预报未来环境质量，扩大了环境监测范围，提高了监测数据的获取、处理、传输、应用的能力，为环境监测动态监控区域环境质量乃至全球生态环境质量提供了强有力的技术保障，极大促进了环境监测的现代化发展，实现了监测的实时性、连续性和完整性。

我国环境监测起步较晚，经过30多年的发展，现已发展到物理监测、生物监测、生态监测、遥感、卫星监测，从间断性监测逐步过渡到自动连续监测。监测范围从一个断面发展到一个城市、一个区域乃至全国。一个以环境分析为基础，以物理测定为主导，以生物监测、生态监测为补充的环境监测技术体系已初步形成[2]。环境监测技术的应用现状

3S技术、生物技术、信息技术、物理化学科学等现代化监测技术已被广泛应用于大气环境监测、水资源调查评价等监测工作。3.1 3S技术在环境监测中的应用

3S技术是以遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)为基础，将这三种独立技术与其他高新技术有机地构成一个整体而形成的一项新的综合技术，它集信息的获取、处理和应用于一身，凸显信息获取与处理的高速、实时与应用中的高精产度、可定量化等方面的优点[3]。3.1.1 3S技术在水资源管理中的应用

当前国内外3S的技术在水资源的调查与评价上的应用是非常广泛的。其主要应用在流域水文模拟、水资源评价、生态环境变迁分析、生态耗水变迁分析、监测水体沼泽、监测水体富营养化等等[4]。在水质遥感监测方面，近几年来，对构成水的质量的一些要素进行定量监测的研究有了一定的进步，这些要素包括浑浊度、总悬移质泥沙含量、pH值、总含氮量等等。

卫星遥感监测技术已经广泛应用于海洋环境监测，并取得良好成效。一般陆地卫星的多光谱扫描仪是用于沿海悬浮泥沙含量和其扩散状态的监测；用于工业排污与生活污水的监测。在1972—1977年间出现了3次大范围海上溢油问题，采用海洋水色成像仪与沿岸带水色扫描仪用于悬浮物浓度或者海域叶绿素的分析，实现全天24小时的海洋油污实时监测，具体监测溢油的分布范围、油膜厚度、移动扩散状况和溢油量等。3.1.2 3S技术在湿地研究中的应用

(1)3S技术在湿地资源动态变化监测中的应用。

运用多时相、多平台的遥感动态变化监测技术及时获取湿地的动态信息，通过地理信息系统技术的空间分析功能和数据管理功能对遥感技术获取的湿地信息进行实时更新，可以获得湿地的动态变化情况[5]。

(2)3S技术在湿地制图中的应用。

迄今，中国、加拿大和爱沙尼亚等国已经出版了国家沼泽湿地图。中国运用3S技术还编制了不同比例尺的湿地景观生态图[6]；完成了黄河三角洲1：5万和1：10万地图的编制[7]等。3.1.3 3S技术在土壤环境监测中的应用

过土壤波谱分析，应用高光谱遥感数据能较好地探测土壤表层或浅表层的性状，并且结合相应的野外采样测量或实地观察建立起各种不同类型的分析模型，对土壤机械组成、酸碱度、水、养分含量、矿物质等参量、土肥状况等实现定量观测[8]。自2003年起，中国科学院在高光谱遥感技术的支持下对青藏高原地区2003—2010年表层土壤水分进行了成功反演[9]，从而为脆弱生态区土壤环境的监测奠定了基础。

为了保护土壤，防止土壤侵蚀面积不断扩大，美国农业部自然资源保护局运用3S技术开展全国土壤资源调查，并且进行小流域调查与制图。在此基础上，美国国家土壤侵蚀研究实验室建立了诸如土壤侵蚀方程、评价土壤侵蚀模型、水蚀预报模型、风蚀预报系统等[10]，从而为各种情况下土壤侵蚀预测和评价提供技术和方法支持。

此外，在草地、森林等生态系统相关领域的环境监测中，3S技术都在发挥着重要的作用。

3.2 生物技术在环境监测中的应用

随着生物技术的迅猛发展，以现代生物技术为代表的高新技术在环境科学中得到了越来越广泛的应用。现代生物技术是以DNA重组技术的建立为标志的多学科交叉的新兴综合性技术体系，它以分子生物学、细胞生物学、微生物学、遗传学等学科为支撑，与化学、化工、计算机、微电子和环境工程等学科紧密结合和相互渗透，极大地丰富了各学科的内涵，推动了科学理论和应用技术的发展。

现代生物技术正被利用或嫁接到环境监测领域，构成了现代生物监测技术。目前，在环境监测领域，应用比较广泛的有生物大分子标记物检测技术和PCR(多聚酶链式反应)技术，此外，当今研究和应用比较广泛的生物技术还有单细胞凝胶电泳、生物传感器、酶联免疫技术等。3.2.1 生物大分子标记物检测技术

生物大分子标记物监测技术可以在分子水平阐述分子适应等生态问题的机制，具有预警性和广泛实用性的特点，有助于更好地揭示生物与环境之间的相互作用机制，为污染环境的生物修复提供理论依据。主要的生物大分子标记物及其检测技术有核酸分子损伤检测技术、报告基因标记技术、DNA芯片技术、酶分子标记物检测、金属硫蛋白的检测、抗氧化剂防御系统的检测等。3.2.2 PCR技术

多聚酶链式反应(简称PCR)技术是在体外合成特异性DNA片段的方法，其原理类似于生物体内DNA的复制。通过选择生物的一段特异性基因进行体外扩增，再由凝胶电泳等DNA分析技术确定其种类及含量。近年来，依据PCR分析突变的相关技术进展很快，主要有[3]：寡核苷酸探针杂交；DNA直接测序；限制性内切酶图谱；变性梯度凝胶电泳等。

作为最现代的生物技术之一的PCR技术，具有快速、灵敏、准确、简便、特异性强的特点，可以针对某种或某几种致病微生物作出检测判断，因此在水环境微生物检测中应用越来越广泛。

Tay等[11]利用特异性16S rDNA 引物扩增两种甲苯降解菌。荧光定量PCR 结果显示：自养黄色杆菌和分枝杆菌在甲苯污染地区的数量比非污染地区的高，这与先前调查结果一致。但自养黄色杆菌只在污染地区夏季有相对短暂的繁盛，而分枝杆菌超过5个月时数量仍很高，表明了分枝杆菌在甲苯降解方面比想象的更为重要[12]。

Cummings等[13]通过荧光定量 PCR 技术监测了沿湖泊重金属污染浓度梯度中还原铁离子泥土杆菌家族的丰度与分布。结果表明其分布相对均匀，泥土杆菌家族的分布不受重金属离子浓度的影响。

何闪英等[14]为建立快速、准确鉴定和定量检测赤潮生物的方法，以圆海链藻为例，以其中18S rDNA序列为寻找种特异性引物的靶区域，通过分析 18S rDNA 序列，设计出适合用于荧光定量PCR的引物与探针，并通过常规PCR验证确定其特异性，进而以圆海链藻荧光定量PCR的引物和探针，建立了定量检测圆海链藻的实时荧光定量PCR检测方法。与传统的显微镜计数方法比较，两 者所获结果无显著性差异，证明了本方法的可行性，从而为我国沿海水域赤潮问题的研究提供了良好的技术检测途径。

变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术在微生物群落多样性和种群动态监测中得到广泛使用[15]。赵兴青[16]等从玄武湖、莫愁湖和太湖沉积物中直接提取微生物总 DNA，然后通过 DGGE技术指纹图谱来分析湖泊表层沉积物中微生物群落结构的差异性，结合条带回收、扩增、序列测定，从而了解不同湖泊和相同湖泊不同位点的微生物群落结构的多样性。3.2.3 其他生物技术

单细胞凝胶电泳(SCGE)，即彗星试验是一种通过检测DNA链损伤来判别遗传毒性的技术。环境中的遗传毒物浓度一般很低，而彗星试验检测低浓度遗传毒物具有高度灵敏性，所研究的细胞不需要处于有丝分裂期。同时，这种技术只需要少量细胞[17]。Mirjana Pavlica等[18]用暴露在五氯苯酚(PCP)中的淡水蚌类血细胞进行彗星试验，观察血细胞中DNA损伤程度。在进行实验室实验和原位实验后，发现高浓度的 PCP(80g/L)会引起血细胞中DNA断裂，表明用彗星试验检测DNA损伤能够监测水体中的PCP污染。

生物传感器[19]是将生物学、化学和物理学融为一体的一种新装置，可以根据生物的酶、亚细胞器以及细胞或组织对污染的反应，将其转换为电信号，通过放大系统显示，再用计算机系统处理检测信号，实现自动化监测。目前，这种生物传感器技术可以对水质的BOD进行快速监测。

3.3 信息技术在环境监测中的应用

随着计算机、网络等现代信息技术在各领域应用的不断深入，信息技术已经被广泛应用于环境监测中。3.3.1 无线传感器网络技术

环境监测应用中无线传感器网络属于层次型的异构网络结构，最底层为部署在实际监测环境中的传感器节点。向上层依次为传输网络、基站，最终连接到网络。通过该技术能够将监测的数据传送到数据处理中心，监护人员(或用户)可以 通过任意一台连入网络的终端访问数据中心，或者向基站发出命令。

许妍等[20]研究的基于无线传感器网络技术的农田灌溉系统可实现对农田土壤的湿度、温度等参数的在线监测和实时控制，从而提高了农业生产效率。3.3.2 PLC技术

可编程逻辑控制器(PLC)是集自动化技术、计算机技术和通信技术于一体的新一代工业控制装置，在结构上对耐热、防尘、防潮、抗震等都有精确考虑，在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施，非常适用于条件恶劣的户外及工业现场[21]。此外，可以用于雨水的远程监测，对于农业生产及防洪抗旱有着积极的意义，还可以对河水水位、流速、水质的测量实现远程监视。

