环境监测 牛明改.

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1 环境监测 牛明改

2 本课程主要讲述水和废水监测、大气和废气监测、噪声检测、固体废物监测、土壤污染监测、生物污染监测、环境放射性监测、连续自动监测技术与简易监测技术、其目的是使学生掌握环境监测的基本原理和方法，掌握相关法规、方法、监测内容和评价方法，具体包括：1、掌握环境监测的基本原理和方法；2、掌握常规项目的监测技术；3、懂得监测方案设计的方法；4、懂得监测过程质量保证的一般知识；5、了解环境监测的新方法、新技术的发展趋势。

3 环境 （广义） 指以人类为中心的周围客观事物的总和，是直接，间接影响人类生存和发展的各种自然因素（自然环境）和社会因素（社会环境）的总体.
第一章绪论 一、环境和环境污染 环境 （广义） 指以人类为中心的周围客观事物的总和，是直接，间接影响人类生存和发展的各种自然因素（自然环境）和社会因素（社会环境）的总体. 自然环境： 是指由空气、水、土壤、阳光和各种生物所构成的整体。 按照“我国环境保护法（试行）”规定，环境包括大气、水体、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、名胜古迹、自然保护区、生活居住区等。

4 根据人类与环境的密切程度及对自然环境的改造程度，由近至远、由小到大，可将环境分为四类：即
环境分类 根据人类与环境的密切程度及对自然环境的改造程度，由近至远、由小到大，可将环境分为四类：即 ①聚落环境，是与人类最密切的环境，如院落、村落、城市等人类居住区域； ②地理环境，是人类活动的舞台和基地，其范围包括整个生物圈的四个组成部分，即大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈； ③地质环境，主要指地壳层； ④星际环境，指地球及宇宙空间。

5 环境问题 是指由于人类活动而引起的环境质量恶化的问题。这些变化对人类发展将产生不利影响。人类历史的发展，标志着改造自然、战胜自然的重大胜利，但作用与反作用这一真理是永恒的。因此，如何实现可持续发展是我们面对的一个重大问题。

6 第一环境问题 由自然力引起的原生环境问题，如火山爆发、洪涝、干旱、流行病和地震等自然界的异常变化；
第二环境问题 由人类活动引起的次生环境问题，是人类目前面临的最为严峻的环境挑战。

7 全球化的十大环境问题 早在20世纪80年代初，全球气候变暖、臭氧层耗竭及酸雨三大全球性环境问题已初露端倪，进入20世纪90年代，地球荒漠化、海洋污染、物种灭绝等环境问题更是突破了国界，成为影响全人类生存的重大问题。 1、全球气候变暖 造成全球气候变暖的主要原因是由于人类活动造成空气中二氧化碳、甲烷等温室气体的含量在逐渐增加。气候变暖的后果是南北极的气温上升，使部分冰山融化，加之海水受热膨胀，最终导致海平面上升。从1880年以来的100年以来，海平面上升了8厘米。气温的升高还将对农业和生态系统带来严重的影响。

8 2、臭氧层破坏 20世纪70年代英国科学家首先发现，在地球南极上空的大气层中，臭氧的含量开始逐渐减少，尤其在每年9～10月减少更为明显，科学家们称之为南极臭氧洞。1989年科学家们赴北极考察研究发现，北极上空的臭氧层也已遭到严重破坏，但程度比南极要轻一些。臭氧相对集中的臭氧层距地面大约25千米，它能把太阳光中的大部分有害的紫外线吸收掉，是地球上所有生命的“保护伞”。臭氧层被破坏的后果是“无形杀手”——紫外线长驱直入，皮肤癌发病率增加。据美国科学家研究认为，臭氧含量减少1%，则损害人体的紫外线就会增加2.3%，皮肤癌发病率增加5.5%。造成臭氧层破坏的罪魁祸首是氟里昂，此外甲烷、四氯化碳、三氯甲烷等也会引起臭氧层的破坏。

