尚德強(qiáng)

（云南省紅河哈尼族彝族自治州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南 紅河661199）

在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度日益提升背景下，嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，空氣污染問題日益嚴(yán)重，對(duì)人體健康與環(huán)保工作帶來較大影響。所以，注重監(jiān)測(cè)城市環(huán)境空氣質(zhì)量，對(duì)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)，能夠明顯提升空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)效果。在布設(shè)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，必須對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，以此實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境空氣的全面監(jiān)測(cè)。

1 環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)布點(diǎn)的步驟與基本原則

1.1 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)的步驟

對(duì)于城市環(huán)境空氣質(zhì)量來說，在自動(dòng)監(jiān)測(cè)優(yōu)化布點(diǎn)時(shí)，必須遵循以下基本步驟：第一，明確監(jiān)測(cè)目標(biāo)，合理規(guī)劃監(jiān)測(cè)范圍和內(nèi)容；第二，參考城市采集歷史數(shù)據(jù)，明確監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量和類型，劃定不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的范圍；第三，優(yōu)化設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)方案，有效管理監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

1.2 監(jiān)測(cè)優(yōu)化布點(diǎn)的原則

通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，可以真實(shí)反映出城市環(huán)境與空氣污染情況。所以在對(duì)布點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，必須按照城市氣候特點(diǎn)、地理環(huán)境所設(shè)定。此外，在監(jiān)測(cè)優(yōu)化布點(diǎn)時(shí)，還應(yīng)當(dāng)滿足政府對(duì)于環(huán)境的監(jiān)管要求，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、便利性和科學(xué)性的布點(diǎn)原則，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)滿足以下原則：第一，代表性原則：自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)具備代表性，通過監(jiān)測(cè)結(jié)果反映出空氣污染情況；第二，完整性：城市空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)必須全面反映出城市空氣質(zhì)量，所以在設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，必須充分考慮到人口分布、工業(yè)布局、社會(huì)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)納入地理地質(zhì)、氣候等特點(diǎn)，確保布點(diǎn)的合理性和科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的銜接，通過點(diǎn)位分布情況，能夠全面反映出空氣質(zhì)量；第三，前瞻性：在設(shè)置自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，還應(yīng)當(dāng)充分考慮城市建設(shè)與規(guī)劃；第四，針對(duì)性：由于空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠使政府環(huán)保部門合理評(píng)價(jià)環(huán)境現(xiàn)狀，并且是環(huán)境監(jiān)督審核、污染排放審核的重要參考依據(jù)。所以，設(shè)置空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，還應(yīng)當(dāng)合理監(jiān)測(cè)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域，以此滿足環(huán)境治理要求。

2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量確定方法

在確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量時(shí)，必須考慮到城市范圍、城市污染以及工業(yè)分布等因素。監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及環(huán)境監(jiān)督要求等因素有關(guān)。當(dāng)前，人員數(shù)量和成本投入會(huì)影響城市空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量。所以在決定監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量時(shí)，必須按照實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)量和污染物的分布特點(diǎn)進(jìn)行分析。測(cè)區(qū)面積與污染程度為主的經(jīng)驗(yàn)法，是國外所常應(yīng)用的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)量確定方法。將污染超過年平均值的地區(qū)、本地水平地區(qū)、介于本地水平與標(biāo)準(zhǔn)的地區(qū)。通過公式計(jì)算方法，明確監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)數(shù)量。對(duì)于功能區(qū)來說，由于城市點(diǎn)位比較少，所以只需要布設(shè)3-4 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位即可。

現(xiàn)階段，定性法和定量法被應(yīng)用于監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量確定中。其中，定量法是通過理論建模、建立標(biāo)準(zhǔn)化理論條件所實(shí)現(xiàn)，此種分析方法不會(huì)受到氣候和環(huán)境影響，能夠作為理論參考方法。國際上在明確最優(yōu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量時(shí)，主要通過污染范圍、污染分布以及人口數(shù)量的因素確定。按照人口分布的特點(diǎn)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量，不僅能夠滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)要求，還可以對(duì)經(jīng)濟(jì)成本投入進(jìn)行控制，應(yīng)用實(shí)效性比較高。還有部分國家通過環(huán)境監(jiān)測(cè)范圍和污染程度等方式，確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置數(shù)量。自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量可以提供有價(jià)值的監(jiān)測(cè)信息，所以不僅要提供完整的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，還應(yīng)當(dāng)減少重復(fù)性數(shù)據(jù)，按照城市環(huán)境監(jiān)測(cè)要求和經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行評(píng)定。在設(shè)置點(diǎn)位時(shí)，還必須分析環(huán)境本底問題，包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與人口分布特點(diǎn)，確保點(diǎn)位分布的均勻性，可以全面覆蓋城區(qū)。此外，還需要對(duì)不同類別功能區(qū)空氣污染情況進(jìn)行區(qū)分，針對(duì)人口密集、工業(yè)園區(qū)的地區(qū)，則應(yīng)當(dāng)設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量時(shí)，還應(yīng)當(dāng)完成城市所設(shè)定的環(huán)境污染監(jiān)測(cè)任務(wù)。