3.4 物理化学科学在环境监测中的应用

近年来，由于高分子化学、分析化学、物理科学等科学的不断发展与完善，物理化学科学在环境监测中有了较为广泛的应用。3.4.1 动态膜压法监测技术

动态膜压法的理论基础是Gibss用热力学的方法推导出的吸附公式，该方法不需要对水样进行预处理，不同性质、不同浓度的有机成膜分子可以得到不同的动态膜压图谱，有效地将成膜分子的状态、结构及分子间的相互作用等反应出来。并且不需要添加任何化学试剂，无二次污染，外界干扰因素小，测定速度快，灵敏度高。用此法可对受污染水体以及其他未知天然水系的微表层进行研究[22]。3.4.2 DOAS技术

差分光学吸收光谱技术(DOAS)的工作原理是利用分子的窄带吸收光谱来辨别气体的成分，通过其吸收谱的强度推导被测气体的浓度，其理论基础是朗伯比尔定律。DOAS系统通过一系列优化的数据处理流程和环节，可以成功地监测大气中多种气体成分的浓度。此外，物理化学方法如电感耦合等离子体质谱(ICP—MS)法、激光熔蚀法(LA)、氢化物发生法(HG)、偏振能量色散X射线荧光光谱法等在土壤样品分析，尤其是痕量元素的测定及分析中得到较广泛的应用[23]。环境监测技术的发展趋势

环境监测技术经过几十年的发展，在实践中发挥着重要的作用。随着社会的发展，环境监测技术也在进一步的发展，从目前环境监测技术的发展来看，未来的发展趋势主要表现在以下几方面。

4.1 以有机污染物作为在线监测的主要目标

通过对大量的研究数据和结果的分析可以了解到，目前有机污染物的污染十分严峻，而且这些有机污染物都有毒有害。因此，对有机污染物进行监测已经成了当前的一项重要任务。所以，今后需要适时的、全面的、系统的开展有机污染物的监测工作，及时有效地将环境中的有机污染物监测出来。

4.2 扩展监控介质范围，对有毒有害物质进行全面监控

多环芳烃类、多氯联苯类以及某些重金属有毒污染物会在一定的外界条件影响下，在不同的环境介质如大气、水、沉积物中迁移、转化和积累，因此，需要对多种环境介质进行监控，实现对有毒有害物质的全面监测，保证人类健康和环境安全。

4.3 运用痕量分析，提高监测分析精度

环境中的许多有毒有害物质，尽管其浓度很低，但是会对人体造成巨大的伤害。因此，有必要发展和使用痕量和超痕量分析技术，进一步提高监测的精度，全面掌握受污染的状况，以便采取有效措施，预防和控制污染物对人体和环境的危害。4.4 监测分析器小型化，现场快速分析技术得到普及

在环境管理的实践中，往往需要对一些污染事故的现场进行监测，包括污染物排放源和现场污染情况等，这就需要对污染进行定性和分析，及时分析出某种污染物的类别、构成或浓度，因此，有必要发展和使用现场快速分析技术，以便能够更加有效的对现场污染进行监测，而监测仪器的小型化也为其提供了物质保障。

4.5 实验室管理系统将得到广泛应用

使用实验室管理系统(LIMS)，能够进一步提高实验室的管理水平，提高实验室采集数据和分析数据的自动化程度，减少人为因素的干预，进一步确保数据的原始性和准确性。从而达到降低成本，规范数据分析的目的，促进数据分析工作的流程化。还可以加深管理人员对实验室基本情况的认识和了解，及时发现不符合规定的管理行为，并积极采取措施加以改进，从而规范实验流程，提高数据的可靠性，降低实验室的运行成本，提高工作效率。小结

环境监测技术能够为环境保护提供科学合理的依据，对防治环境污染，加强环境保护有着重要的现实意义。环境监测技术的发展不是一朝一夕的事情，需要一代人甚至几代人的不断努力。只有了解环境监测技术的现状，坚持不懈地完善环境监测技术，才能保证环境监测的可靠性。在今后的工作实践中，我们需要重视环境监测技术的运用，加大资金投入，进一步规范环境监测的各项工作，提升监测技术、更新监测设备、提高监测人员的综合素质，建立健全完善的环境监测体系，推动环境监测工作的进一步发展，从而实现人类的可持续发展。参考文献

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第四篇：机床行业应用

行业应用

汽车行业

典型应用

变速器盖

变速器盖为薄壁铝件,壁厚为5-10mm，加工极易变形；工件平面度要求0.05，两面平行度0.05，孔径公差0.03。

加工特点：

变速器盖为薄壁铝件,壁厚为5-10mm，加工极易变形；工件平面度要求0.05，两面平行度0.05，孔径公差0.03。

推荐机型：

VM1103S立式加工中心

设备基本要求：

1.具有高可靠性、高效率； 2.主轴高转速，快速加工； 3.配液压夹具；

4.排屑、排水易处理

加工工艺流程

OP10：以底面三点及两弹性椎销定位，加工上面相关工序

OP20：以OP10已加工的一面两销定位，加工面上相关工序。

化油器

化油器壳体为多面阀体类零件，薄壁铝件，形状较复杂，加工表面粗糙度要求0.4，内孔精度要求高。

加工工艺流程

加工特点： 推荐机型：

化油器壳体为多面阀体类零件，薄壁铝VM903S立式加工中心 件，形状较复杂，加工表面粗糙度要求 0.4，内孔精度要求高。设备基本要求：

1.具有高可靠性、高效率； 2.主轴具备中心出水； 3.配液压夹具；

前桥壳体

OP10 采用四轴及尾架，一序加工四个面相关内容，经滚压工步后，￠26内孔公

差可以达到0.01，表面粗糙度达到0.1 OP20 采用一面两销定位，转角缸压紧工件，加工另一平面相关内容

前桥壳体主要特点是加工面较多，翻转工件比较困难，切削余量大，加工精度要求高，垂直度0.025 位置度0.025。在立加上用分度盘加液压夹具一次装夹，转动三次完成加工。

加工特点： 推荐机型： 加工工艺流程

前桥壳体主要特点是加工面较多，翻转工件VM1506H立式加工中心

通过四轴旋转三次，一序加工完成比较困难，切削余量大，加工精度要求高，所需加工内容。垂直度0.025 位置度0.025。在立加上用分设备基本要求：

度盘加液压夹具一次装夹，转动三次完成加1.具有高可靠性、高效率； 工。2.布局合理先进，机床刚性好；

3.排屑、排水易处理；

4.BT50主轴，大功率主轴电机。

汽车铝轮毂加工

轮毂回转直径大，壁薄，表面粗糙度要求高，对加工设备的刚性以及防护的严密性要求非常高。

加工特点： 推荐机型： 推荐机型： 轮毂回转直径大，壁薄，表面粗糙度要求高，NL633HW卧式数控车床 VM1103H立式加工中心 对加工设备的刚性以及防护的严密性要求非

常高。设备基本要求： 设备基本要求：

1.特殊的轮毂专用卡盘；

1.具有高可靠性、高效率； 2.高速切削，大功率主轴电机； 2.主轴具备中心出水； 3.防护严密性要求高； 3.配液压夹具。4.特殊的加工刀具和刀座； 5.专用机床不需要配置尾架。

汽车转向节

转向节切削余量大，孔距跨度长，相关孔位同轴要求比较高，表面光洁度要求严，对设备的刚性及内孔排屑功能要求比较高。

加工特点： 推荐机型： 加工工艺流程

转向节切削余量大，孔距跨度长，相关孔 VM1204H/VM1304H立式加工中心

OP10装夹方式 以底面、圆柱销、角位同轴要求比较高，表面光洁度要求严，对设备的刚性及内孔排屑功能要求比较高。

设备基本要求： 向定位，压工件上两点。1.专用手动或液压夹具；

OP20装夹方式 以底面、圆柱销、角2.配置四轴旋转台；

3.高速切削，大功率主轴电机； 向定位，压工件上两点。4.机床具备中心出水功能； 5.防护严密性要求高。

挺杆体

挺杆体是发动机中的一个重要零件，材料为15Cr，材料硬度较高，加工精度要求高。

凸轮轴

凸轮轴材料一般为合金锻件或HT450，经渗碳、淬火热处理后，硬度值可达229-302HB,加工精度要求很高，一般要经过磨削至成品。

概述

汽车工业已成为我国经济发展中的支柱产业，作为发展中国家我国面临的挑战更加严峻。汽车主要由发动机、变速箱、转向机构、底盘、刹车系统等组成。随着车型的不断更新，展现出上市时间短、产品更新快等要求，因此汽车的制造对质量和效率有极高的要求。

汽车零配件生产需要大量的数控机床以满足市场的需求，拥有稳定、可靠、高效的加工设备和成熟的工艺，已是汽车制造业的成功关键。纽威数控装备的机床具备汽车制造业的高要求、高标准。尤其对于高集成度的零件加工，如发动机缸体等，可组成柔性生产线，更能体现出我司设备的高效、稳定、多功能等优点。

工程机械典型应用

链轨节

链轨节为35MnB锻造毛坯。毛坯外形不规则，装夹困难。U钻加工D32孔切削力大，对夹具要求高刚性。

加工特点：

链轨节为35MnB锻造毛坯。毛坯外形不规则，装夹困难。U钻加工D32孔切削力大，对夹具要求高刚性。

推荐机型：

VM1103H立式加工中心

特殊配置：

1.MRNC255数控分度盘； 2.DAT255强力尾座；

加工工艺流程

1.以工件侧边主定位夹紧，一次装夹两个工位，利用四轴旋转加工销孔及侧面螺纹孔，千分之一度的四轴转台可加工工件任意角度孔系，工件底部用辅助支撑缸可支撑U钻加工较大的切削力，两工位中间用涨紧器可