9 3、酸雨和空气污染 随着工业发展和化学燃料的大量使用，排入大气中的二氧化硫、二氧化氮等愈来愈多，造成雨、雪、雾、露等呈酸性，统称为酸雨。现在，全世界每年排入大气中的硫化物和氮氧化物高达3000万吨，有些烟雾大都经过高烟筒排放，在大气环流的作用下可以漂洋过海，到达几千千米之处，因而酸雨又被称为“跨国界的恶魔”。目前，酸雨已成为世界上最严重的环境问题之一。 酸雨的危害主要是破坏森林生态系统，改变土壤性质与结构，抑制土壤中有机物的分解，使土壤贫瘠，植被破坏，影响植物的发育；其次是破坏水生生态系统，酸雨落在江河中，造成大量水生动植物死亡。由于水源酸化致使金属元素溶出，对饮用者的健康产生有害影响；此外，酸雨还会腐蚀建筑物。

10 4、土壤遭到破坏，荒漠化程度加剧 科学家们发现，110个国家（共10亿人口）内的可耕地的肥沃程度在降低，在非洲、亚洲和拉丁美洲，由于森林植被的消失、耕地的过分开发和牧场的过度放牧，土壤剥蚀情况十分严重。人类活动的影响，如过度放牧、耕作、采伐薪材以及气候变暖的共同作用，加快了荒漠化的进程。 5、海洋污染和海洋的过度开发 全世界60%的人口挤在离大海不到100千米的地方，沿海地区受到了巨大的人口压力，这种人口拥挤状况正使非常脆弱的海洋生态失去平衡。由于人类不断向大海排放污染物，大量建设海上旅游设施……近年来发生在近海水域的污染事件不断增多。海洋污染主要有原油泄漏污染、漂浮物污染和有机化合物污染及赤潮、黑潮等。全世界1/3的沿海地区（在欧洲是80%的沿海地区）遭到了破坏。

11 6、生物多样性锐减 物种灭绝是自然现象，在过去的两亿年中，每27年中才有一种植物从地球上消失，每世纪有90多种脊椎动物灭绝。由于城市化、农业发展、森林减少和环境污染，自然生态区域变得越来越小了，这就导致了数以千计的物种绝迹，生物多样性正以前所未有的速度减少：据估计目前世界平均每天有一个物种消失，现在物种灭绝的速度是自然灭绝速度的1000倍！生物多样性的丧失已成为人类面临的全球范围内的环境问题。 7、森林面积减少 最近几十年以来，热带地区国家森林面积减少的情况十分严重。在1980年～1990年，世界上有150万平方千米森林（占全球总面积的12%）消失了。照此速度，40年以后，一些东南亚国家就再也见不到一棵树了。 热带雨林不断减少的后果是二氧化碳浓度的增加，异常气候的出现和生物物种的减少。而灾害频频如洪水肆虐、沙尘暴都与森林面积减少有直接的关系。

12 8、有害废物的越境转移 工业带给人类的文明曾令多少人陶醉，但同时带来的数百万种化合物存在于空气、土壤、水、植物、动物和人体中，即使作为地球上最后的大型天然生态系统的冰盖也受到了污染。那些有机化合物、重金属、有毒产品，都集中存在于整个食物链中，并最终将威胁到人类的健康，引起癌症，导致土壤肥力减弱。有毒有害废弃物使自然环境不断退化，土壤和水域不断被污染，垃圾处置填埋场地越来越少，居民抗议声越来越大，发达国家开始以公开或伪装的方式向发展中国家转移危险废弃物。

13 9、淡水受到威胁 目前，获取淡水和使用清洁的淡水已经被认为是最需要引起重视的环境问题之一。1950年仅有20个国家的2千万人面临缺水问题，而1990年则有26个国家的3亿人中受到淡水短缺的困扰。据预测，到2025年将有40多个国家中占30%的人口受到水资源短缺的影响，到2050年，将有65个国家的约占全球人口60%的人口将面临淡水危机。 淡水短缺，将会造成人们对水资源的竞争，必然引起更多的国与国之间甚至是国内各地方之间的冲突与争端。在横亘北非的广阔地带、中东和亚洲可能会因水源短缺而引发水的争夺战。这些地区现在已经有20%的人缺少安全饮用水，50%的人没有安全卫生设施。在非洲，水更是严重问题。欧洲各大城市，也有一半正在过度挖掘水源。印度、中国这两个人口众多的国家水位也在日益下降。

