魏同軍

（臨沂市生態(tài)環(huán)境局費縣分局臨沂市費縣環(huán)境監(jiān)控中心，山東 臨沂 273400）

近年來，隨著全球氣溫逐漸變暖，各地火災(zāi)、地震、海嘯等自然災(zāi)害越來越多，大量生物因失去生存空間而瀕臨滅絕，人類不得不反思以犧牲自然環(huán)境換取經(jīng)濟發(fā)展的做法到底對不對？能不能持續(xù)長久發(fā)展？現(xiàn)階段，PM2.5指數(shù)居高不下，大氣中的污染源由原有粉塵顆粒、二氧化碳逐漸增加為一氧化碳、二氧化硫、一氧化硫等多種污染源。面對污染越來越嚴重的情況，大氣環(huán)境監(jiān)測技術(shù)顯得越來越重要。現(xiàn)階段大氣環(huán)境監(jiān)測主要是對大氣中的污染物進行檢測分析，以實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域大氣環(huán)境的全面了解。在對某一地區(qū)的大氣環(huán)境進行監(jiān)測時，需要結(jié)合地理位置、周圍自然環(huán)境情況、人文環(huán)境以及大氣污染物種類等不同因素綜合分析。檢測項目多、程序復(fù)雜、參考系數(shù)多，無論是單項指標還是綜合指標都要符合國家標準。鑒于此，有必要對大氣環(huán)境監(jiān)測的實施和監(jiān)測點安置方法進行系統(tǒng)的思考和分析，這樣才有助于更好地發(fā)揮大氣環(huán)境監(jiān)測的作用。

1 大氣環(huán)境監(jiān)測的布點方法分析

1.1 扇形布點法的分析

扇形布點法，是指結(jié)合當?shù)乜陀^地形差異，在污染源風向下游輻射扇形區(qū)域內(nèi)的不同方向和距離間進行采樣布點，點位選擇通常是4～6個，確保扇形區(qū)域內(nèi)的全覆蓋。一般來說，當污染源只有一個，且污染區(qū)域的風向非常穩(wěn)定時，扇形布點法是最優(yōu)的選擇，但如果出現(xiàn)多個污染源的情況，此種方法監(jiān)測的數(shù)據(jù)準確度相對薄弱?？茖W采用扇形布點法，對主要污染源進行有效監(jiān)測，可以合理確定污染源的具體位置，判斷是否對周邊居民的正常生活產(chǎn)生不利影響。可以根據(jù)主風向軸，完成設(shè)置監(jiān)測點的任務(wù)，也可以結(jié)合具體需求情況，合理設(shè)置各監(jiān)測點。同時，在上風口處集中布置監(jiān)測點位，掌握污染源第一手資料。這種點位布置方式對單一污染源的監(jiān)測效果非常顯著，保證了相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，但它的缺點是不能滿足那些大規(guī)模污染源的要求，需要根據(jù)污染源的分布區(qū)域、污染源污染范圍大小來調(diào)整監(jiān)測面積大小和點位布置情況[1]。

1.2 同心圓布點方法分析

工作人員對污染源經(jīng)過系統(tǒng)分析后選取監(jiān)測范圍，這個范圍叫重點監(jiān)測區(qū)域。以此為中心點，選取不同距離作為半徑來繪制兩個圓形的監(jiān)測范圍，形成同心圓布點監(jiān)測方式。不同半徑的圓形輻射范圍內(nèi)，有共同區(qū)域和單獨區(qū)域，這樣監(jiān)測數(shù)據(jù)中有相同和差異的部分，這為分析污染源提供一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。由于不同半徑的圓，是從圓心開始畫出的射線，這些射線的角度和長度有所差異，監(jiān)測點位布置和數(shù)量上也要隨之做好調(diào)整。通常情況下，工作人員會采用光束交叉式來進行點位布置，采樣點數(shù)和分布不同，這就造成了環(huán)境的實際監(jiān)測結(jié)果也會有所不同。一般情況，工作人員會在主導(dǎo)風向的逆風位置放置更多的采樣點，而在順風向的采樣點布置相對少一些。另外，這種方法也可以在周邊相鄰位置進行區(qū)域采樣，在這個過程中，周邊位置的分布必須保持均勻，在一些污染嚴重和集中的地方，會采用同心圓點的布點方法。