保证工件侧面贴近定位面，可保证夹具重复定位准确。

2.辅助支撑缸接触工件力2-3KG,支撑力可达到500KG。

3.涨紧器适合空间较小的夹紧场合。

油缸主体 收缩

油缸主体毛坯为铝型材，为薄壁件，采用夹套夹紧；内孔400MM圆柱度0.018，深孔镗削采用减震刀杆+加固镗刀座。

加工特点：

油缸主体毛坯为铝型材，为薄壁件，采用夹套夹紧；内孔400MM圆柱度0.018，深孔镗削采用减震刀杆+加固镗刀座。

推荐机型： 加工工艺流程 NL324H卧式数控车床

一次装夹加工工件内孔及孔口螺

纹、孔口22度倒角。设备介绍：

NL324H型数控卧式车床是双坐标两轴联

动、半闭环数控机床。本机床机、电、液一体式布局，采用全封闭防护罩，拉门向左开，操纵台位于右端固定防护罩上，符合人体工学的摆动式设计，使操作更加方便。

支重轮 收缩

支重轮支撑着挖掘机与推土机的重量，让履带沿着轮子前进。一般为45钢、40Mn2等材料，主要工艺铸造或锻造，机械加工，然后进行热处理，轮子表面淬火后的硬度要达到HRC38左右，以增加轮子表面的耐磨性。

加工特点： 推荐机型： 加工工艺流程

支重轮支撑着挖掘机与推土机的重量，让履NL503H卧式数控车床

OP10 三爪卡盘定位夹紧加工右端带沿着轮子前进。一般为45钢、40Mn2等材

面及内孔； 料，主要工艺铸造或锻造，机械加工，然后设备基本要求：

进行热处理，轮子表面淬火后的硬度要达到1.同轴要求高，涨套自定心夹紧；

HRC38左右，以增加轮子表面的耐磨性。2.强力切削，高刚性床身、床鞍； OP20 弹性涨套定位夹紧加工右端

3.支重轮材质：45钢、40Mn2等，面及内孔 硬度高，配置高刚性主轴； 4.深孔镗削，高刚性镗刀杆； 5.机床不需要配置尾架刀杆

差速器壳体 收缩

差速器壳体材料为QT400-18/QT450-10。左、右差速器壳体合体后加工，保证两轴承肩外圆同轴度0.02。

加工特点： 推荐机型：

差速器壳体材料为NL504SA卧式数控车床 QT400-18/QT450-10。左、右差速器壳

体合体后加工，保证两轴承肩外圆同设备介绍： 轴度0.02。

NL504SA数控车床采用卧式整体斜床身结

构、矩形贴塑滑动导轨，动态特性好，刚性强，排屑性能好，操作方便，外观宜人，是一款性价比优良的机床，可以广泛应用于各行业。

概述

我国工程机械行业经过长久的稳步发展，其规模效益已成为国内机械行业中的排头兵和生力军。工程机械按功能划分主要有挖掘机械、铲土运输机械、起重机械、筑路机械、农用机械等。被广泛的应用于建设、铁路、公路、港口码头、农田水利、电力、矿山等领域。

工程机械制造业需要大量的中小型数控机床，纽威数控装备的机床具有品种齐全、整体造型美观、刚性强、稳定可靠、速度快等优点。为满足有一定特殊要求零部件的加工，纽威可根据需求增加更多的自定义更能、有效的提高机床的利用率及效率。

模具行业典型应用

轮胎模

超大型轮胎模形状较复杂,加工余量大，加工精度要求高，需要采用多块分开加工，最终拼合而成，直径可达2M-6M。

加工特点： 推荐机型： 超大型轮胎模形状较复杂,加工余量大，加工PM1220H龙门加工中心 精度要求高，需要采用多块分开加工，最终

设备基本要求： 拼合而成，直径可达2M-6M。

1.具有高可靠性、高效率、高精度； 2.BT50主轴，大功率主轴电机； 3.配专用夹具。

概述

模具是制造业中不可或缺的工艺装备，主要由注射模、冲压模、压铸模、锻压模组成。现代模具结构越来越复杂，产品更新换代速度不断的在加快，因此只有大量的添置数控装备才能满足制造要求。

高速、高精是对模具加工机床的最基本的要求。纽威数控装备的机床设计合理，高精度、高效率、高柔性等。可提供多规格的硬轨立式加工中心用于曲面加工，该设备具有抗震、平稳等优点。卧式加工中心可适合大型的模具加工，同时具有四轴联动功能，非常适合斜孔、滑块等部位的加工。

军工行业典型应用

叶轮加工 收缩 叶轮形状复杂，对尺寸，形状，位置，粗糙度（叶片表面高于0.8）等要求较高，特别是对叶片的表面光顺性要求非常严格。

加工特点： 推荐机型： 加工工艺流程

叶轮形状复杂，对尺寸，形状，位置，VM903系列立式加工中心

1、CAM软件：基于特征的加工技术，粗糙度（叶片表面高于0.8）等要求

拾取叶轮模型的各个空间特征，自动较高，特别是对叶片的表面光顺性要设备基本要求：

生成相应的加工程序。

求非常严格。纽威性能优越的VM903系列立式加工中

心，配置进口五轴分度盘和海德汉五轴

五联动系统及一些特殊附件后完全满足

2、五轴分度盘：采用整体球刀加工叶轮的加工要求，提供从粗加工到精加叶片表面。工的一站式服务。

核电控制器箱体 收缩

核电用控制器箱体。材质为铸铝，结构复杂，壁薄（5mm左右），加工精度要求高（孔为H7级）。

概述

军工行业是一个巨大的产业，它的发展并不总是与宏观经济成正相关，我国军工行业的发展一直坚持核心性武器装备的自主创新。军工行业主要涉及核、航天、航空、船舶、兵器、军工电子等领域。典型的产品有飞机、导弹、导航设备、通信设备、光电设备等。

先进的武器装备需要先进的加工制造能力。纽威数控装备的机床精度高、稳定性强、寿命长可成为军工产品制造的顶尖利器。高性能的卧式加工中心和龙门加工中心，具有扭矩大、刚性强等特点，可一次装夹完成多个工序的加工

航空航天典型应用

典型飞机机身零件

飞机制造中需要用机床加工的典型零件，主要有飞机机身结构件和发动机的关键零件两部分。

加工特点： 推荐机型：

飞机机身结构件： PM系列龙门加工中心 飞机机身结构件的典型零件有梁、筋、肋板、框、壁板、接头、滑轨等类件。且以扁平件、细长件、多腔件和超薄壁隔框结构件为主。毛坯为板材、锻件和铝合金挤压型材。材料利用率仅为5％-10％左右，原材料去除量大。目前，国内飞机零件，90％以上为铝合金及钛合金件，少量为不锈钢。这些零件都是薄壁结构，形状复杂，外形变斜角变化大，外形多为双曲面，要求成形精确。

典型发动机零件

飞机制造中需要用机床加工的典型零件，主要有飞机机身结构件和发动机的关键零件两部分。

加工特点：

飞机发动机关键零部件：飞机发动机的关键件有机匣、各类叶片和整体叶盘，其结构特点如下：（1）、零件的轮廓尺寸越来越大。如有的梁类零件的长度已达到13m。（2）、零件的变斜角角度变化大，超薄壁等。最薄处

尺寸只有0.76mm左右，所以，加工工艺刚性差。（3）、零件的结构越来越复杂，很多零件采用整体结构。（4）、零件的尺寸精度和表面质量要求越来越高，如有些零件加工后出现的毛刺等缺陷，不允许用人工去除。

概述

航空航天行业主要由航空器和航天器组成。直升机、旋翼机、火箭、航天飞机、行星探测器等是航天航空行业中典型的飞行器。与我们的生活密切相关的是飞机，它是航空运输生产的主要载体。

航空航天行业的零部件种类繁多，结构复杂，材料多样，性能各异，因此需要精密、稳定、多功能的数控设备。纽威数控装备的机床具有品种齐全、整体造型美观、柔性高、系统稳定、精度高、扭矩大、可多轴联动等特点。为进一步的提高客户产品的加工品质，我们可根据客户要求提供在线检测等更多的自定义功能。

船舶制造业典型应用

缸体加工

缸体的加工需要大扭矩、高刚性、稳定的设备完成加工。纽威动柱式龙门具备加工该工件的能力。还具备加工范围

广、切除效率高、进给精度好、全闭环控制、整机造型美观，环保宜人等特点。

加工特点： 推荐机型： 加工工艺流程

缸体的加工需要大扭矩、高刚性、稳定的PM系列动柱式龙门

OP10 底面加工； 设备完成加工。纽威动柱式龙门具备加工

该工件的能力。还具备加工范围广、切除设备基本要求：

OP20 利用万能直角头完成侧面的效率高、进给精度好、全闭环控制、整机特殊配置：进口万能头；

造型美观，环保宜人等特点。船舶柴油机的缸体加工需要大扭矩、铣削、钻削、镗削等加工

高刚性、高稳定性、大行程、能配备万能直角头的机床。

固定架加工 收缩

固定架主要加工底面、两端面和镗孔。设备要具有精度高、稳定性高、刚性高等特点。能够有效的提高产品的加工精度和高效的实现大批量生产。

概述

中国船舶制造业是以渤海湾、长江口、珠江口为核心。由多品种的小批量生产和综合性的总装配生产组成。解决关键零部件加工制造是我国船舶制造业发展的基本要求。船舶制造业的加工的零部件通常较大。纽威数控装备的大型数控设备有更高的主轴扭矩、更大的机床刚性，可提供可靠、高效的切削性能。动柱式龙门加工中心占地面积小、行程大、扭矩大，非常适合机座、机架等特大型部件的加工。

