生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保技術(shù)探究

班惠昭

(山西省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山西 太原 030027)

引 言

在經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會發(fā)展中，工業(yè)化發(fā)展速度的不斷加快導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)廢棄物排放量增大，嚴(yán)重污染空氣與河流等。與此同時，農(nóng)業(yè)成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要部分，為增加糧食儲備和外匯儲備做出重大貢獻(xiàn)。然而隨著農(nóng)業(yè)的長期發(fā)展，耕地面積越來越大，引發(fā)沙漠化問題，嚴(yán)重影響人們的生活與工作。所以當(dāng)下生態(tài)環(huán)境破壞問題突出，既制約經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展，又危害人們的身心健康。為了解決環(huán)境污染問題，必須加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，提高環(huán)保工作成效。

1 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保技術(shù)的重要價值

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是一項長期性工程，涉及范圍廣、內(nèi)容多、綜合性強(qiáng)，表現(xiàn)出明顯的周期性特征[1]。生態(tài)系統(tǒng)的運行與發(fā)展就是整體性的循環(huán)過程，容易被外界環(huán)境干擾，影響自身平衡。例如資源的開發(fā)、污染物的干擾等，只有進(jìn)行科學(xué)的、完善的、有效的周期性監(jiān)測，明確生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律，才能確保整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，解決生態(tài)環(huán)境問題，走可持續(xù)發(fā)展道路。而且環(huán)保工作的技術(shù)要求較高，在生態(tài)環(huán)境不斷惡化的過程中要利用先進(jìn)技術(shù)加以處理，依托先進(jìn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并處理監(jiān)測結(jié)果，達(dá)到控制、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境的目的，促進(jìn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，奠定良好的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展基礎(chǔ)，保護(hù)好綠水青山，造福子孫后代。

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保技術(shù)對解決環(huán)境問題的價值主要體現(xiàn)在：一是降低企業(yè)運營成本，即企業(yè)利用環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新積極開發(fā)各種可以節(jié)約原材料與能源的產(chǎn)品、服務(wù)，提高使用原材料與能源的效率，同時回收產(chǎn)品，實現(xiàn)再生產(chǎn)、再利用，減少對生態(tài)環(huán)境的污染。二是推動環(huán)境技術(shù)改革，積極引進(jìn)綠色技術(shù)，發(fā)展無污染、高科技的新興產(chǎn)業(yè)，依托生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保技術(shù)改造能耗高、污染環(huán)境的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。三是構(gòu)建有機(jī)農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)等農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)模式，讓農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境實現(xiàn)和諧、健康、穩(wěn)定的發(fā)展。四是推行物質(zhì)與社會的生態(tài)化生產(chǎn)，使用綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，讓經(jīng)濟(jì)增長、生態(tài)建設(shè)能夠相互促進(jìn)。因此，必須加強(qiáng)對生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保技術(shù)的分析、應(yīng)用，開發(fā)并推廣無廢少廢工藝、清潔技術(shù)、污染預(yù)防技術(shù)等，建立健全綠色環(huán)保生產(chǎn)系統(tǒng)，促成經(jīng)濟(jì)社會和生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保技術(shù)的要點

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)和信息，包含水監(jiān)測和地面監(jiān)測、空氣監(jiān)測以及地理信息等[2]。目前大部分地區(qū)都做到了生態(tài)環(huán)境監(jiān)測全覆蓋，借助地面監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測，實時把握區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境的實際情況，并通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)幫助環(huán)境保護(hù)的實施。其中的基本前提在于獲取生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)下在監(jiān)測生態(tài)環(huán)境、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的過程中主要使用色譜、光譜和3S等技術(shù)手段。

2.1 色譜技術(shù)

色譜技術(shù)的常見方法有液相色譜分離、氣相色譜分離、毛細(xì)管電泳等，例如在監(jiān)測水環(huán)境時使用氣相色譜技術(shù)方法，分離監(jiān)測水中的有機(jī)物，如PHAs(多環(huán)芳烴類)。目前國家還建立通過高效液相色譜法測定環(huán)境空氣里的醛酮類化合物的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 光譜技術(shù)