14 10、混乱的城市化 随着城市数量的迅速增加，城市发展规模也越来越大。人口密集、工厂林立、交通频繁等造成城市严重的环境污染与生态破坏。     城市化使水泥、沥青等人工建筑代替了土壤、草地、森林等自然地面，影响了大气的物理状况，产生城市热岛效应，城市中心往往成为空气污染最严重的地方。由于城市工业及交通运输业多以化学燃料作为主要能源，大气中二氧化碳、二氧化硫和光化学烟雾污染日趋严重。美国洛杉矶的光化学烟雾事件、英国伦敦烟雾事件、日本四日市酸雾事件都发生在大城市中。城市化还造成噪声、电磁波等的污染。     城市化减少了地表水的渗透，地下水得不到足够的补充，破坏了自然界的水循环。加之城市化导致耗水量增加，很多城市超量开采地下水，造成地下水位下降、地面下沉，如上海市的累积沉降幅度已达2.63米。由于城市超量开采地下水，造成污水倒灌，沿海城市海水入侵，地下水受到污染。

15 八大公害事件         八大公害事件 20世纪30年代以来，世界各地相继出现了严重的环境污染事件，其中有世界闻名的八大公害事件。 马斯河谷事件 1930年12月1日至5日，在比利时的马斯河谷工业区，炼焦厂、炼钢厂、硫酸厂和化肥厂等许多工厂排放出的有害气体，在逆温的条件下大量积累，使60多人中毒死亡，几千人患呼吸道疾病，许多家禽死亡。 多诺拉事件 1948年10月26日至31日，美国宾夕法尼亚州匹兹堡市南面的多诺拉镇，因地处河谷，工厂林立，大气受反气旋和逆温的控制，持续有雾。大气污染物在近地层积累，4d内使得5911人患病，死亡400人。

16 洛杉矶光化学污染事件 20世纪50年代初期，美国洛杉矶市发生了严重的光化学污染事件。该市三面环山，高速公路纵横交错。由于汽车漏油、汽油不完全燃烧和汽车排放尾气，城市上空聚积近千吨的石油废气、氮氧化物和一氧化碳。这些物质在阳光的照射下，形成了淡蓝色的光化学烟雾。光化学烟雾刺激人的眼、鼻、喉，引起眼病、喉炎和头痛。在1952年12月的一次烟雾事件中，65岁以上的老人死亡400人。 四、伦敦烟雾事件，发生于1952年英国伦敦，由于烟尘和二氧化硫在浓雾中积聚不散，先后死亡1万多人。

17 四日市哮喘事件 1961年发生在日本四日市。该市的石油冶炼和各种燃油产生的废气，使整个城市终年黄烟弥漫。全市工厂粉尘和二氧化碳的年排放量高达13万吨。空气中的重金属微粒与二氧化硫形成的硫酸烟雾，被人吸入肺里以后，使人患气管炎、支气管哮喘和肺气肿等多种呼吸道疾病，统称四日市哮喘病。 水俣病事件 1956年发生在日本熊本县水俣镇。该市含汞的工业废水污染了水体，致使水俣湾的鱼中毒，人食鱼后也中毒发病。1956年，水俣镇开始出现一些手脚麻木、听觉失灵、运动失调、严重时呈疯癫状态的病人。

18 痛痛病事件 1955年至1972年，在日本富山县神通川流域，由于冶炼厂排放的含镉废水污染了河水，两岸居民用河水灌溉农田，致使土壤含镉量明显增高。居民食用含镉量高的稻米和饮用含镉量高的河水而中毒，导致肾和胃受损。由于患者经常“哎吆—哎吆”地呼痛，日本人便把这种病称为“哎吆—哎吆”病，也就是“痛痛病”。 日本米糠油事件 1968年3月，日本北九州市和爱知县一带在生产米糠油时，使用了多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于管理不善，多氯联苯混入到米糠油中。随着这种有毒的米糠油在各地销售，造成了大批人中毒。患者一开始只是眼皮发肿、手心出汗、全身起红疙瘩，随后全身肌肉疼痛、咳嗽不止，严重时恶心呕吐、肝功能下降，有的医治无效而死亡。这种病来势凶猛，患者很快达到13000人。用这种米糠油中的黑油饲喂家禽，致使几十万只鸡死亡。