电子行业典型应用

笔记本电脑外壳加工 收缩

笔记本电脑外壳毛坯为铝薄壁件，工件加工易变性，加工机床进给要求高速 快进给加工。

加工特点：

笔记本电脑外壳毛坯为铝薄壁件，工件加工易变性，加工机床进给要求高速 快进给加工。

推荐机型： 加工工艺流程 VM702H立式加工中心

OP10工装：外形浮动销定位加工正

面相关内容。设备基本要求：

换刀时间（刀对刀）1.7S

OP20工装上序加工完成的两销孔三轴快移速度可达48/48/40

定位。主轴最高转速10000转

整机通过计算机优化设计，保证整体刚性和结构紧凑。各铸件通过有限元分析、优化内部结构，使其达到，受力最佳状态布局合理先进，机床刚性好排屑、排水易处理操作方便、人机交互性强。

电路板加工 收缩

电路板一般产品比较小,小螺纹很多，要求加工数控机床能高速攻丝 快速移动

手机外壳加工 收缩

手机外壳一般材料为铝件，一般加工要求铣两面 打孔 攻丝 工件加工一般都采用高速加工

概述

随着电子信息产业的快速发展，电子行业对生产设备的需求量十分巨大。其中主要有集成电路制造设备、电子元器件制造设备、SMT元件生产贴装设备、PCB印刷电路技术设备、电子模具、电子专用工具、电动工具器材等。电子行业所需求的数控设备基本用来小型零件的加工。纽威数控装备的小型立加、车床整体造型紧凑美观，具有极高的稳定性和高速的特征。如排刀结构的全功能车床和高速直联主轴的立式钻铣中心等，可满足绝大部分电子行业中的机械加工。

阀门行业典型应用

球阀球体 收缩

专利设计，工件垂直安装，最大限度降低球体的装夹变形，保证球的圆度。

工件介绍：

工件名称：16寸球体 工件材料：段钢 加工余量：0.3MM 加工部位：精磨球体 加工时间：38MI

推荐机型：SMG数控球面磨床

加工特点：

专利设计，工件垂直安装，最大限度降低球

体的装夹变形，保证球的圆度。

采用进口大功率，高精度磨床主轴单元及精密数控回转工作台，保证整机高精度。标配吸雾装置，最大限度保护环境

套管四通 收缩

工件介绍： 工件名称：套管四通 245X178CH3 5J工件材料： 4130 加工余量： 4MM 加工时间：50min

工序①② 推荐机型：NL1005H数控卧式车床

加工工艺流程

加工描述：卡盘夹紧工件加工大端面，槽，内孔等； 选用刀具：

T01：外圆车刀DCLNL3232P16

T02：自制镗杆+外圆车刀DCLNR3232P16 T03：端面槽刀RF123H13-2525B-220BM T04：自制镗杆+外圆车刀RF123J13-2525BM 加工时间：40min

工件介绍：

工件名称：套管四通 245X178CH3 5J工件材料： 4130 加工余量： 4MM 加工时间：50min

工件介绍： 工件名称：套管四通 245X178CH3 5J工件材料： 4130 加工余量： 4MM

加工时间：50min

工序③

推荐机型HM634TP卧式加工中心

工序④ 推荐机型：VM1706H立式加工中心

加工工艺流程 加工特点：

高刚性整体结构床身，满足重切要求 进口主轴单元，满足高转速，大扭矩的需求

可配置平旋盘，实现车削功能 选用刀具：

T01：面铣刀 R390-100Q32-17M T02：1-1/2LP螺纹底孔钻 ………

加工时间：90min

加工描述：以内孔定位，压紧后加工侧面相关部位

加工工艺流程

加工描述：夹具夹紧工件，加工大小 端面等相关部位 选用刀具：

T01：加工小端面孔，钻头880-D5100L40-03 T02：倒角钻

闸阀阀体

工件介绍： 工件名称：阀体，2-1/16’API6A闸阀

5J工件材料：A487 4C 加工步骤：车序① 车序② 钻铣序

加工余量： 4MM

加工时间：30min

车序① 推荐机型：NL634SZ数控卧式车床加工时间：16min

加工工艺流程

加工特点：选用通用夹具,使换线更快捷 加工描述：夹紧工件，车两端法兰； 选用刀具：

T01：外圆车刀DCLNR2525M12+刀片CNMG120408-PR4215 T02：端面车刀RF123H13-2525B-132BM+刀片N123H2-0400-TM4255

T03：内孔镗刀A50U-DCLNL16+刀片CNMG160608-PM4225

T04：特殊镗刀（通道孔，座圈孔加工）

工件介绍： 工件名称：阀体，2-1/16’API6A闸阀

5J工件材料：A487 4C 加工步骤：车序① 车序② 钻铣序 加工余量： 4MM 加工时间：30min

工件介绍： 工件名称：阀体，2-1/16’API6A闸阀

车序② 推荐机型：NL634SZ数控卧式车床

钻铣序 推荐机型：VM905T立式加工中心

加工工艺流程

加工描述：夹具夹紧工件，车中头； 选用刀具：

T01：外圆车刀DCLNR2525M12+刀片CNMG120408-PR4215

T02：内镗刀A50U-DCNLR16+刀片CNMG160608-PM4225 加工节拍：10MIN

加工工艺流程

加工特点：采用专用夹具，使产品加工更稳定；

5J工件材料：A487 4C 加工步骤：车序① 车序② 钻铣序 加工余量： 4MM 加工时间：30min

加工描述：夹紧法兰，加工两端法兰孔及中头钻孔攻丝； 选用刀具：

T01：可转位刀片钻头880-D3200L40-03 T02：倒角钻 T03：螺纹刀

加工节拍：25MIN

锻钢阀阀体 收缩

推荐机型：

FMS-001 小零件加工自动线 NL502SA+VM903H

设备基本要求：

工序①NL502SA数控卧式车床 工序②NL903H立式加工中心

加工工艺流程 工序①

工件介绍：

工件名称： 3/4寸锻钢阀阀体 工件材料：A105 加工余量：单边3mm，孔中实

选用机床:VM903H

工艺描述:四轴配液压夹具，外形定位，加工三个面 加工节拍:4min

工序②

选用机床：NL502SA

工艺描述：非标翻转卡盘装夹，加工三个面

加工节拍: 4min

概述

阀门是石油化工、电站、管线、造船、核工业等国民经济各部门不可缺少的流体控制没备。主要用于工艺管道介质的切断、节流、调压和改变流向等。工业和民用工程中的通用阀门可分为：闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀、节流阀、安全阀、减压阀等。

依托纽威阀门近20年的工业阀门及石油设备制造经验积累，使纽威数控装备的机床可全方位的为客户提供更高的切削性能。大扭矩、高刚性是阀门及石油设备加工的基本要求。纽威数控装备的卧式加工中心可增设平旋盘，利用通用的刀具可完成复杂的车削加工。同时开发出了高效的龙门钻削加工中心，极大的提高了大型阀门的加工效率。多样稳定的数控设备，可为您更好的创造商机，有效的缩短加工时间，节约成本等。

第五篇：环境监测

第一章

1.环境监测的对象和目的？

对象：反映环境质量变化的各种自然因素；对人类活动与环境有影响的各种人为因素，对环境造成污染和危害的各种成分。

目的：①根据环境质量标准，评价环境质量。②根据污染特点、分布情况和环境条件，追踪寻找污染源、提供污染变化趋势，为实现监督管理、控制污染提供依据。

③收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控制、目标管理、预测预报环境质量提供数据。

④为保护人类健康、保护环境，合理使用自然资源、制定环境法规、标准、规划等服务。2.环境监测的主要内容和特点是什么？环境监测按监测目的可分为哪几类？

答：从环境监测的对象考虑，环境监测内容可以分为水和污水监测，大气和废气监测，噪声监测，土壤监测，固体废弃物监测，生物监测，生态监测，物理污染监测。

分类：按监测目的可分为监视性监测、特定目的性监测（包括污染事故监测，仲裁监测，考核验证监测，咨询服务监测）以及研究性监测。按监测介质或对象分类可分为水质监测、空气监测、土壤监测、固体废物监测、生物监测、噪声和振动监测、电磁辐射监测、放射性监测、热监测、光监测、卫生监测等。

3.我国目前环境监测分析方法分哪几类?

