大氣環(huán)境監(jiān)測布點方法研究

王靜

摘 要：本文就大氣環(huán)境監(jiān)測的的含義以及對人民生活的重要意義進行了闡述，并著重分析了大氣環(huán)境監(jiān)測在布點上的技術(shù)方法，最后還對布點技術(shù)的優(yōu)化進行了探討。

關(guān)鍵詞：大氣；環(huán)境監(jiān)測；布點

大氣環(huán)境監(jiān)測主要是針對大氣中的污染物的監(jiān)測，對其種類和濃度進行觀察和分析，實時掌握各種污染物的動態(tài)變化已經(jīng)它們對環(huán)境的影響。大氣環(huán)境監(jiān)測對象主要是分子狀的污染物，如：一氧化碳、臭氧、碳氫化合物以及硫、氮氧化物等污染物，還包括飄塵、懸浮微粒等顆粒狀的污染物。對這兩種狀態(tài)的污染物在大氣環(huán)境中進行布點、采樣、觀察和分析等一系列質(zhì)量監(jiān)測工作。監(jiān)測項目通常根據(jù)地區(qū)實際的區(qū)域特點，氣候特點、污染源的分布情況來進行規(guī)定。其中對大氣污染物中的氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳和懸浮顆粒物加降塵的監(jiān)測是國家規(guī)定的大氣監(jiān)測項目，另外可根據(jù)地方特點和污染源特征增加對碳氫化合物、二氧化氮、鉛等污染物的監(jiān)測項目。

一、大氣環(huán)境監(jiān)測的意義

1.對人的意義。人作為社會活動主體最基本的權(quán)利是生存權(quán)，大城市的大氣環(huán)境在無形中對人的身體產(chǎn)生極大的影響，惡劣的大氣環(huán)境甚至威脅人的生命，因此，對大氣環(huán)境進行日常監(jiān)測是保證人的生存權(quán)的最基本的要求。

2.對動植物的意義。動植物動過光合作用或呼吸作用來存活，在這個過程中與空氣進行融合；空氣中的污染物對周圍環(huán)境，如土壤、水等的不良影響也會導致動植物受害，甚至導致動物大批死亡，植物大量枯萎。

3.對社會環(huán)境的意義。大氣污染物通過對人、動植物的影響，最終會導致活動的承受體――社會環(huán)境不斷惡化，大氣監(jiān)測最后是通過對社會環(huán)境的監(jiān)測觀察來實現(xiàn)，通過對社會環(huán)境中不同時空、不同種類污染物的濃度進行監(jiān)測，最后有利于對污染濃度進行有效控制，保持社會的可持續(xù)發(fā)展。

二、大氣環(huán)境監(jiān)測布點點位選取的原則

1.代表性原則。代表性是指當前所選取的點位要能夠真實有效的代表點位所代表區(qū)域的真實情況，對于該區(qū)域主要污染物濃度進行重點監(jiān)測，并能夠?qū)ξ磥戆l(fā)展趨勢做出有效的判斷。

2.一致性原則。一致性是指當前布點監(jiān)測的大氣污染物種類和濃度能夠與周圍保持一致。無論從監(jiān)測地形，還是監(jiān)測地氣候環(huán)境來看，保持一致性是對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行合理性分析和判斷的基礎(chǔ)和前提。

3.經(jīng)濟性原則。經(jīng)濟性是指在保證大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)有效科學合理的基礎(chǔ)上，對監(jiān)測點位加以科學分配，爭取做到在污染物嚴重地區(qū)多布點，在工業(yè)化程度不高，如農(nóng)村地區(qū)進行少量布點，將有效的資源盡可能用到重點區(qū)域。

4.科學性原則。根據(jù)污染物的不同，布設(shè)大氣環(huán)境監(jiān)測布點的時，結(jié)合實際需要采取不同的方法，如果監(jiān)測對人體有較大危害的氣體污染物時，監(jiān)測點位的高度盡量控制在1.5米到2.0米之間，或者選取一個適當?shù)膮⒖贾?.7米；如監(jiān)測對植物有重大影響的大氣污染物時，監(jiān)測點位高度應該盡量與植物的中心葉面保持一致。

三、常規(guī)監(jiān)測布點法

1.功能區(qū)布點法。該方法主要用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測。將監(jiān)測區(qū)域按功能分區(qū)，如分成居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、混合區(qū)等。然后在不同的功能區(qū)內(nèi)，按照污染程度及人力、物力的分配能力，設(shè)置數(shù)量不等的采樣點。通常在大氣污染擴散點上采樣，能夠更好地反映大氣環(huán)境污染的程度。

2.網(wǎng)格布點法。這種方法是將監(jiān)測區(qū)域均分成一定大小的網(wǎng)格，采樣點設(shè)在網(wǎng)格中心或網(wǎng)格的角點上。網(wǎng)格的大小由污染程度、監(jiān)測能力、人口分布密度等因素決定。一般污染源數(shù)量比較多、分布又較均勻的區(qū)域較適合采用這種方法。主要優(yōu)點是受人為主觀因素影響較小，能較直觀地反映出污染物的空間分布狀況。