19 我国存在的主要环境问题可归纳为： ① 大气普遍受到污染 ② 城市附近的水体普遍受到污染 ③ 城市固体废物污染普遍 ④ 农业面源污染加剧 由于滥伐森林、毁坏草原、盲目垦植而使水土流失、土壤沙化、气候变异等农业生态和自然环境破坏的现象也是相当严重的。

20 环境污染物 指进入环境后使环境的正常组成和性质发生变化、直接或间接有害于人类生存或造成自然生态环境衰退的物质。
二、环境污染物 环境污染物 指进入环境后使环境的正常组成和性质发生变化、直接或间接有害于人类生存或造成自然生态环境衰退的物质。 大部分环境污染物是由人类的生产和生活活动产生的。 环境污染物是环境监测和研究的对象。

21 污染物类别 • 污染类型 大气污染物、水体污染物、土壤污染物等 • 污染物的形态 气体污染物、液体污染物和固体废物 • 污染物的性质 化学污染物、物理污染物和生物污染物 • 人类社会活动功能 主要考虑工业、农业、交通运输和 生活四个方面等产生的污染物

22 大多数污染物是以散逸至大气、排泄至水体或在土壤表面堆积和填埋方式进人环境的。污染源的形式归纳有：
污染源形式 大多数污染物是以散逸至大气、排泄至水体或在土壤表面堆积和填埋方式进人环境的。污染源的形式归纳有： 点污染源 线污染源 面污染源 按污染源存在的形式又可分为固定污染源和移动污染源；按污染物质排放的时间分类，可分为连续源、间断源和瞬时源等。

23 污染物质的性质归纳 l自然性 l毒性 l时空分布性 l活性和持久性 l生物可分解性 l生物累积性 l对生物体作用的加和性

24 优先控制污染物 （Priority Pollutants）
（1） 潜在危险性大（难降解、生物积累性、 毒性大和属三致物质）； （2） 在环境中出现频率高，高残留； （3） 检测方法成熟的化学物质制订优先监 测目标，实施优先和重点监测。

25 三 环境标准 即环境保护标准，指依据环境法制定的污染因子限量阈值或有关环保技术规范。环境标准既是环境管理的技术基础，也是环保政策和法规的具体体现。 环境标准的目的是保护人类健康，社会物质财富和维护生态平衡。其对象包括环境的质量、污染源、监测方法和环保行业规范等。

26 一、环境标准的作用 1．环境保护的手段，实现环保目标 2．环境质量的评价，评价一个地区或企业的 环境状况、环保绩效。 3．环境执法的依据，如污染问题诉讼、排污 费收取。 4．环境管理的尺度，促进企业清洁生产和通过ISO14000环境管理体系认证。

27 二、环境标准的分类和分级 我国建立的环境（保护）标准体系分为六类和两级。这六类标准分别是：①环境质量标准②污染物排放控制标准 ③环境基础标准 ④环保方法标准 ⑤环保标准样品标准 ⑥环保仪器标准。 两级标准是指国家环境标准和地方环境标准。六类中③④⑤类只设国家标准，并尽可能与国际标准接轨。下面举例介绍这些标准。

28 1．环境质量标准 为了保障人群健康、社会财富和维护生态平衡，对环境中有害物质或因素所作的限制性规定。它是衡量环境质量和管理的依据、环保政策的目标、也是制订污染物控制标准的基础。 我国已发布的主要环境质量标准有：环境空气质量标准（GB ），〈替代大气环境质量标准GB 〉地表水环境质量标准（GB →GB ）、土壤环境质量标准（GB ）等。

29 2．污染物排放标准 为了实现环境质量要求，对污染源产生和排入环境的有害物质或因素所作的限制性规定。 它的作用在于直接控制污染源，以达到防止环境污染的目的。由于地区差别，不少省市制订了地方排放标准，但要符合以下两点：①国家标准中所没有规定的项目，②地方标准应严于国家标准。 我国已颁布了许多污染物控制标准，如：污水综合排放标准（GB ）←GB ），钢铁工业水污染排放标准（GB ）→（GB ）等（即与三废有关的排放标准）。

