王靜

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

關(guān)鍵詞：大氣；環(huán)境監(jiān)測(cè)；布點(diǎn)

大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)大氣中的污染物的監(jiān)測(cè)，對(duì)其種類和濃度進(jìn)行觀察和分析，實(shí)時(shí)掌握各種污染物的動(dòng)態(tài)變化已經(jīng)它們對(duì)環(huán)境的影響。大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)象主要是分子狀的污染物，如：一氧化碳、臭氧、碳?xì)浠衔镆约傲?、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(duì)這兩種狀態(tài)的污染物在大氣環(huán)境中進(jìn)行布點(diǎn)、采樣、觀察和分析等一系列質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目通常根據(jù)地區(qū)實(shí)際的區(qū)域特點(diǎn)，氣候特點(diǎn)、污染源的分布情況來(lái)進(jìn)行規(guī)定。其中對(duì)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(cè)是國(guó)家規(guī)定的大氣監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，另外可根據(jù)地方特點(diǎn)和污染源特征增加對(duì)碳?xì)浠衔?、二氧化氮、鉛等污染物的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

一、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的意義

1.對(duì)人的意義。人作為社會(huì)活動(dòng)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(wú)形中對(duì)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(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)是保證人的生存權(quán)的最基本的要求。

2.對(duì)動(dòng)植物的意義。動(dòng)植物動(dòng)過(guò)光合作用或呼吸作用來(lái)存活，在這個(gè)過(guò)程中與空氣進(jìn)行融合；空氣中的污染物對(duì)周?chē)h(huán)境，如土壤、水等的不良影響也會(huì)導(dǎo)致動(dòng)植物受害，甚至導(dǎo)致動(dòng)物大批死亡，植物大量枯萎。

3.對(duì)社會(huì)環(huán)境的意義。大氣污染物通過(guò)對(duì)人、動(dòng)植物的影響，最終會(huì)導(dǎo)致活動(dòng)的承受體――社會(huì)環(huán)境不斷惡化，大氣監(jiān)測(cè)最后是通過(guò)對(duì)社會(huì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)觀察來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)社會(huì)環(huán)境中不同時(shí)空、不同種類污染物的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最后有利于對(duì)污染濃度進(jìn)行有效控制，保持社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

二、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)點(diǎn)位選取的原則

1.代表性原則。代表性是指當(dāng)前所選取的點(diǎn)位要能夠真實(shí)有效的代表點(diǎn)位所代表區(qū)域的真實(shí)情況，對(duì)于該區(qū)域主要污染物濃度進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，并能夠?qū)ξ磥?lái)發(fā)展趨勢(shì)做出有效的判斷。

2.一致性原則。一致性是指當(dāng)前布點(diǎn)監(jiān)測(cè)的大氣污染物種類和濃度能夠與周?chē)３忠恢隆o(wú)論從監(jiān)測(cè)地形，還是監(jiān)測(cè)地氣候環(huán)境來(lái)看，保持一致性是對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性分析和判斷的基礎(chǔ)和前提。

3.經(jīng)濟(jì)性原則。經(jīng)濟(jì)性是指在保證大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效科學(xué)合理的基礎(chǔ)上，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位加以科學(xué)分配，爭(zhēng)取做到在污染物嚴(yán)重地區(qū)多布點(diǎn)，在工業(yè)化程度不高，如農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行少量布點(diǎn)，將有效的資源盡可能用到重點(diǎn)區(qū)域。

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

三、常規(guī)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)法

1.功能區(qū)布點(diǎn)法。該方法主要用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測(cè)。將監(jiān)測(cè)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(diǎn)。通常在大氣污染擴(kuò)散點(diǎn)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(diǎn)法。這種方法是將監(jiān)測(cè)區(qū)域均分成一定大小的網(wǎng)格，采樣點(diǎn)設(shè)在網(wǎng)格中心或網(wǎng)格的角點(diǎn)上。網(wǎng)格的大小由污染程度、監(jiān)測(cè)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(diǎn)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(diǎn)法。有多個(gè)污染源且分布相對(duì)集中的區(qū)域可采用此法。以污染群中心為圓心，畫(huà)出若干同心圓，再以圓心為起點(diǎn)作出若干射線，將圓周與射線的交點(diǎn)作為采樣點(diǎn)。通常下風(fēng)向可設(shè)置較多的采樣點(diǎn)。

