摘要：空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點位的優(yōu)化對區(qū)域空氣質(zhì)量的控制具有重要意義。本文對空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點位優(yōu)化的原則和方法等進行了一些有意義的探討，希望對提升空氣監(jiān)測質(zhì)量能夠有所借鑒。

關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量;監(jiān)測點位;優(yōu)化布局

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）04-0-02

Abstract： The optimization of air quality automatic monitoring points is of great significance for the control of regional air quality. In this paper， some meaningful discussions on the principles and methods of air quality automatic monitoring point optimization are carried out， and it is hoped that the quality of air monitoring can be improved.

Key words： Air quality; Monitoring points; Optimized layout

1 空氣質(zhì)量監(jiān)測點位優(yōu)化概述

自從工業(yè)革命以來，人類社會取得了長足的發(fā)展和進步，其中一個最典型的代表就是城鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴大，而且伴隨著技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)升級，城鎮(zhèn)的功能結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)布局依然處于不斷發(fā)展、優(yōu)化和調(diào)整的過程中，這導(dǎo)致人口的聚集規(guī)模和分布都呈現(xiàn)出一種動態(tài)變化的態(tài)勢。在這種情況下，原有的空氣監(jiān)測點位（如圖1所示）無論是在數(shù)量上還是分布上都需要進行優(yōu)化，以滿足當前經(jīng)濟社會發(fā)展對空氣監(jiān)測技術(shù)的需要。近年來，雖然我國空氣質(zhì)量監(jiān)測點的數(shù)量和密度都在不斷增大，這在一定程度上保證了監(jiān)測信息的可靠性，但由此也帶來了人力、財力等資源的大量消耗，所以有必要對空氣質(zhì)量監(jiān)測布點進行優(yōu)化。通過對監(jiān)測布點進行優(yōu)化，實現(xiàn)用有限監(jiān)測點來獲取可靠的空氣質(zhì)量信息具有積極意義。本文正是立足于這一出發(fā)點，對空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點位優(yōu)化的原則和方法等進行了一些有意義的探討，希望對提升空氣監(jiān)測質(zhì)量能夠有所借鑒。

2 優(yōu)化基本原則

（1）代表性原則。所設(shè)置的空氣質(zhì)量監(jiān)測點布局應(yīng)能對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的空氣質(zhì)量進行客觀、真實和全面地評價，即確保選點具有代表性。（2）完整性原則。不同區(qū)域具有不同的自然地理和氣象特性，同一區(qū)域內(nèi)的不同地方在工業(yè)布局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和人口分布上也可能體現(xiàn)出較大的差異性，所以在進行監(jiān)測點位布局時，要求整體布局必須能夠反映監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的主要功能區(qū)的空氣質(zhì)量變化趨勢，充分實現(xiàn)各個監(jiān)測點之間的有效協(xié)調(diào)。（3）前瞻性原則。在進行監(jiān)測點位的布局時，要對監(jiān)測區(qū)域未來的發(fā)展規(guī)劃以及空間格局變化趨勢進行充分考慮，使監(jiān)測點的布局具有一定的前瞻性。（4）針對性原則?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測點的布局是為了管理環(huán)境服務(wù)，監(jiān)測信息不僅是開展環(huán)境管理工作的基本依據(jù)，同時也是對環(huán)境治理效果進行客觀評價的事實載體，而這些都要求空氣質(zhì)量監(jiān)測點的設(shè)置必須優(yōu)先滿足環(huán)境管理的需要。具體可以部署網(wǎng)格化精準監(jiān)控預(yù)警及決策支持系統(tǒng)，比如針對重點區(qū)域、重點工業(yè)企業(yè)、建筑工地等多種環(huán)境監(jiān)測對象，應(yīng)加大密度監(jiān)測網(wǎng)格布點，形成大范圍、高密度網(wǎng)格組合布點，實時監(jiān)控區(qū)域內(nèi)主要污染物的動態(tài)變化，快速捕捉污染源的異常排放行為，做到實時預(yù)警，為實施空氣環(huán)境防治提供科學(xué)的大數(shù)據(jù)評估，不斷提高大氣污染防治的監(jiān)管能力和水平。（5）連續(xù)性原則?？諝赓|(zhì)量的監(jiān)測是一個長期和連續(xù)的過程，原則上一旦確定點位，就不應(yīng)進行隨意變更，除非有不符合規(guī)范的理由。（6）經(jīng)濟成本最優(yōu)原則。在布設(shè)監(jiān)測點位時，還應(yīng)對現(xiàn)場實際條件進行考察，應(yīng)使所布點位盡量在交通、電力等方面達到方便，同時盡可能地排除周邊環(huán)境對監(jiān)測工作可能帶來的干擾?？傊?，在對空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點位的布局進行優(yōu)化時，要保證優(yōu)化調(diào)整后的點位布局能夠反映監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的空氣質(zhì)量水平，要保證對新的功能區(qū)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)區(qū)的有效覆蓋。通過點位布局優(yōu)化，應(yīng)可以實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域空氣質(zhì)量水平及發(fā)展趨勢的全面、客觀評價。點位布局的優(yōu)化調(diào)整要做到理論上優(yōu)化、技術(shù)上可行、采樣相對方便、立足當下兼顧發(fā)展。