光譜技術(shù)在監(jiān)測水環(huán)境方面也發(fā)揮了重要作用，主要有紫外-可見吸收譜、原子發(fā)射光譜、原子吸收光譜、熒光光譜等技術(shù)方法，通過利用各種物質(zhì)的獨特光譜進(jìn)行物質(zhì)的定性或定量測定。國家已經(jīng)建立數(shù)十種利用光譜技術(shù)監(jiān)測水中污染物的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，例如測定水中的鐵離子含量時使用鄰菲啰啉分光光度測定法，使用紫外分光法測定水里的硝酸鹽氮，利用甲醛肟分光光度法測定水里的錳等。

2.3 3S技術(shù)

3S技術(shù)是遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)統(tǒng)稱為3S技術(shù)，在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[3]。

RS技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測時主要通過衛(wèi)星實時遠(yuǎn)距離監(jiān)測，基于電磁波的改變判斷所監(jiān)測空間的生態(tài)環(huán)境形成的動態(tài)信息，借此預(yù)判區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境發(fā)展。在監(jiān)測時使用RS技術(shù)的掃描功能、拍攝功能，可以采集監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的各方面內(nèi)容信息，包括植被生長情況、森林覆蓋面積、生態(tài)環(huán)境污染指數(shù)以及氣溫閉環(huán)等。例如在對山西省森林資源展開生態(tài)環(huán)境監(jiān)測作業(yè)時，通過RS技術(shù)既能實時監(jiān)測山西省森林覆蓋面積的增減情況，又能分析可能發(fā)生的生態(tài)環(huán)境變化，為開展環(huán)保工作提供可靠的參考。當(dāng)森林中發(fā)生嚴(yán)重自然災(zāi)害時，利用RS技術(shù)能夠在最短時間里報警，完成生態(tài)環(huán)境保護(hù)目的，節(jié)省監(jiān)測生態(tài)環(huán)境的成本。

GIS技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測主要是為了收集、整理地理信息中形成的數(shù)據(jù)，通過計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建地理數(shù)據(jù)信息存儲平臺，實時監(jiān)測、實時管理地理信息。在數(shù)據(jù)平臺的運行中不僅可以分析地理空間的生態(tài)環(huán)境問題，處理生態(tài)環(huán)境問題信息，還能實時動態(tài)化管理空間的生態(tài)環(huán)境動態(tài)信息。所以GIS技術(shù)是非常重要的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，監(jiān)測中心要充分掌握這一技術(shù)手段，在實踐應(yīng)用中體現(xiàn)GIS監(jiān)測地理信息的功能，確保地理信息監(jiān)測滿足及時性、真實性的要求。

GPS技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，可以憑借技術(shù)特征與優(yōu)勢建立全球定位體系，實時監(jiān)測生態(tài)環(huán)境，同時確保監(jiān)測所得數(shù)據(jù)信息達(dá)到及時性、真實性的標(biāo)準(zhǔn)。在GPS技術(shù)的應(yīng)用中，通過和衛(wèi)星構(gòu)建的全球定位系統(tǒng)，借助三維導(dǎo)航能力建立生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的全球化監(jiān)控系統(tǒng)。GPS技術(shù)和RS技術(shù)相比可以及時收集生態(tài)環(huán)境的動態(tài)信息，在監(jiān)測不同區(qū)域生態(tài)環(huán)境時全方位監(jiān)測、管理生態(tài)環(huán)境。

3 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保技術(shù)的信息化應(yīng)用

在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)信息時代，夯實生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基礎(chǔ)，是不斷強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)境技術(shù)應(yīng)用的必然選擇[4]。環(huán)保信息化建設(shè)是現(xiàn)階段保護(hù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)性工作之一，在環(huán)境管理轉(zhuǎn)型階段應(yīng)將信息化視作重要手段，基于環(huán)保系統(tǒng)推進(jìn)信息標(biāo)準(zhǔn)化，借助信息化技術(shù)手段更好地服務(wù)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測與保護(hù)。山西省根據(jù)頂層設(shè)計、系統(tǒng)開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及數(shù)據(jù)管理的一體化原則，積極推進(jìn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保平臺建設(shè)，通過促進(jìn)資源整合、深化技術(shù)應(yīng)用提高生態(tài)環(huán)境信息利用率，構(gòu)建生態(tài)環(huán)保云平臺、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫，針對監(jiān)管污染源、監(jiān)測生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、監(jiān)控預(yù)警生態(tài)環(huán)境風(fēng)險、應(yīng)急處置生態(tài)環(huán)境事故等核心業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的集成、分析、挖掘，持續(xù)提升生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保的信息化水平。