4.扇形布點(diǎn)法。適用于孤立的高架點(diǎn)源（如高煙囪）且主導(dǎo)風(fēng)向比較明確的區(qū)域。以污染點(diǎn)源為起點(diǎn)，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)檩S線，在下風(fēng)向畫(huà)出以點(diǎn)源為圓心的扇形區(qū)域。扇形圓心角一般在45ц90°，且不得超過(guò)90°。采樣點(diǎn)布設(shè)在扇形區(qū)域內(nèi)，先畫(huà)出半徑不等的若干弧線，每條弧線上設(shè)置3ц4個(gè)采樣點(diǎn)，并且同一條弧線上相鄰的采樣點(diǎn)，以點(diǎn)源為頂點(diǎn)作出的連線夾角應(yīng)在10ц20°。為提高監(jiān)測(cè)的可靠性，應(yīng)同時(shí)在上風(fēng)向設(shè)置對(duì)照點(diǎn)。

四、優(yōu)化點(diǎn)位技術(shù)

1.物元分析法。這種方法是以廣東工業(yè)大學(xué)蔡文教授所創(chuàng)立的可拓學(xué)理論分析大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的布點(diǎn)問(wèn)題。從所有污染物的監(jiān)測(cè)值（如SO2、NOx、TSP等）中選出最大值和最小值，分別構(gòu)成“最佳點(diǎn)A”和“最劣點(diǎn)B”及由均值構(gòu)成“期望點(diǎn)C”。由C與A、B構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)物元矩陣Rac、Rcb，A與B構(gòu)成節(jié)域物元矩陣Rab，每個(gè)測(cè)點(diǎn)建立物元矩陣Ri。然后由Ri對(duì)Rac、Rcb及Rab建立關(guān)聯(lián)函數(shù)Ka（Xij）、Kb（Xij），由其計(jì)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(huà)出點(diǎn)聚圖，再由點(diǎn)聚圖上的點(diǎn)選出最佳點(diǎn)。

2.相關(guān)系數(shù)法。采用網(wǎng)格布點(diǎn)法的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（設(shè)置網(wǎng)格數(shù)m，監(jiān)測(cè)點(diǎn)n，上風(fēng)向清潔點(diǎn)若干）。計(jì)算m與n之間的相關(guān)系數(shù)R。R越大，說(shuō)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(cè)點(diǎn)污染物濃度、平均濃度求出變異系數(shù)CV和各點(diǎn)方差Si。綜合分析R、CV和Si，就得到優(yōu)選的點(diǎn)位。

3.t檢驗(yàn)法。同樣以網(wǎng)格布點(diǎn)法的監(jiān)測(cè)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（如監(jiān)測(cè)方便程度、安全性、位置關(guān)系等）確定若干方案。再經(jīng)過(guò)比較選出較優(yōu)的方案。然后用t檢驗(yàn)優(yōu)選點(diǎn)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(diǎn)位t計(jì)算值t計(jì)算值 4.4最優(yōu)指標(biāo)法。這種方法是以TOPSIS法為基礎(chǔ)創(chuàng)新出的方法，通過(guò)逼近最優(yōu)水平對(duì)多目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行決策和評(píng)價(jià)。建立原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)矩陣X，確定最優(yōu)指標(biāo)值向量Y。通過(guò)對(duì)X的最優(yōu)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，建立優(yōu)化決策矩陣Z。利用Z計(jì)算監(jiān)測(cè)點(diǎn)指標(biāo)與最優(yōu)水平的逼近程度。將依大小進(jìn)行排序，再結(jié)合點(diǎn)位優(yōu)化規(guī)則選出有代表性的優(yōu)化點(diǎn)位。

4.特征分析法。此法是將監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(diǎn)位。利用原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（n個(gè)樣本，m個(gè)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(wèn)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(guò)計(jì)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(diǎn)位了。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)文明的進(jìn)步，人類對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高，環(huán)保意識(shí)也逐漸增強(qiáng)。對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，可以使大氣中的污染物得到實(shí)施的監(jiān)控和觀察，對(duì)其變化和發(fā)展的趨勢(shì)及時(shí)掌握，便于采取必要的措施進(jìn)行預(yù)防和解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]匡躍輝.環(huán)境污染熱點(diǎn)問(wèn)題初探[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境.2011，10：43-45.

[2]國(guó)家環(huán)保局.空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法.1版.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2010.

[3]吳鵬鳴，等.環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證手冊(cè).1版.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2012：38-53.