3 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)優(yōu)化的方法

監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化方法比較多，多應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、功能區(qū)網(wǎng)格法、綜合法和模型法。由于預(yù)測(cè)精度和模型的影響比較大，因此無法推廣應(yīng)用。在監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法發(fā)展過程中，開始出現(xiàn)了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、物元關(guān)聯(lián)分析法、模糊優(yōu)化法等，上述方法主要是在數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型上發(fā)展起來的，存在隨機(jī)性擾動(dòng)問題，無法有效處理非正態(tài)分布數(shù)據(jù)和非線性數(shù)據(jù)。為了確保監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的最優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)全面分析區(qū)域氣象、地形地勢(shì)條件，確保布點(diǎn)合理、均勻分布。在選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)位時(shí)，必須確保其具備代表性，可以反映出區(qū)域空氣質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量。

3.1 功能區(qū)法

在環(huán)境監(jiān)測(cè)早期發(fā)展階段，多應(yīng)用功能區(qū)點(diǎn)位布設(shè)方法，此種方法被廣泛應(yīng)用到多個(gè)大氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)位上。然而在特定范圍內(nèi)，人類活動(dòng)與空氣污染不存在穩(wěn)定關(guān)系，再加上不同城市不能進(jìn)行比較，所以區(qū)域代表性比較低。此時(shí)就需要對(duì)功能區(qū)法進(jìn)行深入分析討論，確保其可以應(yīng)用到布點(diǎn)優(yōu)化中。

3.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

此種方法主要是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，對(duì)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)的準(zhǔn)確性和合理性進(jìn)行分析。假設(shè)特定空間范圍與時(shí)間序列的大氣監(jiān)測(cè)結(jié)果、大氣污染分布、擴(kuò)散時(shí)間與空間關(guān)聯(lián)性。實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)布點(diǎn)與監(jiān)測(cè)頻率存在較多限制，因此降低了監(jiān)測(cè)結(jié)果的相關(guān)性。同時(shí)，數(shù)理統(tǒng)計(jì)法未深入分析污染源強(qiáng)度影響、環(huán)境影響等問題，所以存在明顯的不確定性。

3.3 模擬法

模型模擬結(jié)果會(huì)受到氣象條件、污染擴(kuò)散規(guī)律及污染源分布影響，同時(shí)會(huì)受到模型應(yīng)用適宜性、模型方法等因素影響。正是由于存在以上影響因素，導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境空氣污染物分布的掌握難度加大，需要應(yīng)用大量監(jiān)測(cè)網(wǎng)格數(shù)據(jù)。在客觀環(huán)境下，模擬法的獲取方法和模式選擇都會(huì)丟失相關(guān)數(shù)據(jù)，無法提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度和模擬精度，所以通用性實(shí)現(xiàn)的難度大。

3.4 綜合法

通過應(yīng)用綜合法，能夠展現(xiàn)出環(huán)境空氣質(zhì)量的時(shí)間空間變化特點(diǎn)，明確大氣污染物濃度變化特征。綜合法能夠考慮到環(huán)境空氣質(zhì)量的影響因素，通過海量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)提升模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，還能夠有效補(bǔ)充環(huán)境信息不足問題。然而需要注意的是，綜合法對(duì)于大氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)的密度要求比較高，避免影響等值線建立，增加實(shí)際操作的難度。

3.5 模糊聚類分析法

現(xiàn)階段，模糊聚類分析法的應(yīng)用比較頻繁，通過模糊數(shù)學(xué)法能夠確保處理結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。此種方法能夠降低評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)誤差、邊界模糊影響評(píng)價(jià)結(jié)果的幾率。相比于其他方法來說，模糊聚類分析法的原理簡(jiǎn)單，具有直觀模型，不會(huì)受到人為因素影響，比較滿足環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)的要求，代表性比較強(qiáng)。

綜上所述，環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)問題，會(huì)對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然環(huán)境造成直接影響，如果采用單一方法，將不能反映出實(shí)際情況。若同時(shí)應(yīng)用多種張種方法，將會(huì)增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)問題的復(fù)雜性，無法順利開展布點(diǎn)工作。所以在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位時(shí)，必須按照不同管理需求，組合應(yīng)用本文所提出的優(yōu)化方法，這樣能夠確保監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)的最優(yōu)化。