大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法探究

【摘要】：大氣環(huán)境已經(jīng)關(guān)系到人類的生存和發(fā)展，在現(xiàn)代社會(huì)中，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為環(huán)境評(píng)價(jià)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文從大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)原則分析入手，簡(jiǎn)要分析了常用的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法，并進(jìn)一步分析了最新的優(yōu)化大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法。

【關(guān)鍵詞】： 大氣環(huán)境，監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

【前言】

大氣環(huán)境檢測(cè)的范圍非常廣，同時(shí)檢測(cè)內(nèi)容很多，制定一個(gè)能夠反應(yīng)整個(gè)區(qū)域內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方案具有一定的挑戰(zhàn)性。大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法關(guān)系到環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性，是今后一段時(shí)期內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

1大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)原則分析

大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)應(yīng)堅(jiān)持全面性、代表性和可比性原則，保障樣品采集取得預(yù)期監(jiān)測(cè)效果。

（1）全面性。大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的區(qū)域范圍較廣，布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位時(shí)要充分考慮區(qū)域內(nèi)高、中、低污染程度的區(qū)域的點(diǎn)位，既要照顧到污染程度較重的區(qū)域大氣環(huán)境污染狀況，也要充分掌握工業(yè)密集區(qū)、污染物排放多、人口流動(dòng)大的區(qū)域，并增加相應(yīng)的點(diǎn)位數(shù)量，盡可能全面的收集反映大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀。

（2）代表性。大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的確定還要具有一定代表性，尤其是要做好特定環(huán)境卜的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布設(shè)。例如，在季風(fēng)的上風(fēng)向監(jiān)測(cè)點(diǎn)位相對(duì)布設(shè)少，而在季風(fēng)的卜風(fēng)向應(yīng)盡量多的設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位以便客觀的采集區(qū)域內(nèi)的大氣環(huán)境狀況。

（3）一致性。確定大氣環(huán)境檢測(cè)采樣點(diǎn)的最終目的是準(zhǔn)確獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的大氣污染物成分及濃度分布，進(jìn)而采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理工具，完成區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量的分析和預(yù)測(cè)工作。這也要求在采樣點(diǎn)布置的過(guò)程中，需要滿需采樣點(diǎn)條件的一致性。

（4）科學(xué)性?？茖W(xué)性指的是根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域和檢測(cè)目的科學(xué)選擇布點(diǎn)方案。在檢測(cè)大氣環(huán)境對(duì)于人體有無(wú)危害或者危害程度高低的情況下，需要監(jiān)測(cè)點(diǎn)高度在1.5至2.0m范圍之內(nèi)，盡可能與人體活動(dòng)高度相一致；如果是監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境對(duì)于植物有無(wú)危害，那就需要將監(jiān)測(cè)點(diǎn)高度接近于植物葉片高度。

2 大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法

2.1 傳統(tǒng)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法研究

（1）同心圓布點(diǎn)法

該方法需要首先確定檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的污染源中心位置，并以污染源位置為圓心確定半徑不同的同心圓，進(jìn)而以圓心為端點(diǎn)，確定不同角度的放射線，各個(gè)放射線和同心圓的交點(diǎn)就是大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。同心圓布點(diǎn)法要求布點(diǎn)應(yīng)主要位于區(qū)域內(nèi)季風(fēng)或者主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。多年實(shí)踐證明，同心圓布點(diǎn)法對(duì)于常規(guī)大氣環(huán)境檢測(cè)和多個(gè)污染源分布較為均勻的監(jiān)測(cè)區(qū)域適用性較強(qiáng)，能夠很好的反應(yīng)區(qū)域內(nèi)污染源群對(duì)于大氣環(huán)境的影響。

（2）功能區(qū)布點(diǎn)法

功能區(qū)布點(diǎn)法要求按照被監(jiān)測(cè)區(qū)域具有的不同社會(huì)功能進(jìn)行檢測(cè)，主要的功能區(qū)可以劃分為居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)等，在此基礎(chǔ)上對(duì)影響大氣環(huán)境的主要污染因子進(jìn)行分析，綜合所能調(diào)配的人力物力進(jìn)行檢測(cè)點(diǎn)的布置。該種方法在大區(qū)域大氣環(huán)境檢測(cè)中應(yīng)用效果較好，但是對(duì)于監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大一污染因子擴(kuò)散規(guī)律的依賴性較強(qiáng)。