3.1 加強(qiáng)平臺建設(shè)

按照山西省政府與環(huán)保部門提出的推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動、建設(shè)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)等要求，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心主動承擔(dān)任務(wù)，根據(jù)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)資源促進(jìn)虛擬數(shù)據(jù)的動態(tài)擴(kuò)展和系統(tǒng)整合，建立共享資源、集中管理、動態(tài)管控的智慧系統(tǒng)，為監(jiān)測生態(tài)環(huán)境、預(yù)報預(yù)警空氣質(zhì)量、監(jiān)控預(yù)警生態(tài)環(huán)境風(fēng)險等提供支撐，保證最大限度發(fā)揮上述生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保技術(shù)的價值。

3.2 促進(jìn)資源整合

遵循消除數(shù)據(jù)孤島、統(tǒng)一管理平臺、整合信息資源的基本原則，針對全省的生態(tài)環(huán)境保護(hù)數(shù)據(jù)和相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)做出云化遷移部署，拓展吸納其他部門、科研院校以及企事業(yè)單位、互聯(lián)網(wǎng)中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的上下聯(lián)動和互聯(lián)互通，匯聚水、大氣、土壤以及固體廢棄物、噪聲、自然生態(tài)等信息數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)應(yīng)用價值，構(gòu)建囊括監(jiān)測生態(tài)環(huán)境、在線監(jiān)控污染源、監(jiān)控預(yù)警工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境風(fēng)險等方面的生態(tài)環(huán)境管理應(yīng)用系統(tǒng)，支持對生態(tài)環(huán)境形勢的準(zhǔn)確監(jiān)測預(yù)判、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息的及時發(fā)布、生態(tài)環(huán)境污染治理與保護(hù)的有效開展等。尤其是建立工業(yè)生產(chǎn)有毒有害氣體監(jiān)測預(yù)警體系，全天候在線監(jiān)控工業(yè)企業(yè)、重金屬企業(yè)的有毒有害氣體及金屬污染因子，監(jiān)控突發(fā)大氣環(huán)境污染事件，防范環(huán)境風(fēng)險。

3.3 深化技術(shù)應(yīng)用

除了常用的色譜、光譜和3S等技術(shù)手段，在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保工作中要注意這些技術(shù)與先進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)的融合應(yīng)用，促進(jìn)信息共享，推動生態(tài)環(huán)保政策的實施，發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)保技術(shù)的作用。所以相關(guān)部門需要進(jìn)一步明確職責(zé)，尤其要明確主體責(zé)任，整合數(shù)據(jù)產(chǎn)生者、使用者，完成生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)信息更新工作；依托監(jiān)測所得數(shù)據(jù)信息開展環(huán)保工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)加密處理，安全、規(guī)范地使用數(shù)據(jù)；加強(qiáng)數(shù)據(jù)的儲備和更新，共享數(shù)據(jù)信息，同時長期保存數(shù)據(jù)信息，在環(huán)保工作中發(fā)揮積極作用。在預(yù)測生態(tài)環(huán)境的未來情景時還可以引入綜合模擬模型，通過智能技術(shù)的輔助收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，提供更可靠的技術(shù)支撐，不斷優(yōu)化生態(tài)環(huán)境管理[5]。

4 結(jié)語

當(dāng)今時代，解決生態(tài)環(huán)境污染問題是重難點工作，只有采取科學(xué)有效的技術(shù)手段優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。從當(dāng)下的環(huán)保工作來看，主要在于控制大氣污染和污染物排放等，還應(yīng)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中保證所用技術(shù)和設(shè)備能夠滿足要求，提升環(huán)保工作的全面性、精準(zhǔn)性，多角度落實生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保技術(shù)的推廣工作。另外，通過構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)保技術(shù)體系，共享生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)信息，提高環(huán)保工作的科技含量，保證順利開展環(huán)保工作，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保的信息化、智能化，創(chuàng)建健康綠色的生態(tài)環(huán)境。今后要繼續(xù)加強(qiáng)對生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，靈活使用環(huán)境監(jiān)測及環(huán)保技術(shù)，不斷提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。