答：化学分析法，仪器分析法，生物技术法。4.环境污染的特点：时间分布性、空间分布性、环境污染与污染物含量（或污染因素强度）的关系、污染因素的综合效应、环境污染的社会评价。5.环境监测的特点：综合性：表现在监测手段、监测对象分析和监测数据分析的综合性；连续性：由于环境污染具有时间、空间分布性等特点，因此，只有坚持长期测定，才能从大量的数据中揭示其变化规律，预测其变化趋势，数据样本越多，预测的准确度就越高；追溯性：为使监测结果具有一定的准确度，并使数据具有可比性、代表性和完整性，需要有一个量值追溯体系予以监督。

6.地表水环境质量标准将地表水划分为5类。Ⅰ类：主要适用于源头水、国家自然保护区； Ⅱ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等； Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区； Ⅳ类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区； Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。

7.大气环境质量标准的3级划分及三类的能区？（P24）

一级标准：为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害影响的空气质量要求。

二级标准：为保护人群健康和城市、乡村的动植物，在长期和短期的情况下，不发生伤害的空气质量要求。

三级标准：为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动植物（敏感者除外）能正常生长的空气质量要求。

根据地区的地理、气候、生态、政治、经济和大气污染程度又划分三类地区。一类区：如国家规定的自然保护区、风景游览区、名胜古迹和疗养地等。

二类区：为城市规划中确定的居民区、商业交通居民混合区、文化区、名胜古迹和广大农村寨。三类区：为大气污染程度比较重的城镇和工业区以及城市交通枢纽、干线等。8.简述环境监测发展趋势。

低浓度多组分分析；实时在线监测技术；污染物状态形态分析；环境中间物分析；污染物环境行为分析。

9.环境监测的一般过程：现场调查，监测方案制定，优化布点，样品采集，运送保存，分析测试，数据处理，综合评价

第二章

1.水质监测的分析方法、原则。（P34）

原则：①大限度去除干扰物；②回收率高；③操作简便省时；④成本低，对人和环境无影响。方法：1．用于鉴定无机污染物的方法： ①原子吸收法，可测量多种微量、痕量金属元素；②分光光度法，可测定多种金属和非金属离子或化合物；③电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）法，用于各种水及底质、生物样品中的元素的同时测定；④电化学法；⑤离子色谱法；⑥化学分析法；⑦其他方法如化学法等。2．用于鉴定有机污染物的方法：

①气相色谱法（GC）和高效液相色谱法（HPLC）；②气象色谱－质谱法（GC-MS）；③其他方法，如分光光度法、化学法等。

2..如何制订水污染监测方案？以河宽 < 50m 的河流为例，说明如何布设监测断面和采样点？ 制定监测方案时须首先明确监测目的，然后在调查研究的基础上确定监测目的，布设监测网点，合理安排采样频率和采样时间，选定采样方法和分析测定技术，提出监测报告要求，制定质量控制和保证措施及实施计划。因为评价完整河流水系，所以监测断面需设置背景断面，对照断面，控制断面和削减断面。背景断面设在基本上未受人类活动影响的河段；对照断面设在河流进入城市或工业区以前的地方；控制断面设在排污区下游污水与河水基本混匀处；削减断面设在城市或工业区最后一个排污口下游1500m以外的河段上。

采样点的布设：因河宽小于50m，所以只设一条中泓重线，在垂线上，水深小于等于5m时，只在水下0.5m处设一个采样点，水深小于1m，在1/2水深处设采样点，水深5——10m，在水面下0.5m及河宽上0.5m设；水深大于10m，在水面下0.5m，水深1/2处及河底上0点处设采样点。3.水样在分析测定之前，为什么要进行预处理？预处理包括哪些内容？

答（1）原因：被污染的环境水样和废（污）水样所含组分复杂，多数污染组分含量低，存在形态各异，共存组分的干扰等，都会影响分析测定，故需预处理。

（2）内容：预处理包括悬浮物的去除、水样的消解、待测组分的浓缩和分离。4.监控断面和采样点的设计原则。（地面水）（p37）应在水质、水量发生变化及水体不同用途的功能的处设置监测断面。

①有大量废（污）水排入江河的主要居民区、工业区的上游和下游；

②湖泊、水库的主要出入口； ③饮用水源地；

④入海河流的河口处，较大支流汇合口与干流混合处；

⑤国际河流出入国境线出入口；

⑥监测断面应尽可能与水文测量断面一致。5.水质监测方案制定的步骤。（地面水，地下水）（P37）

①基础资料的收集（a水文、地质气象资料b工业布局等c水体状况d历年资料）②监测断面和采样点的设置（若地下水则为采样点的布设）

③采样时间和采样频率的确定 ④采样和监测技术的选择

⑤结果表达、质量保证及实施计划。6.水样预处理的原则和方法？（P51）

原则：①最大限度去除干扰物；②回收率高；③操作简便省时；④成本低，对人和环境无影响。方法：I．水样消解：当测定含有有机物水样中的无机元素时，需要进行消解处理。目的是破坏有机物，溶解悬浮性固体。水样消解的方法有湿式消解法和干式分解法（干灰化法）。

II．富集与分离：当水样中欲测组分含量低于方法的测定下限时，就必须进行富集或浓集，当有共存干扰组分时，就必须采取分离或掩蔽措施。常用的方法有过滤、气提、顶空、蒸馏、溶剂萃取、离子交换、吸附、共沉淀、层析等。

7.电感耦合等离子原子发射光谱法（ICP-AES）原理及优点？（p67）k 原理：获得能量的核外电子被激发至高能态十分不稳定，在极短时间（10-8s）便跃迁至基态或其他更低的能级上，同时释放出多余能量，这样的能量是以一定波长的电磁波形式辐射出去的。由于原子在被激发后其外层电子可有不同的跃迁，所以对于指定元素的原子产生一系列不同波长的特征元素线，这些谱线按一定顺序排列，并保持稳定的强度比，称为此元素的特征谱线。优点：灵敏度高、精密度高、基体干扰少、线性范围宽、可做多种元素同时分析。装置：电感耦合等离子体焰炬、进样器、分光器、控制和检测系统。

8.测镉的三种方法和原理（p73—p78）①原子吸收分光光度法 火焰原子吸收法原理：将含被测元素溶液通过原子系统喷成细雾，随载气进入火焰，并在火焰中解离成基态原子，当空心阴极灯辐射出待测元素特征波长光通过火焰时，因被火焰中待测元素的基态原子吸收而减弱，常用的火焰是空气-乙炔焰。

②双硫腙分光光度法：在强碱性介质中，镉离子与双硫腙反应，生成红色螯合物，于518nm处测其吸光度，用标准曲线法定量。③阳极溶出伏安法：

10简述原子吸收分光光度法的基本原理，并用方块图示意其测定流程。

将含待测元素的溶液通过原子化系统喷成细雾，随载气进入火焰，并在火焰中解离成基态原子，当空心阴极灯辐射出待测元素特征波长光通过火焰时，被其吸收，在一定条件下，特征波长光强的变化与火焰中待测元素基态原子的浓度有定量关系，从而与试样中待测元素的浓度C有定量关系。即：A = K’× C

流程：水样的预处理 → 配制标准溶液（试剂空白溶液）→ 调节仪器参数→ 试剂空白值的测定→ 水样的测定 → 读数 → 计算。

11.试比较分光光度法和原子吸收分光光度法的原理、仪器主要组成部分及测定对象的主要不同之处？

（1）分光光度法是建立在分子吸收光谱基础上的分析方法，吸收峰峰值波长处的吸光度与被测物质的浓度之间的关系符合朗伯—比尔定律这是定量分析的基础。

原子吸收光谱法也称原子吸收分光光度法，简称原子吸收法。在一定实验条件下，特征光强的变化与火焰中待测基态原子的浓度有定量关系，故只要测得吸光度，就可以求出样品溶液中待测元素的浓度。

（2）分光光度法使用的仪器称为分光光度计，基本组成有光源、分光系统、吸收池、检测器及放大装置以及指示、记录系统。

原子吸收光谱法使用的仪器为原子吸收分光光度计或原子吸收光谱仪，它由光源、原子化系统、分光系统及检测系统四个主要部分组成。

(3)用分光光度法监测时，往往将被测物质转化成有色物质；原子吸收光谱法将含有待测元素的样品溶液通过原子化系统喷成细雾，并在火焰中解离成基态原子。

(4)常用火焰是空气-乙炔火焰

12.怎样采集测定溶解氧的水样？说明电极法和碘量法测定溶解氧的原理。怎样消除干扰？（1）可用采样容器直接采集，水样需充满采样容器，宜在现场测定，方法有碘量法和氧电极法。（2）氧电极法利用产生的与氧浓度成正比的扩散电流来求出水样中的溶解氧。碘量法利用Na2S2O3滴定释放出的碘计算出溶解氧含量。（3）碘量法测定DO准确，简便；水中氧化性物质、还原性物质、亚硝酸盐、Fe³﹢等会干扰溶解氧的测定。氧电极法适用于地表水、地下水、生活污水、工业废水和盐水中DO的测定，不受色度。浊度等影响，快速简便，可用于现场和连续自动测定，但水中Cl、SO2、H2S、NH3、Br2、I2等会干扰测定。

13.简述水质监测分析方法选择原则。

答 选择原则应遵循：灵敏度和准确度能满足测定要求；方法成熟；抗干扰能力好；操作简便。14.我国污水综合排放标准中，排放的污染物按

其性质分为几类？每类各举三例，并说明各类在何处采样？

答本标准将排放的污染物按其性质分为二类。k 第一类污染物，指能在环境或动物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响者，含有此类有害污染物质的污水，不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体的功能类别，一律在车间或车间处理设施排出口取样，其最高答应排放浓度必须符合有关规定。包括总汞，烷基汞，总镉，总铬，六价铬，总砷，总铅，总镍，苯并芘，总铍，总银，总α放射性，总放射性β 第二类污染物，指其长远影响小于第一类的污染物质，在排污单位排出口取样，其最高答应排放浓度和部分行业最高答应排水定额必须符合有关规定。

15.怎样用分光光度法测定废水中的总铬? 在酸性溶液中，首先将水样中的三价铬用高锰酸钾氧化成六价铬，过量的高锰酸钾用亚硝酸钠分解，过量的亚硝酸钠用尿素分解，然后，加入二苯碳酰二肼显色剂，生成紫红色络合物，于540nm处进行分光光度测定。

在测定过程中，首先用铬标准溶液配制标准系列，将预处理后水样与标准系列于相同条件下在分光光度计上测定，用标准曲线法求出水样中总铬含量。

16.地表水监测断面和采样点的布设原则

（1）在对调查研究和对有关资料进行综合分析的基础上，根据水域尺度范围，考虑代表性，可控性及经济性等因素，确定监测断面类型和采样点数量，并不断优化，尽可能以最少的断面获取足够的代表性环境信息。