（3）網(wǎng)格布點(diǎn)法

就是把需要監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的地面劃分成若干個(gè)均勻的網(wǎng)狀方格，在方格的中心或兩條直線交點(diǎn)處設(shè)置相應(yīng)的采樣點(diǎn)，根據(jù)區(qū)域人口分布、污染源強(qiáng)度等劃分網(wǎng)格大小。網(wǎng)格布點(diǎn)法對(duì)于污染源較多且分布較為均勻的地區(qū)，該種方式屬于較為直觀的空間分布方案，具有約束條件少，適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，可以通過(guò)該法設(shè)置科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位較好地反映區(qū)域內(nèi)的污染物空間分布。

（4）扇形布點(diǎn)法

在主導(dǎo)風(fēng)向較為固定且明確的區(qū)域，經(jīng)常使用扇形布點(diǎn)法，該種方法需要首先確定污染源位置，通過(guò)在考慮季風(fēng)和主導(dǎo)風(fēng)向的基礎(chǔ)上，在主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向軸線方向確定一個(gè)40°—80°的扇形范圍，在扇形弧線上確定數(shù)量不等的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。此種方法對(duì)風(fēng)向的依賴性較強(qiáng)，在特殊環(huán)境條件下可以使用。

2.2 大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)優(yōu)化

（1）優(yōu)化點(diǎn)位技術(shù)分析

由廣東工業(yè)大學(xué)蔡文教授研發(fā)的物元分析法采用了可拓學(xué)原理，對(duì)于解決困擾大氣環(huán)境檢測(cè)布點(diǎn)準(zhǔn)確性問(wèn)題具有一定借鑒意義。該種方法從污染物檢測(cè)值的最大值和最小值入手，分析最終期望結(jié)果的最佳點(diǎn)、最差點(diǎn)和期望點(diǎn)，并分別建立相應(yīng)的矩陣模型，通過(guò)關(guān)聯(lián)函數(shù)計(jì)算綜合關(guān)聯(lián)方程，最終在點(diǎn)聚圖上確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分析。

相關(guān)系數(shù)法最初有國(guó)外學(xué)者提出，是一種網(wǎng)格布點(diǎn)法的改進(jìn)方案，運(yùn)用網(wǎng)格布點(diǎn)法取得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析其中的網(wǎng)格數(shù)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量關(guān)系，并計(jì)算相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)越大則說(shuō)明檢測(cè)數(shù)據(jù)越接近于真實(shí)數(shù)據(jù)。

最優(yōu)指標(biāo)是一種在TOPSIS方法基礎(chǔ)上優(yōu)化改進(jìn)的大氣環(huán)境檢測(cè)布點(diǎn)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)檢測(cè)多個(gè)污染物的目標(biāo)，由于加入了最優(yōu)水平方案，原始數(shù)據(jù)矩陣不斷向最優(yōu)指標(biāo)值矩陣逼近，最終通過(guò)歸一化處理，確定最佳的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布點(diǎn)。

特征分析法是另一種優(yōu)化點(diǎn)位技術(shù)，該方法按照污染程度將監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行聚類和歸類處理，并在每一類中確定最佳的、最具代表性的點(diǎn)位，通過(guò)原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定關(guān)聯(lián)度矩陣，通過(guò)模型轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)度問(wèn)題向矩陣求解問(wèn)題的轉(zhuǎn)換，最紅確定特征向量和特征值，依據(jù)聯(lián)系度聚類得到優(yōu)選大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)。

（2）預(yù)測(cè)布點(diǎn)技術(shù)分析

預(yù)測(cè)布點(diǎn)技術(shù)計(jì)算使用的模型主要有以下幾類：ISC3、AEROD、ADMS、CMAQ等，在模擬計(jì)算監(jiān)測(cè)區(qū)域大氣環(huán)境和空氣質(zhì)量的基礎(chǔ)上，確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的時(shí)間精度、經(jīng)濟(jì)性和空間分布均較好。部分國(guó)內(nèi)學(xué)者已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用CMAQ模型計(jì)算珠江三角洲地區(qū)的大氣環(huán)境，針對(duì)于二氧化硫和二氧化氮等主要空氣污染物的檢測(cè)取得了突破性的進(jìn)展。結(jié)果表明，該技術(shù)的誤差范圍可控，對(duì)于多種大氣污染物均具有較好的空間模擬效果。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，大氣污染物越來(lái)越多，造成大氣環(huán)境的破壞，為有效保護(hù)大氣環(huán)境，進(jìn)行大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法研究具有重大而現(xiàn)實(shí)的意義。在缺少環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)的區(qū)域，推薦首先使用傳統(tǒng)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法，在積累了一定原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，著手進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

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作者簡(jiǎn)介：白云鵬 男，1987.01，籍貫四川省閬中市，學(xué)歷本科，

畢業(yè)于內(nèi)江師范學(xué)院，現(xiàn)有職稱助理工程師，研究方向環(huán)境監(jiān)測(cè)endprint