城市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測優(yōu)化布點(diǎn)研究

摘要：城市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測是協(xié)調(diào)城市發(fā)展建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)重要工作。為此，本文通過總結(jié)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測布點(diǎn)的基本步驟和布點(diǎn)優(yōu)化的基本原則，具體分析確定監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量及自動(dòng)監(jiān)測布點(diǎn)優(yōu)化的基本方法，以期借此對(duì)城市空氣質(zhì)量的自動(dòng)監(jiān)測提供一些幫助，從而更好地改善城市環(huán)境。

關(guān)鍵詞： 環(huán)境空氣質(zhì)量；自動(dòng)監(jiān)測；優(yōu)化布點(diǎn)

中圖分類號(hào)：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）06-0150-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.088

Abstract： The automatic monitoring of urban environmental air quality is an important technology for coordinating urban development and environmental protection. This paper summarizes the basic steps of ambient air quality monitoring and the basic principles of site optimization， specifically analyzes how to determine the number of monitoring points and the basic methods for automatic monitoring of site optimization. It is hoped that there will be some help in the automatic monitoring of urban air quality， and thus better Improve the urban environment.

Keywords：Ambient air quality； Automatic monitoring； Optimization

近些年隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市環(huán)境遭到了嚴(yán)重的破壞，空氣污染嚴(yán)重，給人們的生活和健康帶來了不良影響。因此，加強(qiáng)城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測，協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境兩者間的關(guān)系，有重要的意義。在進(jìn)行空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位布置時(shí)，如何優(yōu)化自動(dòng)監(jiān)測布點(diǎn)，達(dá)到對(duì)城市空氣的全方位監(jiān)測是本文重要研究的問題。

1 環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測布點(diǎn)的基本步驟

城市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測優(yōu)化布點(diǎn)分為以下幾個(gè)步驟：首先，確定監(jiān)測目標(biāo)，并規(guī)劃出相應(yīng)的監(jiān)測范圍；其次，參照以往城市采集數(shù)據(jù)，確定監(jiān)測點(diǎn)的類型和數(shù)量，以及每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測范圍；再次，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的監(jiān)測方案，并對(duì)監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行有效地管理[1]。

2 環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測優(yōu)化布點(diǎn)的基本原則

城市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測分布點(diǎn)位數(shù)據(jù)要能反映出城市的整體空氣質(zhì)量水平和污染程度，因此在優(yōu)化布點(diǎn)時(shí)，要根據(jù)城市范圍的具體地理環(huán)境和氣候特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)，要做到優(yōu)先滿足政府對(duì)環(huán)境的監(jiān)督管理要求，兼顧經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、便利[2]。

2.1 代表性

城市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)要具有代表性，使監(jiān)測結(jié)果能反映該范圍內(nèi)空氣污染的實(shí)際濃度。

2.2 完整性

城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測要能完全體現(xiàn)城市的整體空氣質(zhì)量水平，因此，在設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，要綜合考慮城市的工業(yè)布局、人口分布、社會(huì)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，還要參考當(dāng)?shù)氐臍夂?、地理地質(zhì)等自然環(huán)境特點(diǎn)，科學(xué)合理的進(jìn)行布點(diǎn)，達(dá)到各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)據(jù)可以相互銜接，點(diǎn)位分布可以反映出整體空氣質(zhì)量[3]。

2.3 前瞻性

監(jiān)測點(diǎn)位的分布要具有前瞻性，要結(jié)合城市建設(shè)和城市未來規(guī)劃進(jìn)行合理布點(diǎn)。

2.4 針對(duì)性

空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)是政府環(huán)境保護(hù)相關(guān)部門進(jìn)行環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，污染排放標(biāo)準(zhǔn)審核和其他相關(guān)環(huán)保監(jiān)督審核的重要依據(jù)。因此，在設(shè)置空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，要有針對(duì)性地對(duì)政府要求的重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行布點(diǎn)監(jiān)測，以滿足環(huán)境治理的要求。

2.5 連續(xù)性

空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)具有連續(xù)性，要能綜合反映空氣質(zhì)量的變化趨勢。因此，在進(jìn)行空氣監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置時(shí)，要綜合考慮選好布點(diǎn)，不能隨意變更監(jiān)測點(diǎn)位。