（2）有大量废水排入江河的主要居民区，工业区的上游和下游，支流与干流的汇合处，入海河流河口及受潮汐影响的河段，国际河流出入国境线的出入口，湖泊，水库出入口，应设置监测断面

（3）饮用水源地和流经主要风景游览区，自然保护区，与水质有关的地方病发病区，严重水土流失区及地球化学异常区的水域或河段，应设置监测断面

（4）监测断面的位置应避开死水区，回水区，排污口出，尽量选择河床稳定，水流平稳，水面宽阔，无浅滩的顺直河段（5）监测断面应尽可能地与水文测量断面一致，以便利用其水文资料

17.水污染监测方案：采样时间和频率工业废水企业自控监测频率应根据生产周期和生产特点确定 生活污水：城市管网污水，可在一年的丰水期，平水期，枯水期，从总排放口分别采集一次，等比例混合水样后确定，每次进行一昼夜，每四小时采样检测一次。

18.水样的运输和保存：冷藏或冷冻保存法，加入化学试剂保存法k

19.水样消解的要求;适用体系能使样品完全分解消解过程不得使待测组分因挥发型物质或沉淀造成损失消解过程不得引入待测组分或者其他干扰物质④适用高氯酸消解时不得向含有有机物质的热溶液中加入高氯酸⑤消解过程平稳升温不得过猛。

20.冷原子吸收光谱法：又叫测汞仪，水样经消解后，将各种形态的汞转化为二价汞，用氯化亚锡将二价汞还原为单质汞。利用汞易挥发的特点，在室温下通入空气或氮气将其载入冷原子吸收测汞仪，测量对其特征波长（253.7NM）的光的吸光度，与汞标准溶液的吸光度进行比较定量，在一定浓度范围内，吸光度与浓度成正比。要点：水样预处理，空白样品制备，绘制标准曲线，水样测定

21.冷原子吸收光谱法和冷原子荧光光谱法测定水样中的汞，在原理和仪器方面有何主要相同和不同之处？ 答：

（一）原理：相同之处：都是将水样中的汞离子还原成基态汞原子蒸汽，根据一定测量条件下光强与汞浓度成正比进行测定。

不同之处：冷原子吸收光谱法是测定253.75nm的特征紫外光在吸收池中被汞蒸汽吸收后的透光强度，进而确定汞浓度。冷原荧光光谱法则是测定吸收池中的汞原子吸收特征紫外光被激发后所发射的特征荧光光强，进而确定汞浓度。

（二）仪器：相同之处：两种方法所用的仪器结构基本类似。不同之处：冷原子吸收光谱法无激发池，光电倍增管与吸收池在一条直线上。冷原则荧光光谱法的测定仪器的光电倍增管必须在与吸收池垂直的方向上。

22.定量分析的方法：标准曲线法和标准加入法（只能消除基体效应的影响，不能消除背景吸收的影响）

23.石墨炉原子吸收光谱法与火焰原子吸收光谱法有何不同之处？两种方法各有和优缺点。答：石墨炉原子吸收光谱法：优点：①试样用量少，液体几微升，固体几mg②原子化效率100%③基态原子在停留时间长，约为10－1s故灵敏度高。缺点：精密度较差，操作也较复杂

火焰原子吸收光谱法：优点：准确度高（Er<1%）应用广泛，缺点：①雾化效率低（5～10%）故原子化效率也低；②基态原子在停留时间短(10－4s)，故灵敏度低，检出限高；③副反应较多，不仅使气态原子数目减少且会产生各种干扰效应。

24.采集水样注意事项:（1）测定悬浮物、pH、溶解氧、生化需氧量、油类、硫化物、余氯、放射性、微生物等项目需要单独采样，测定溶解氧、生化需氧量和有机污染物等项目的水样必须充满采样器，pH、电导率、溶解氧等项目宜在现场测定。另外，采样时还需要同步测定水文参数和气象参数。（2）采样时必须认真填写采样登记表，每个样品都应贴上标签（填写采样点编号、采样时间和日期、测定项目等）要塞紧瓶塞，必要时还要密封。

25.离子色普法的原理:分析阴离子时，分析柱填充低容量阴离子交换树脂，抑制柱填充强酸型阳离子交换树脂，洗提液用氢氧化钠稀释或碳酸钠_碳酸氢钠溶液。当将水样注入洗提液并流经分离柱时，基于不同阴离子对低容量阴离子交换树脂的亲和力不同而彼此分开，在不同时间随洗提液进入抑制柱，转换成高电导型酸，而洗提液被中和，转换为低电导的水或碳酸，使水样中的阴离子得以依次进去电导测量装置测定，根据电导峰的峰高，与混合标准溶液相应阴离子的峰高比较，即可求知水样中各阴离子的浓度。

26.氟离子选择电极法:某些高价阳离子及氢离子能与氟离子络合而干扰测定，在碱性溶液中，氢氧根离子浓度大于氟离子浓度的十分之一时也有干扰，常采用加入总离子强度缓冲剂的方法加以消除。它是一种含有强电解质、络合物、pH缓冲剂溶液，其作用是消除标准溶液与被测溶液的离子强度差异，使二者离子活度系数保持一致，络合干扰离子，使络合态的氟离子释放出来，缓冲pH的变化，保持溶液有合适的pH范围。27.采样记录的内容:被测污染物的名称和编号，采样地点和采样时间，采样流量和采样体积，采样时的温度、大气压和天气情况，采样仪器和所用吸收液，采样者、审核姓名。第三章

1.空气污染监测中采样站（点）布设方法（空气污染采样的分级方法）（P153）k

①功能区布点法：多用于区域性常规监测。②网格布点法：对于有多个污染源，且污染源分布较均匀的地区。③同心圆布点法：主要用于多个污染源构成的污染群，且大污染源较集中的地区。

④扇形布点法：适用于孤立的高架点源，且主导风向明显的地区。

2．空气污染监测采样站（点）布设的原则和要求。（P152）

①采样点应设在整个监测区的高，中，低三个不同污染物浓度的地方。②在污染物比较集中，主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要的监测范围，布设较多的采样点，上风向布设少量点作为对照。

③工业较密集的地域和工矿区，人口密度大及污染物超标地区，要适当增设采样点。④采样点的周围应开阔。

⑤各采样点的设置条件要尽量一致或标准较低，使获得的监测数据具有可比性。⑥采样高度根据监测目的而定。

3．用溶液吸收法富集空气污染物的吸收液选择原则？（P159）

①与被采集的污染物质发生化学反应快或对其溶解度大。

②污染物质被吸收液吸收以后，要有足够的稳定时间，以满足分析所需时间的要求。

③污染物质被吸收后，应有利于下一步分析测定，最好能直接用于测定。

④吸收液毒性小，价格低，易于够买，且尽可能回收利用。

6.直接采样法和富集采样法有什么区别，各适用什么情况？怎样提高溶液吸收法的富集效率？ ①当空气中的被测组分浓度较高，或者监测方法灵敏度高时，直接采集少量气样即可满足监测分析要求，可用直接采样法；当空气的污染物浓度比较低（10-9—10-6）需采用富集采样法对空气中的污染物进行浓缩。

②溶液吸收法的吸收效率主要取决于吸收速率和气样和吸收液的基础面积，选择效能好的吸收液可提高吸收效率；选用结构适宜的吸收管也可。

7.在环境监测中，标准气体有何作用？静态配气法和动态配气法的原理是什么？各有什么优缺点？（作业）

静态配气法:把一定量气态或蒸汽态的原料气加到已知容积的容器中,再冲入稀释气体混匀制得。根据所加入的原料或者原料气的量和容器的容积，即可计算出所配标准器的浓度。优点：设备简单、操作容易、对活泼性较差且用量不大的标准器，用该方法配置较为简便。缺点：有些气体的化学性质较为活泼，长时间与容器壁接触可能发生化学反应，同时，容器壁也有吸附作用，故会造成配制气体浓度不准确或其浓度随放置时间而变化，特别是配制低浓度标准气，常引起较大误差。动态配气法：使已知浓度的原料气与稀释气体按恒定比例连续不断的进入混合器混合，从而可以连续不断地配制并供给一定浓度的标准气，两股气流地流量比即稀释倍数，根据稀释倍数计算出标准气的浓度。优点：能提供大量标准器，而且可通过调节原料气和稀释气的流量比获得所需浓度的标准气，尤其适用于配制低浓度的标准气。缺点：设备复杂，不是和配置高浓度标准气。

8.简述甲醛缓冲溶液（或四氯汞盐）吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定大气中SO2的原理？（作业）

大气中的二氧化硫被四氯汞钾溶液吸收后，生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物，此络合物再与甲醛及盐酸副玫瑰苯胺发生反应，生成紫红色的络合物，据其颜色深浅，用分光光度法测定。按照所用的盐酸副玫瑰苯胺使用液含磷酸多少，分为两种操作方法。

9.怎样用重量法测定大气中的总悬浮颗粒物？为提高准确度，应注意控制哪些因素？

用抽气动力抽取一定体积的空气通过已恒重的滤膜，则空气中的悬浮颗粒物被阻留在滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算TSP的浓度。滤膜经处理后，可进行化学组分分析。采样器在试用期间，每月应将标准孔口流量校准器串接在采样器前，模拟采样状态下，进行不同采样流量值的检验。依据孔口校准器的标准流量曲线值标定采样器的流量曲线，以便由采样器的压差值直接得知采气流量

10.空气污染源可分为自然源和人为源两种，自然原始由于自然现象造成的，人为源是由于人类生产和生活活动造成的，是空气污染的主要来源，主要有以下几种（1）工业企业排放的废气（2）交通运输工具排放的废气（碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物和黑烟）（3）室内空气污染源