30 3．环境基础标准 对环境标准中具有指导意义的内容所做的统一技术规定，如有关词汇、术语、图式、原则、导则和量纲单位等。它是制订其它环境标准的基础，是一个指导性标准。 例如：“制订地方水污染物排放标准的技术原则与方法”（GB ）；“环境保护图形标志排放口（源）”（GB ）。

31 4．环保方法标准 指对环境保护领域内以采样、（试验、检查）、分析、抽样、统计等方法为对象制订的标准。我国的环境监测方法标准有：《水和废水监测分析方法》（1989年第三版，2002第四版）91个项目，216个监测方法；《空气和废气监测分析方法》（1990年第三版）80个项目，148个方法。如：机动车辆噪声测量方法（GB ）等；海洋监测规范（GB (-7)-1998）分别对数据处理、采样、海水分析、生物体分析等做出技术规定。（此类标准最多）。

32 5．环保标准样品标准（环境样品标准） 对环保标准样品必须达到的要求所作的规定。所谓环保标准样品是指在环保工作中用来标定仪器、验证方法、进行质量控制的材料和物质。 如“水质COD标准样品”（GBZ ）

33 6．环保行业标准 属环境保护的行业标准，涉及环保工作、环保设备等的统一技术规定。如“环境影响评价技术导则总纲”（HJ/T2.1-93）。另外有对环保的仪器和设备提出的各类技术要求。 截止99年，我国的环境标准共计395项。（以上的③④⑤类只有国家标准。）

34 三、制订环境标准的原则 环境标准体现国家的技术经济政策。它的制订要体现科学性和现实性相统一促进环境—经济—社会的协调发展。具体遵循以下原则： 1．科学依据充分 标准中的限制性规定，要以科学研究的结果为依据。具体说就是环境质量标准，要以环境质量基准为基础。所谓环境质量基准是指经科学试验确定的污染因素对机体（人和生物）不产生有害影响的最大量。

35 例如有研究证实，大气中SO2的年均浓度超过0
例如有研究证实，大气中SO2的年均浓度超过0.115mg/m3时，对人体健康就会产生有害影响，这个浓度值就是大气中SO2的基准。（我国制订的SO2的年均浓度的三级标准是0.10mg/m3） 基准和标准是两个不同的概念。“基准”不考虑社会、经济、技术等人为因素，也不随时间而变化。“标准”是以基准为依据，考虑诸多人为因素，具有法律强制性，标准可根据发展情况加以修改和补充。

36 2．符合技术先进、经济合理原则 就是说标准要制订在最佳实用点上，才能正确处理技术先进和经济合理之间的矛盾。具体的选择方法有两种，即“最佳实用技术法”（BPT法）和“最佳可行技术法（BAT法）： BPT（法）指技术可靠、经济合理、可普及的实用技术。 BAT（法）指技术可靠、经济合理、工艺先进的技术。 环境污染从根据本上讲是资源和能源的浪费，因此标准应促使工矿企业进行改造，采用无污染的先进工艺，开展清洁生产。

37 3．标准间协调配套 如质量标准与排放标准、排放标准与收费标准、国内标准与国际标准之间应相互协调，否则无法执行。 4．积极采用国际标准 一个国家的标准可反映该国的技术、经济和管理水平。在制订环境标准时，要积极采用或等效采用国际标准，如世界卫生组织（WHO）、国际标准化组织（ISO）截止2001年，我国已建立了较完善的环境标准体系，已颁发布国家环境标准400多项、其中污染物排放标准84项、环境质量标准10项、方法标准299项。

38 水质标准 水质标准中包括水环境质量标准和排放标准两大类。 * 水环境质量标准：地表水环境质量标准（GB ，GHZB1-1999） 饮用净水水质标准（CJ ） 海水水质标准（GB ）等6个。 * 污水排放标准：污水综合排放标准（GB ） 造纸工业水污染物排放标准（GB ）等15个。 通常每一标准的标准号是不变的，一般几年修订一次，修改后应使用其最新版本。

39 空气质量标准 我国颁布的大气标准主要有： 环境空气质量标准（GB ）及修订单 保护农作物的大气污染物最高允许浓度（GB ） 大气污染物综合排放标准（GB ） 锅炉烟尘排放标准（GB ）等。