3.同心圓布點法。有多個污染源且分布相對集中的區(qū)域可采用此法。以污染群中心為圓心，畫出若干同心圓，再以圓心為起點作出若干射線，將圓周與射線的交點作為采樣點。通常下風向可設(shè)置較多的采樣點。

4.扇形布點法。適用于孤立的高架點源（如高煙囪）且主導風向比較明確的區(qū)域。以污染點源為起點，主導風向為軸線，在下風向畫出以點源為圓心的扇形區(qū)域。扇形圓心角一般在45ц90°，且不得超過90°。采樣點布設(shè)在扇形區(qū)域內(nèi)，先畫出半徑不等的若干弧線，每條弧線上設(shè)置3ц4個采樣點，并且同一條弧線上相鄰的采樣點，以點源為頂點作出的連線夾角應在10ц20°。為提高監(jiān)測的可靠性，應同時在上風向設(shè)置對照點。

四、優(yōu)化點位技術(shù)

1.物元分析法。這種方法是以廣東工業(yè)大學蔡文教授所創(chuàng)立的可拓學理論分析大氣環(huán)境監(jiān)測的布點問題。從所有污染物的監(jiān)測值（如SO2、NOx、TSP等）中選出最大值和最小值，分別構(gòu)成“最佳點A”和“最劣點B”及由均值構(gòu)成“期望點C”。由C與A、B構(gòu)成標準物元矩陣Rac、Rcb，A與B構(gòu)成節(jié)域物元矩陣Rab，每個測點建立物元矩陣Ri。然后由Ri對Rac、Rcb及Rab建立關(guān)聯(lián)函數(shù)Ka（Xij）、Kb（Xij），由其計算綜合關(guān)聯(lián)函數(shù)Ka（Xi）、Kb（Xi）。利用綜合關(guān)聯(lián)函數(shù)值并結(jié)合關(guān)聯(lián)函數(shù)的意義畫出點聚圖，再由點聚圖上的點選出最佳點。

2.相關(guān)系數(shù)法。采用網(wǎng)格布點法的監(jiān)測數(shù)據(jù)（設(shè)置網(wǎng)格數(shù)m，監(jiān)測點n，上風向清潔點若干）。計算m與n之間的相關(guān)系數(shù)R。R越大，說明該網(wǎng)格越能代表污染物濃度的變化規(guī)律。再根據(jù)監(jiān)測點污染物濃度、平均濃度求出變異系數(shù)CV和各點方差Si。綜合分析R、CV和Si，就得到優(yōu)選的點位。

3.t檢驗法。同樣以網(wǎng)格布點法的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，求出平均濃度，劃分區(qū)域（如重污染區(qū)、中度污染區(qū)、輕污染區(qū)等）。根據(jù)評價標準（如監(jiān)測方便程度、安全性、位置關(guān)系等）確定若干方案。再經(jīng)過比較選出較優(yōu)的方案。然后用t檢驗優(yōu)選點位與總樣本的差異是否顯著。確定顯著性水平后，由t分布表查出t分布表值。若優(yōu)選點位t計算值t計算值 4.4最優(yōu)指標法。這種方法是以TOPSIS法為基礎(chǔ)創(chuàng)新出的方法，通過逼近最優(yōu)水平對多目標系統(tǒng)進行決策和評價。建立原始監(jiān)測數(shù)據(jù)矩陣X，確定最優(yōu)指標值向量Y。通過對X的最優(yōu)指標進行歸一化處理，建立優(yōu)化決策矩陣Z。利用Z計算監(jiān)測點指標與最優(yōu)水平的逼近程度。將依大小進行排序，再結(jié)合點位優(yōu)化規(guī)則選出有代表性的優(yōu)化點位。

4.特征分析法。此法是將監(jiān)測點位按照污染程度歸類或聚類，并在每一類中選出代表性的點位。利用原始監(jiān)測數(shù)據(jù)（n個樣本，m個變量）建立聯(lián)系度關(guān)系矩陣Y=XA（X為編碼矩陣，A為變量權(quán)矩陣），將聯(lián)系度最大的問題轉(zhuǎn)化為求解矩陣X□XT（XT為轉(zhuǎn)秩矩陣）的最大特征值λ和特征向量A。經(jīng)過計算求出矩陣Y并繪制聯(lián)系度折線圖，根據(jù)圖將聯(lián)系度大小聚類，然后就可優(yōu)選點位了。

五、結(jié)語

隨著社會文明的進步，人類對生活質(zhì)量的要求不斷提高，環(huán)保意識也逐漸增強。對大氣環(huán)境質(zhì)量進行有效的監(jiān)測，可以使大氣中的污染物得到實施的監(jiān)控和觀察，對其變化和發(fā)展的趨勢及時掌握，便于采取必要的措施進行預防和解決。

參考文獻：

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