11.一次污染物是直接从各种污染源排放到空气中的有害物质。常见的主要有二氧化硫，氮氧化物，一氧化碳，碳氢化合物，颗粒物等颗粒中包含苯并芘等高致癌物质，有毒重金属，多种有机化合物和无机化合物。二次污染物是一次污染物在空气中相互作用或他们与空气中的正常组分

发生反应所产生的新污染物。常见的二次污染物有硫酸盐，硝酸盐，臭氧，醛类（乙醛和丙烯醛等），过氧乙酰硝酸酯（PAN）等。k 第五章（课后习题参考答案）

1．土壤样品的前处理及保存方法？（P278）前处理：土壤样品组分复杂，污染组分含量低，并且处于固体状态。在测定之前，往往需要处理成液体状态和将欲测组分转变为适合测定方法要求的形态、浓度，以及消除共存组分的干扰。土壤样品预处理方法主要有分解法和提取法；前者主要用于元素的测定，后者用于有机污染物和不稳定组分的测定。溶剂：有机溶剂，水和酸。保存方法：对需要保存的土壤样品，要依据欲分析组分性质选择保存方法。风干土样存放于干燥、通风、无阳光直射、无污染的样品库内，保存期通常为半年至一年。在保存期内，应定期检查样品存储状况，防止霉变，鼠害和土壤标签脱落等。用于测定挥发性和不稳定性组分的新鲜土样，将其放在玻璃瓶中，置于低于4℃的冰箱内存放，保存半个月。2.采样点的布设方法 k

（1）对角线布点法，该方法适用于面积较小，地势平坦的废水灌溉或污染河水灌溉的田块。（2）梅花形布点法，该方法适用于面积较小，地势平坦，土壤物质和污染程度较均匀的地块。（3）棋盘式布点法，该方法适用于中等面积，地势平坦，地形完全开阔，但土壤较不均匀的地块

（4）蛇形布点法，这种布点法适用于面积较大，地势不很平坦，土壤不够均与的地块。布设采样点数目较多。

（5）放射状布点法，该方法适用于大气污染型土壤。

（6）网格布点法，该方法适用于地形平缓的地块

3.土样采样的时间和频率;必测项目一年测一次，其他项目3-5测一次

4.土壤样品加工处理的目的：除去非土部分，使结果能代表土壤本身的组成，有利于样品较长时间的保存，防止发霉、变质，通过磨碎、混合，使分析时称取的样品具有较高代表性。5.土壤样品分解方法有：酸分解法、碱熔分解法、高压釜密闭分解法、微波炉加热分解法等。分解法的作用是破坏土壤的矿物质晶格和有机质，使待测元素进入样品溶液中。

6.我国《土壤环境质量标准》将土壤分为哪几类？

标准分级：一级标准：为保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量的限制值。

二级标准：为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值。三级标准：为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值。

7.根据监测目的，土壤环境质量监测分为哪几类？有何不同？

土壤质量的现状监测：判断土壤是否被污染及污染状况，并预测发展变化趋势。

土壤污染事故监测：需要调查分析主要污染物，确定污染的来源、范围和程度，为行政主管部门采取对策提供科学依据。污染土地处理的动态监测：确定的含量是否达到了危害的临界值，需要进行定点长期动态监测，以保护土壤生态环境。④土壤背景值的调查：通过分析测定土壤中某些元素的含量，确定这些元素的背景值水平和变化，了解元素的丰缺状况，为保护土壤生态环境、合理施用微量元素及地方病因的探讨与防治提供依据。

9.根据土壤污染监测目的，怎样确定采样深度？为什么需要多点采集混合土样？

如果只是一般地了解土壤污染状况，对于种植一般浓度作物的耕地，只需采集1~20cm耕作层土壤；对种植果林类农作物的耕地，采集0~60cm耕作层土壤。如果要了解土壤污染深度，则应按土壤剖面层次分层采样约0~1.5m左右，共分四层。只有多点采集才能测出有代表性、有效的数据。

10.怎样加工制备风干土壤样品？不同监测项目对土壤样品的粒度要求有何不同？

答：①在风干室将潮湿土样倒在塑料膜上，摊成约2cm厚的薄层，用玻璃棒间断压碎，翻动，使其均匀风干。并拣出沸石，沙砾及植物残体。②风干土样全部通过0.84mm孔径尼龙筛，用于土壤PH，土壤交换量项目测定。以上土样的一半通过0.25mm孔径尼龙筛，用于农药、土壤有机质、土壤总氮量项目。以上土样的一半全通过0.149mm孔径尼龙筛，用于元素分析。

11.对土壤样品进行预处理的目的是什么？怎样根据监测项目的性质选择预处理方法？ 答：目的：土壤样品组分复杂，污染组分含量低，并且处于固体状态。测定前，往往需要处理成液体状态和将欲测组分转变为适合测定方法要求的形态、浓度，并消除共存组分的干扰。分解法：用于元素的测定。

提取法：用于有机污染物和不稳定组分的测定。12.用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸处理土壤样品有何优点？应注意什么问题？k

答：优点：①破坏除去土壤中有机物。②溶解固体物质。③将各种形态的金属变为同一种可测态。

注意：在消解过程中，要控制温度和时间，如果温度过高，消解样品时间短将样品溶液蒸干，会导致测定结果偏低。

13.怎样用玻璃电极法测定土壤样品的pH？测定过程注意哪些问题？

称取过1mm筛的土样10g于烧杯中，加无二氧化碳蒸馏水25mL，轻轻摇动后用电磁搅拌器搅拌1min，使水和土样混合均匀，放置30min，用PH计测定上部浑浊液的PH。注意事项：长时间不用的玻璃电极要在水中浸泡24小时使之活化，将温度传感器插入上部清夜中，尽量避免与泥浆接触，每次读数稳定后才能记下PH值，每测完一次要用水将玻璃电极表面冲洗干净。

14.测定土壤可溶性盐分有何意义？简述测定方法和测定中应注意的问题？

意义：土壤水溶性盐是盐碱土的一个重要属性，是限制作物生长的一个障碍因素。分析土壤中可溶性盐分的阴、阳离子含量，和由此确定的盐分类型和含量，可以判断土壤的盐渍化状况和盐分动态，以作为盐碱土分类和利用改良的依据。方法：重量法、电导法、比重计法，还有阴阳离子总合计算法等

16.注意：吸取待测液的数量，应依盐分的多少而定，如果含盐量>0.5％则吸取25mL，含盐量<0.5％则吸取50mL或100mL。保持盐分量在0.02～0.2g之间，过多则因某些盐类吸水，不宜称至恒重，过少误差太大。2蒸干时的温度不能过高，否则，因沸腾使溶液遭到损失，特别当接近蒸干时更应注意，在水浴上蒸干就可避免这种现象。由于盐分在空气中容易吸水，故应在相同的时间和条件下冷却、称重。加过氧化氢去除有机质时，只要达到使残渣湿润即可。这样可以避免由于过氧化氢分解时泡沫过多，使盐分溅失，因而，必须少量多次地反复处理，直到残渣完全变白为止。但溶液中有铁存在而出现黄色氧化铁时，不可误认为是有机质的颜色。简述石墨炉原子吸收光谱法测定土样中铅、镉的原理，可用哪几种定量方法？ 原理：用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解通过100目的土样，使待测元素全部进入试液，加入硝酸镧溶液消除共存组分的干扰，定容。测定。定量方法：标准曲线法

15.简述用火焰原子吸收光谱法测定土壤样品中总铬的原理，为什么需要使用富燃型（还原型）空气-乙炔火焰？ 原理：将浸出液经过氧化处理后，直接喷人火焰，在空气一乙炔火焰中形成的铬基态原子对

357．9nm或其他的共振线产生吸收。将浸出液的吸光度与标准溶液的吸光度进行比较，测定浸出液中铬的含量。

16.试比较二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法和新银盐分光光度法测定土壤样品中总砷的原理有何相同和不同之处。

二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法原理：称取过0.149mm孔径筛的土样，用硫酸—硝酸—高氯酸体系消解，使各种形态存在的砷转化为可溶态离子进入溶液。在碘化钾和氯化亚锡存在下，将溶液中的五价砷还原为三价砷，三价砷被锌与酸反应生成的新生态氢还原为气态砷化氢，被吸收与二乙胺基二硫代甲酸银—三乙醇胺—三氯甲烷吸收液中，生成红色胶体银，用分光光度计与150nm波长处测其吸光度，用标准曲线法定量。（新银盐法不需要了解）

17.怎样用气象色谱法对土壤样品中六六六和滴滴涕的异构体进行定性和定量分析。

用丙酮—石油醚提取土壤样品中的六六六和滴滴涕，经硫酸净化处理后，用带电子捕获检测器的气相色谱仪测定。根据色谱保留时间进行两种物质异构体的定性分析，根据峰高或峰面积进行各组分的定量分析。

18.有一地势平坦的田块，由于用废水灌溉，土壤被铅、汞和苯并芘污染设计一个监测方案，包括布设监测点、采集土样、土样制备和预处理，以及选择分析测定方法。测定方法：使用对角线布点法在田块对角线上布上五个等分采样点。采集0-20cm耕作层土壤，将在一个采样单元内各采样点采集的土样混合均匀制成混合样，以四分法弃取，最后留下1-2kg，装入样品袋。将采集到的土样倒在白色搪瓷盘内或塑料膜上，摊成约2cm厚的薄层，用玻璃棒间断地压碎、翻动，使其均匀风干。再取风干样品100-200g于有机玻璃板上，用木棒、木棍再次压碎，经反复处理使其全部通过2mm孔径筛，混匀后贮于广口玻璃瓶内。新鲜土样用索氏提取器提取法提取苯并芘，另取风干土样以酸分解法消解，提取铅汞。以冷原子吸收光谱法测汞，以石墨炉原子吸收光谱法测铅，以萃取层析-分光光度法测苯并芘。第六章