40 环境监测是以环境为对象，运用物理的、化学的和生物的技术手段，对其中的污染物及其有关的组成成分进行定性、定量和系统的综合分析，以探索研究环境质量的变化规律。
或者说 环境监测是指通过对影响环境质量因素的代表值的测定、进而确定环境质量或污染程度及其变化趋势的过程。目的是准确、及时、客观地反映环境质量现状及变化趋势、为环境管理、污染源控制、环境规划和污染预报等提供依据。

41 环境监测的目的具体可归纳为： 1. 根据环境质量标准，评价环境质量。 2
环境监测的目的具体可归纳为： 　　1. 根据环境质量标准，评价环境质量。 　　2. 根据污染分布情况，追踪寻找污染源，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、制订环境法规、标准、规划等服务。

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43 环境监测在环境科学中的地位和作用 环境监测是环境科学研究的重要手段之一。从人类环境和环境科学研究这一意义来说（图1），人类活动影响了自然环境，而自然环境又反作用于人类。为了生存并追求美好的生存环境，人类从环境调查着手，通过环境监测，积累大量的长期监测数据，查出污染的来源，摸清污染物在传输过程中的分布和变化的规律性；通过开展模拟研究，建立模式，对环境污染的趋势作出预测预报；准确地评价环境质量，并在此基础上提出或确定控制环境污染的对策。这样往复进行，逐步地改善环境。这一系列活动构成了环境科学的一个研究体系。环境监测是这个体系中的一个重要环节。

44 环境监测的面向（对象） 随着学科的发展，监测对象由工业污染源逐步发展到对各类生态环境的监测（点源→面源），不仅包括影响环境质量的污染因子，还延伸到生物监测和生态监测。具体监测对象包括： ①自然因素（反映环境质量变化的各种自然因素）； ②人为因素（对人类和环境有影响的各种人为活动）； ③污染因子（对环境造成污染的理化因子或成分）。

45 环境监测分类 环境监测可按监测的目的和对象进行分类。 按监测目的常划分为以下三类： 1．常规监测（例行监测或监视性监测） 对指定项目进行定期的监测，目的是评价环境质量和控制污染源。常规监测的工作量最大。它包括①环境质量监测②污染源监测（成分、浓度等）两个方面。服务于环境质量评价和环境监理。 2．应急监测（特例监测或特定目的监测） 根据特定目的，它包括以下几种监测：

46 ①污染事故监测：发生污染事故时的应急监测，为控制污染提供线索。常采用车、船等流动监测，简易监测，低空航测，遥感等手段。
②仲裁监测：主要针对污染事故纠纷、环境法执行过程中所产生的矛盾问题进行监测。一般由具有权威（资质）的部门进行，提供具有法律效应的数据，供司法部门仲裁。 ③考核验证监测：如人员考核（如密码样分析）、方法验证、治理污染项目的验收监测。 ④咨询服务监测：为其它部门、单位进行的服务性监测，进行环境质量影响评价（如工业立项评价等环评）。

47 3．科研监测（研究性监测） 例如环境本底的监测研究；有毒有害物质对从业人员的影响研究，监测方法研究，涉及环境毒理学的研究等。

48 如按监测的介质对象分类，就包括：水质监测（水）、空气监测（气）、土壤壤监测（土）、固体废物监测（渣）、生物监测（生）、噪声和振动监测（噪）、电磁辐射监测（放射性监测）、热监测（热）、光监测（光）、卫生（病原微生物等）监测等（卫生）。这些都是环境监测的具体内容。

49 环境监测的发展大致经历了三个阶段： 1．污染监测阶段（被动监测阶段） 最初危害最大的环境污染事件特别是环境公害事件主要是由化学毒物所造成。因此，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就产生了。由于这些污染物常处于痕量级（ppm，ppb），对分析的灵敏度、准确度，精确度和分析速度提出了很高要求。因此，环境分析实际上是伴随着分析化学的发展而发展

50 2．环境监测阶段（也称主动监测或目的监测阶段）
70年代，人们逐渐认识到影响环境质量的因素不仅是化学因素，还有物理因素，生物因素等环境中各种污染物之间、污染物与其它因素之间还存在着叠加或拮抗等作用。 特点：监测手段