3 監(jiān)測點數(shù)量的確定

在進行空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點位的優(yōu)化時，需要對點位數(shù)量進行控制，要在保證能夠獲取可靠信息量的同時，盡量減少點位覆蓋區(qū)域的交叉情況。監(jiān)測點位數(shù)量的確定既需要考慮空氣質(zhì)量的監(jiān)測需求，還應(yīng)與當?shù)氐慕?jīng)濟社會發(fā)展條件相適應(yīng)。目前確定監(jiān)測點位數(shù)量的依據(jù)有人口規(guī)模、監(jiān)測區(qū)域面積及污染程度、功能區(qū)等等。歐洲環(huán)保署、世衛(wèi)組織、美國等在實施涉及懸浮物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物的空氣污染物的監(jiān)測項目時，主要依據(jù)人口規(guī)模來進行確定，盡量以最少的監(jiān)測點來客觀反映整個監(jiān)測區(qū)域的污染程度。此外，國外還出現(xiàn)了以監(jiān)測區(qū)域和污染水平為主要依據(jù)的經(jīng)驗確定法，將污染分為超過平均水平的區(qū)域、介于標準和本地區(qū)平均水平之間的區(qū)域、本地水平區(qū)域三種，根據(jù)一定的經(jīng)驗公式來計算監(jiān)測點數(shù)目。

4 優(yōu)化的基本方法探討

4.1 功能區(qū)法

我國在開展空氣質(zhì)量監(jiān)測的初期，一般采用功能區(qū)法進行點位布局，比如對于一些規(guī)模不大的城鎮(zhèn)，可以考慮只布設(shè)三、四個監(jiān)測點。但對于一些特定區(qū)域，考慮到人口分布及變化趨勢與該區(qū)域內(nèi)的空氣污染程度的關(guān)系不固定，而且不同地區(qū)的實際情況往往也存在較大差異，所以這種點位布設(shè)方法的代表性較低，其能否實現(xiàn)點位布局優(yōu)化還需要作進一步地討論和研判。

4.2 數(shù)理統(tǒng)計法

該方法是利用統(tǒng)計工具來對監(jiān)測點位布局的合理性進行分析，即先假定一個時間序列和空間序列范圍，再研究分析空氣質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果與污染程度的分布、擴散等在時空上的相關(guān)性。但因為實際監(jiān)測布點和監(jiān)測頻次的限制，使得監(jiān)測結(jié)果的相關(guān)性一般都較低，而且這種方法對環(huán)境條件、污染源強度也沒進行充分考慮，所以具有一定的不合理性。

4.3 模擬法

在對監(jiān)測點位進行布局優(yōu)化時，還可以采用模型模擬法，最終模擬的結(jié)果與污染源分布、污染擴散規(guī)律、氣象條件等因素相關(guān)，同時還與模型本身的適用性以及模擬模式的選擇有關(guān)。但現(xiàn)實中，因為受到各種因素的制約，切實掌握一個區(qū)域內(nèi)的污染物分布情況是比較困難的，需要大量的監(jiān)測網(wǎng)格數(shù)據(jù)支持，而這就使得模擬模式的選擇以及環(huán)境要素的確定缺少客觀依據(jù)，進而對模擬的精度帶來一定不利影響，降低了該方法的通用性。

4.4 綜合法

綜合法可以對環(huán)境空氣質(zhì)量的時空變化特性進行準確刻畫，繼而有效揭示污染物濃度的變化規(guī)律。綜合法考慮了影響空氣質(zhì)量的各種因素，依靠大量的實測數(shù)據(jù)來提升模擬預(yù)測結(jié)果的準確度。但該方法也具有一定的局限性，它要求原始空氣監(jiān)測網(wǎng)的密度足夠高，否則無法進一步深入分析，同時在具體操作上也具有較大難度。

4.5 模糊聚類分析法

與以上方法相比，模糊聚類方法是當前比較常用的監(jiān)測點位布局優(yōu)化方法，利用該方法進行數(shù)學(xué)處理更為科學(xué)，它能夠有效解決評價標準的邊界模糊和監(jiān)測誤差對評價結(jié)果的影響;同時，該方法還具有建模簡單、計算量小、受人為干擾小等優(yōu)勢，該方法基本滿足空氣監(jiān)測網(wǎng)格化點位布設(shè)的要求，具有整體代表性。

5 結(jié)束語

空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點位的優(yōu)化對區(qū)域空氣質(zhì)量的控制具有重要意義，而在進行監(jiān)測點數(shù)量及其位置的最優(yōu)化確定時，應(yīng)結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況進行綜合考慮。本文對空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點位優(yōu)化的基本原則和方法進行了探討，希望對推動環(huán)境監(jiān)測工作的發(fā)展能夠有所借鑒。

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收稿日期：2018-12-15

作者簡介：盧卓恒（1987-），男，漢族，大學(xué)本科，環(huán)境保護監(jiān)測站工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測。