1.生物监测方法主要有生态监测（群落生态和个体生态）生物测试（毒性测试，致突变测试 等）生物的生理，生化指标测定及生物体内污染物残留量的测定。第九章

1.监测空气污染的子站监测项目分为两类，一类是温度，湿度，大气压，风速，风向及日照 量等气象参数，另一类是二氧化硫，氮氧化物，一氧化碳，可吸入颗粒物或总悬浮颗粒物，臭氧，总烃，甲烷，非甲烷烃等污染参数。一类监测点测定温度，湿度，大气压，风向，风速环境监测的过程一般为：现场调查、监测计划设计、优化布点、样品采集、运送保存、分析测试、数据处理、综合评价等。优先监测污染物： ①标准中要求控制，在环境中难降解；②危害大，毒性大，影响范围广；③出现频率高，有的可靠检测方法。我国环境质量标准分为：环境质量标准、污染物排放标准（或污染物控制标准）、环境基础标准、环境方法标准、环境标准物质标准和环保仪器、设备标准等六类。环境标准分为：国家标准、地方标准及行业标准。其中环境基础标准、环境方法标准和标准物质标准等只有国家标准。环境监测的发展大体经历了三个阶段：被动监测、主动监测、自动监测 周报和日报的主要内容有：空气污染指数（API）、空气质量的级别、首要的污染物水质污染分为：化学型污染、物理型污染、生物型污染三种主要类型。水质监测分为：环境水体监测和水污染源监测。环境水体包括地表水和地下水；水污染源包括工业废水、生活污水、医院污水等。6 选择水质监测的分析方法的原则：①灵敏度和准确度能满足测定要求；②方法成熟；③抗干扰能力好；④操作简便。对污染形态进行分析常用的方法有：直接测定法、分离测定法、干法和理论计算法。8 河流检测断面的布设：为评价完整江河水系的水质，需要设置背景断面、对照断面、控制断面和削减断面；对于某一河段，只需设置对照、控制和削减（或过境）三种断面。水样预处理的原则：①最大限度去除干扰物；②回收率高；③操作简便省时；④成本低，对人

和环境无影响。吸附法按照吸附机理可分为物理吸附和化学吸附。活性炭可用于吸附重金属离子或有机物；多孔性高分子聚合物主要用于吸附有机物。11 离子交换法根据官能团不同可分为：阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、特殊离子交换树脂。12 共沉淀法分为：利用吸附作用的共沉淀分离、利用生成混晶的共沉淀分离、用有机共沉淀剂进行共沉淀分离。水温测量应在现场进行。常用的测量仪器有水温计，颠倒温度计和热敏电阻温度计。浊度是反映水中的不溶解物质对光线透过时阻碍程度的指标。测定浊度的方法有目视比浊度法，分光光度法，浊度仪法。k金属测定中常用仪器分析方法：①分子吸收（紫外、可见）分光光度法（sp）②极谱分析法（阳极溶出伏安法）③电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）④原子吸收分光光度法（AAS）⑤电感耦合等离子体—质谱法（ICP-MS）。16 镉属剧毒金属，可在人体的肝、肾等组织中蓄积，造成脏器组织损伤，尤以对肾脏损害最为明显。

我国生活饮用水卫生标准规定镉的浓度不能超过0.005mg/L。测定镉的主要方法有：原子吸收分光光度法，双硫腙分光光度法，阳极溶出伏安法和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）。极谱分析法电解池中的两个电极，一个是滴汞电极（负极），二是汞池电极（正极）或饱和甘汞电极（S.C.E）。极谱分析法常用的定量方法有：直接比较法、标准曲线法、标准加入法。19 测定水中碱度的方法有：酸碱指示剂滴定法、电位滴定法。测定水的PH值的方法有：玻璃电极法、比色法。玻璃电极法（电位法）测定pH值是以pH玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极。22 使用PH计的条件：①玻璃电极在使用之前必须在水中浸泡足够的时间，使之形成一层很薄的膨胀的硅酸层；②标液对体系进行标定。空气污染物的时空分布及其浓度：①与污染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、气象等条件密切相关；②污染源类型；③时空分布特点有关。采集空气样品的方法可归为直接采样法和富集（浓缩）采样法两类。

直接采样法：当空气中的被测组分浓度较高，或者监测方法灵敏度高时，直接采集少量气样即可满足检测分析要求。

富集（浓缩）采样法：空气中的污染物质浓度一般都比较低，直接采样法往往不能满足分析方法检测限的要求，故需要用富集采样法对空气中污染物进行浓缩。阿溶液吸收法的吸收效率主要决定于吸收速度和样气与吸收液的接触面积。欲提高吸收速度，必须根据被吸收污染物的性质选择效能好的吸收液。

常用的吸收液有水、水溶液和有机溶剂等。填充柱阻留法：吸附型、分配型、反应型。28 富集采样法分为：溶液吸收法、固体阻留法、低温冷凝法、扩散（或渗透）法或自然沉降法等。k空气污染物监测多用动力采样法，其采样器多由收集器，流量计和采样动力三部分组成。k 30 采样记录的内容有：被测污染物的名称及编号；采样地点和采样时间；采样流量和采样体积；采样时的温度、大气压力和天气情况；采样仪器和所用的吸收液；采样者、审核者姓名。k 31 测定空气中甲醛常用的方法有：酚试剂分光光度法、乙醛丙酮分光光度法、气相色谱法、离子色谱法等。

空气中颗粒物的测定项目有：总悬浮颗粒物（TSP）浓度，可吸入颗粒物（PM10）浓度，自然降尘量，颗粒物中化学组分含量等。33 固定污染源排气监测内容包括：废气排放量，污染物质排放浓度及排放速率（kg/h）。

含湿量的测定方法有：重量法、冷凝法、干湿球法等。

烟道排放组分包括主要气体组分（N2、O2、CO2、H2O）和微量有害气体组分。测定这些组分的目的是考察燃料燃烧情况和为烟尘测定提供计算烟气密度、分子量等参数的数据。

静态配气常用的方法有：注射器配气法、配气瓶配气法、塑料袋配气法及高压钢瓶配气法。44 渗沥水的特性：①成分的不稳定性；②浓度的可变性；③组成的特殊性；④渗沥水是不同于生活污水的特殊污水。

土壤环境质量监测目的：①土壤质量现状监测；②土壤污染事故监测；③污染物土地处理的动态监测；④土壤背景值调查。

土壤监测方法包括：土壤样品预处理和分析测定方法两部分。分析测定方法常用：原子吸收分光光度法（AAS）、分光光度法（SP）、原子荧光法、气相色谱法（GC）、电化学分析法及化学分析法等。

土壤样品的预处理方法主要有分解法和提取法；前者用于元素的测定，后者用于有机污染物和不稳定组分的测定。

土壤样品分解方法有：酸分解法、碱熔分解法、高压釜分解法、微波炉分解法。k

土壤中金属化合物铅、镉的测定方法：原子吸收分光光度法、原子荧光光谱法。

环境噪声的来源：①交通噪声；②工厂噪声；③建筑施工噪声；④社会生活噪声。50 响度（N）的单位叫“宋（sone）”，1sone的定义为声压级为40dB，频率1000Hz，且来自听者正前方的平面波形的强度。响度级(LN)单位叫“方（phon）”，定义1000Hz纯音声压级的分贝值为响度级的数值，响度级每改变10phon，响度加倍或减半。

计权声级通用的有A、B、C和D计权声级。A声级55dB以下；B声级55dB-85dB；C是模仿高强度噪声的频率特性；D频率专用于飞机噪声的测量。

环境监测质量保证是整个监测过程的全面质量管理，包括制订计划；根据需要和可能确定监测指标及数据的质量要求；规定相应的分析监测系统。

蒸馏器可分为：玻璃蒸馏器、金属蒸馏器、石英蒸馏器和亚沸蒸馏器。

金属蒸馏器只适用于清洗容器和配制一般试液；去离子水适于配制痕量金属分析用的试液，不适于配制有机分析试液。

一级试剂用于精密的分析工作，在环境分析中用于配制标准溶液；二级试剂常用于配制定量分析中的普通试液。三级试剂只能用于配制半定量、定性分析中试液和清洁液等。

通常，较稳定的试剂，其10-3mol/L溶液可贮存一个月以上，10-4mol/L溶液只能贮存一周，而10-5mol/L溶液需当日配制。

误差分为：系统误差、随机误差、过失误差。k

误差的表示方法：绝对误差、相对误差。k 57 数据修约规则：四舍六入五考虑，五后非零则进一，五后皆零视奇偶，五前为偶应舍去，五前为奇则进一。k

狄克逊（Dixon）检测法：适用于一组测量值的一致性检验和剔除离群值。

环境计量包括：环境化学计量和环境物理计量。

均匀是标准物质（RM）第一位和最根本要求，是保证标准物质具有空间一致性的前提。均匀性的检验可分为：分装前的检验和分装后的检验。稳定性检验采用跟踪检验的方法。

用石墨炉原子吸收光谱法测铅、镉原理：采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸分解法，彻底破坏土壤的矿物晶格，使试样中待测元素全部进入试液中，然后将试液注入石墨炉中，经过预先设定的干燥、灰化、原子化等升温程序是共存基体成分蒸发除去，同时在原子化阶段的高温下铅、镉化合物接力为基态原子，基态原子蒸汽对相应的空心灯发射特征谱线产生选择吸收，在特定情况下测定铅、镉的吸光度。