现场调查与监测法

大气环境监测

布点采样：在研究区域内按照一定的规则设置采样点，如在城市中按照功能区（工业区、商业区、居住区等）和气象条件（盛行风向等）进行布点。可以使用空气采样器，如大流量采样器采集总悬浮颗粒物（TSP），或者用小流量采样器采集可吸入颗粒物（PM10、PM2.5）。

分析指标：对采集的大气样本进行化学分析，检测的主要指标包括二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOₓ）、一氧化碳（CO）、臭氧（O₃）等气态污染物，以及重金属（如铅、汞等）和有机污染物（如多环芳烃）。例如，通过化学发光法检测 NOₓ的浓度，利用分光光度法分析 SO₂的含量。

水环境监测

地表水监测：在河流、湖泊、水库等地表水体设置监测断面，如在河流的上游、中游、下游分别设置对照断面、控制断面和削减断面。采集水样后，分析水体的物理性质（水温、颜色、透明度等）、化学性质（酸碱度 pH、溶解氧 DO、化学需氧量 COD、生化需氧量 BOD₅、氨氮、总磷、总氮等）和微生物指标（细菌总数、大肠菌群数等）。

地下水监测：通过地下水监测井采集水样，重点关注地下水的硬度、重金属含量、溶解性固体（TDS）等指标。因为地下水一旦受到污染，治理难度较大，所以准确的监测尤为重要。

土壤环境监测

采样策略：根据土壤类型、土地利用方式等因素制定采样方案。例如，在农田土壤监测中，要考虑不同农作物种植区域和施肥、灌溉情况。采用网格法或随机法采集土壤样本，一般在 0 - 20cm 的表层土壤采样，也会根据研究需要采集更深层次的土壤。

分析内容：对土壤样本进行分析，包括土壤的基本理化性质（质地、孔隙度、阳离子交换量等）和污染物含量（重金属、有机污染物、农药残留等）。例如，使用原子吸收光谱法检测土壤中的重金属镉（Cd）、铬（Cr）等的含量。

实验室分析方法

化学分析方法

重量分析：用于测定环境样品中某些成分的含量，如测定水中悬浮物的重量。通过过滤、烘干、称重等步骤，计算悬浮物的质量浓度。

容量分析：以化学反应中所用标准溶液的体积来测定物质含量，如酸碱滴定法用于测定水样中的酸度或碱度。通过用已知浓度的酸（或碱）标准溶液滴定水样，根据指示剂的变色确定滴定终点，从而计算水样中的酸（或碱）含量。

比色分析和分光光度分析：基于物质对光的吸收特性进行分析。例如，在测定水中的六价铬时，在酸性条件下，六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色化合物，通过分光光度计在特定波长下测量其吸光度，根据朗伯 - 比尔定律计算六价铬的浓度。

仪器分析方法

气相色谱法（GC）：主要用于分析环境样品中的有机污染物，如挥发性有机物（VOCs）。样品在载气的带动下通过色谱柱进行分离，不同的有机化合物在色谱柱中的保留时间不同，然后通过检测器（如火焰离子化检测器 FID 或电子捕获检测器 ECD）进行检测。

高效液相色谱法（HPLC）：适用于分析热稳定性差、不易挥发的有机化合物，如多环芳烃、农药等。利用高压输液泵将流动相和样品通过填充有固定相的色谱柱，根据不同物质在固定相和流动相之间的分配系数差异进行分离，最后通过紫外检测器或荧光检测器等进行检测。

原子吸收光谱法（AAS）和原子荧光光谱法（AFS）：用于分析环境样品中的金属元素。AAS 是基于气态原子对特定波长光的吸收进行定量分析，例如用于检测土壤和水样中的铜、锌、铅等金属元素。AFS 则是通过测量原子在特定波长下的荧光发射强度来确定元素含量，对于汞、砷等元素的检测具有较高的灵敏度。

电感耦合等离子体质谱法（ICP - MS）：可以同时分析多种元素，并且具有很低的检测限。它能够在短时间内对环境样品中的微量元素进行高精度的定量分析，广泛应用于土壤、水、大气颗粒物等环境介质中金属元素和部分非金属元素（如硼、硅等）的分析。

模型研究方法

质量平衡模型

基本原理：基于物质守恒定律，用于描述环境系统中物质的输入、输出和积累过程。例如，在研究湖泊中营养物质（如磷）的动态平衡时，考虑外源输入（地表径流带入、大气沉降等）、内源释放（底泥释放）和输出（流出湖泊的水量带走）以及湖泊内营养物质的生物转化和积累等过程，建立质量平衡方程。

应用场景：可用于评估环境污染的来源和去向，预测污染物在环境中的积累趋势。例如，在城市区域的大气污染物扩散模型中，考虑污染源的排放强度、气象条件（风速、风向、混合层高度等）以及污染物的化学转化和沉降过程，预测大气污染物在城市及周边区域的浓度分布。

生态模型

类型：包括生态系统结构模型和生态系统功能模型。结构模型主要描述生态系统中生物和非生物成分之间的相互关系，如食物网模型。功能模型则侧重于生态系统的物质循环和能量流动过程，如生态系统生产力模型。

应用：用于研究生态系统的健康状况、生物多样性保护和生态修复等。例如，在湿地生态修复项目中，通过构建湿地生态系统的水动力 - 水质 - 生态耦合模型，模拟湿地水文过程、水质变化和植物 - 动物群落的动态变化，为生态修复措施的制定和评估提供科学依据。

数值模拟模型（CFD - 计算流体动力学）

原理：通过求解流体力学的基本方程（如纳维 - 斯托克斯方程），模拟流体（如空气、水）的流动和与之相关的物质传输过程。例如，在研究建筑物周围的风环境时，利用 CFD 模型模拟不同风向、风速条件下建筑物周围的气流分布，以及污染物（如汽车尾气）在街道峡谷中的扩散情况。

优势：能够处理复杂的几何形状和边界条件，为环境工程设计（如通风系统设计、污水处理厂的水力设计等）和环境影响评估提供详细的流场和浓度场信息。

遥感与地理信息系统（GIS）技术

遥感技术（RS）

数据获取：通过卫星、飞机等平台搭载的传感器获取地球表面的电磁辐射信息，包括可见光、红外、微波等波段的数据。例如，陆地卫星（Landsat）系列可以提供多光谱的遥感影像，用于土地利用 / 覆盖变化监测、植被覆盖度评估等。

环境应用：在大气环境方面，可用于监测气溶胶的分布、臭氧层厚度等；在水环境中，用于监测水体面积变化、水体富营养化程度（通过水体的光谱反射特性）；在生态环境领域，用于评估森林砍伐、草原退化等生态破坏情况以及生物栖息地的变化。

GIS 技术

数据管理与分析：GIS 能够存储、管理和分析各种地理空间数据，如地形地貌数据、土地利用数据、环境监测站点数据等。通过建立空间数据库，实现数据的高效查询、检索和更新。例如，在环境规划中，将污染源分布数据、人口分布数据、生态敏感区数据等整合到 GIS 系统中。

空间分析功能：包括缓冲区分析、叠加分析、网络分析等。例如，利用缓冲区分析确定污染源周围的污染影响范围，通过叠加分析评估土地利用变化对生态环境的综合影响，利用网络分析优化环境监测站点的布局和监测路线规划。