2.6 經(jīng)濟(jì)成本最優(yōu)

城市空氣質(zhì)量的惡化，主要是由于城市負(fù)荷較大，資源利用不合理導(dǎo)致的，在追求經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)忽略了環(huán)境的保護(hù)。因此，在進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測時(shí)，也要考慮經(jīng)濟(jì)成本問題。在設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位時(shí)，要具體考察設(shè)點(diǎn)的周邊設(shè)施是否便利、用電是否完善等因素。

3 監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量的確定

監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量是根據(jù)城市的范圍、工業(yè)分布、污染現(xiàn)狀、經(jīng)濟(jì)狀況、天氣地形等綜合分析確定出來的，與環(huán)境監(jiān)督要求和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)形勢有一定關(guān)系。現(xiàn)階段，城市空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)量受到成本投入和人員數(shù)量的限制，因此，在進(jìn)行數(shù)量確定時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求的監(jiān)測數(shù)據(jù)、污染物的主要分布區(qū)域、人員分布等進(jìn)行具體分析和合理分布[4]。

當(dāng)前，在進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量確定時(shí)使用廣泛的方法是定性法，還有一種定量法也被人們提及。定量法是通過理論建模，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化理論條件來完成的，這種方法不受具體環(huán)境特點(diǎn)和氣候等實(shí)際問題的影響，可以作為確定數(shù)量的一種理論參考。國際上一般以人口數(shù)量、污染分布和范圍等因素來確定最優(yōu)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量，美國等國家主要通過對(duì)空氣中懸浮顆粒物、SO2、CO、NO2等進(jìn)行分析，根據(jù)人口分布來設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量，這種方法既保證了環(huán)境監(jiān)測的要求，又能有效地控制經(jīng)濟(jì)成本投入，是一種很好的設(shè)點(diǎn)方法。另外一些國家，還有以劃定的監(jiān)測范圍和污染程度來確定，通過對(duì)地區(qū)范圍和污染程度進(jìn)行分級(jí)、分區(qū)，按照一定的比例和計(jì)算方法進(jìn)行點(diǎn)位數(shù)量確定?？傊?，自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)量提供的監(jiān)測信息要能夠保證對(duì)空氣質(zhì)量的全面監(jiān)測，要提供完整的連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，也要避免區(qū)域重復(fù)數(shù)據(jù)。同時(shí)要根據(jù)城市的具體經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境監(jiān)測要求進(jìn)行評(píng)定。

4 監(jiān)測布點(diǎn)優(yōu)化的基本方法

在進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測優(yōu)化布點(diǎn)工作時(shí)，有很多種方法可以應(yīng)用，其中應(yīng)用較為廣泛的包括功能區(qū)法、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析法、模型模擬法和綜合法。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在運(yùn)用時(shí)要根據(jù)具體的環(huán)境和監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)合理選擇。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，又有一些新的布點(diǎn)優(yōu)化方法出現(xiàn)，如模糊聚類分析法等。這類方法多是通過相關(guān)參數(shù)設(shè)置，建立數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型來進(jìn)行布點(diǎn)預(yù)測。在現(xiàn)實(shí)環(huán)境監(jiān)測過程中，有很多不可預(yù)測的變化，或者不是按照特定規(guī)律運(yùn)行的參數(shù)，這都影響著布點(diǎn)優(yōu)化的準(zhǔn)確性。因此，自動(dòng)監(jiān)測最優(yōu)監(jiān)測點(diǎn)位的確定是不能按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定的，而是需要因地制宜，根據(jù)不同城市的自然氣候和地理環(huán)境合理設(shè)置，從而達(dá)到監(jiān)測布點(diǎn)科學(xué)合理有效的效果。

設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)時(shí)需要確保監(jiān)測點(diǎn)的位置能夠真實(shí)、有效地反映出一定范圍內(nèi)的空氣質(zhì)量現(xiàn)狀及變化規(guī)律。首先合理布置監(jiān)測點(diǎn)位。不同區(qū)域的空氣濃度存在差異，應(yīng)確保高中低濃度區(qū)域均布置監(jiān)測點(diǎn)位，以此反映整個(gè)區(qū)域的真實(shí)狀況，判定監(jiān)測區(qū)域的質(zhì)量狀況、污染水平和空氣質(zhì)量變化規(guī)律。其次，監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置時(shí)應(yīng)參考不同區(qū)域的人口密度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、污染程度等因素，根據(jù)監(jiān)測的重要等級(jí)布置監(jiān)測點(diǎn)，確保能夠覆蓋所有建成的生產(chǎn)、生活區(qū)域。再次，針對(duì)城市不同的功能區(qū)域，應(yīng)設(shè)置不同數(shù)量的監(jiān)測點(diǎn)，特別是工業(yè)密集區(qū)及人口密集區(qū)應(yīng)多布置，對(duì)污染源及污染物進(jìn)行密切、及時(shí)地監(jiān)測，確?？諝馕廴静粫?huì)對(duì)人民生活產(chǎn)生影響。在監(jiān)控空氣質(zhì)量的同時(shí)還應(yīng)兼顧城市自身要求的空氣監(jiān)測任務(wù)。

4.1 功能區(qū)法

早期，我國對(duì)環(huán)境開展監(jiān)測活動(dòng)時(shí)通常按照城市不同的功能區(qū)域設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位，一般情況下一個(gè)城市設(shè)置3～4個(gè)點(diǎn)位即可。但是不同城市、不同功能區(qū)域?qū)諝猱a(chǎn)生的污染情況存在較大差異，且污染物在風(fēng)、空氣濕度等因素的影響下會(huì)形成不同的污染程度，導(dǎo)致整個(gè)區(qū)域的空氣的污染程度監(jiān)測存在較大誤差，因此需要結(jié)合新的方法予以優(yōu)化。

4.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

數(shù)理統(tǒng)計(jì)法是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過分析一定的時(shí)間段和地理空間范圍實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)與空氣污染的分布擴(kuò)散狀況等之間的關(guān)聯(lián)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理預(yù)測監(jiān)測點(diǎn)的合理分布狀態(tài)和需求。由于實(shí)際取樣監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)受地域的限制，不同時(shí)間段監(jiān)測頻率也不盡相同，加之不同地區(qū)自然因素差異較大，因此，這種方法得出的結(jié)論不適合普遍推廣，地域性較強(qiáng)。

4.3 模擬法

模型模擬是在精確地掌握了整個(gè)區(qū)域不同時(shí)期的人口密度、工業(yè)分布、污染物性質(zhì)、空氣濃度、污染變化規(guī)律等，按照設(shè)定的條件和模式進(jìn)行模擬，得出空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。但是，模擬中使用的污染源的分布、擴(kuò)散規(guī)律、氣象條件等因素的準(zhǔn)確度直接影響著模擬結(jié)果。在實(shí)際運(yùn)用中，模型的設(shè)定需要以大量、全面的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，同時(shí)很難確保污染物分布數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，因此當(dāng)前很難實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)度的環(huán)境空氣質(zhì)量模擬并進(jìn)行預(yù)測。

5 結(jié)束語

環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)需要具體根據(jù)城市的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。不同地區(qū)由于氣候、經(jīng)濟(jì)狀況以及空氣污染分布和人口分布情況等眾多因素都不相同，因此在進(jìn)行監(jiān)測布點(diǎn)時(shí)不能完全按照一種方法操作。要靈活運(yùn)用多種方法，各取所長，具體情況具體運(yùn)用，最終獲得最理想的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1]中國環(huán)境監(jiān)測總站.大氣環(huán)境監(jiān)測優(yōu)化布點(diǎn)方法[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1992.36-38.

[2]張曉林，唐國忠.現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測方法[M].天津：天津大學(xué)出版社，1993.11-12.

[3]袁清珂，車軍.大氣環(huán)境監(jiān)測優(yōu)化布點(diǎn)研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測，1995，（4）：33-35.

[4]許麗忠，張江山.改進(jìn)密切值法優(yōu)化大氣環(huán)境監(jiān)測布點(diǎn)[J].環(huán)境工程，2000，18（2）：50-53.

收稿日期：2018-04-19

作者簡介：喬穎慧（1976-），女，本科，副高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測與保護(hù)。