1.3 網(wǎng)格布點法的說明

網(wǎng)格布點法，顧名思義就是將一定行政區(qū)域按照一定比例進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格布局的前提是選取一定的參數(shù)，比如地理位置、企業(yè)分布、污染范圍等等，這些選擇參數(shù)并非絕對化、固定化，可根據(jù)情況的不同作出相應(yīng)的調(diào)整。這種布局方式的優(yōu)點是兼具共性與個性，科學判斷相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，有效繪制任意時間段的污染擴散趨勢，監(jiān)測數(shù)據(jù)相對客觀、公正，進而為更好控制污染物提供科學依據(jù)。對于污染物分布均勻的區(qū)域和污染源多的區(qū)域，此方法的適用度更加普遍。這種方法的缺點是對于污染物較嚴重的地區(qū)，沒有建立點監(jiān)測，不能反映高濃度污染物的具體濃度分布情況，而且，網(wǎng)格化設(shè)置點位相對較多，投入經(jīng)費要更高一些。

1.4 功能區(qū)布點方法分析

功能區(qū)布點法，就是按照某一地方功能區(qū)分布情況進行劃分。一個行政區(qū)域內(nèi)按工業(yè)區(qū)、商業(yè)圈、住宅區(qū)、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)等多個區(qū)域劃分，每個區(qū)域功能不同，人口和企業(yè)分布也不盡相同，這樣大氣環(huán)境污染情況也有所不同。當然，這種劃分方式主要是基于功能區(qū)的劃分進行監(jiān)控，因此在目前的應(yīng)用過程中需要實現(xiàn)對商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、工業(yè)區(qū)等區(qū)域進行精確劃分。但是，在現(xiàn)實生活中各種因素錯綜復(fù)雜，這種區(qū)域功能劃分往往非常困難，效果并不理想。要改變這種現(xiàn)狀，要求相關(guān)人員必須詳細了解該地區(qū)的人口和污染狀況，以便隨時做好動態(tài)調(diào)整。工作人員應(yīng)充分意識到這一點，并在決定點數(shù)時對每個點進行深入研究，以便可以選出具有代表性的位置。

2 優(yōu)化大氣環(huán)境監(jiān)測布點方法的有效措施

2.1 精確設(shè)置采樣點高度

監(jiān)測點位的高度和大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準度息息相關(guān)，所以高度的選擇也應(yīng)引起足夠多的重視，這是優(yōu)化環(huán)境監(jiān)測的有效路徑[2]。為進一步提高監(jiān)測質(zhì)量和數(shù)據(jù)準確性，在設(shè)置監(jiān)測點時，一定要對監(jiān)測設(shè)備進行整體以及局部評估，監(jiān)測設(shè)備的材質(zhì)對不同環(huán)境的適應(yīng)度，材質(zhì)本身的耐用性，這些情況都需要進行系統(tǒng)分析。精準設(shè)置采樣點需要堅持兩個原則：第一，監(jiān)測點高度與污染源高度保持一定距離，這個距離要經(jīng)反復(fù)測算和實驗后最終確準的最佳距離。第二，明確搜索對象，根據(jù)搜索對象的變化設(shè)置監(jiān)測點的高度，以保證監(jiān)測效率，避免海拔誤差造成的監(jiān)測誤差[3]。

2.2 最大限度地遠離障礙物

在大氣環(huán)境監(jiān)測過程中，往往會忽視障礙物對監(jiān)測工作的影響，因此在監(jiān)測初期，一定要對障礙物的分布、大小情況做詳細記錄與分析，將影響盡量降到最低。如果周圍有障礙物，就會造成數(shù)據(jù)波動，進而降低數(shù)據(jù)的準確性，無法為大氣環(huán)境治理和評估報告的撰寫提供可靠的數(shù)據(jù)。因此，在設(shè)置大氣監(jiān)測點時，應(yīng)在選定點位后及時清除障礙物，如障礙物不便于清理，應(yīng)結(jié)合實際情況，盡可能避開障礙物或者選取備用監(jiān)測方案。大氣環(huán)境監(jiān)測工作是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為之后治理整改過程提供數(shù)據(jù)參考，所以此階段的數(shù)據(jù)一定要保證真實、客觀。障礙物是影響監(jiān)測數(shù)據(jù)完整性、準確性的因素之一，要利用現(xiàn)階段“互聯(lián)網(wǎng)+”大數(shù)據(jù)信息技術(shù)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)等智能化手段提前避開障礙物，比如，監(jiān)測前，可利用“北斗”定位系統(tǒng)全方位對劃定監(jiān)測區(qū)域的地形、地域分布、障礙物所處位置及占地面積等信息進行整理分析，盡可能避開障礙物。

2.3 確保采樣點遠離污染源

大氣環(huán)境受天氣情況影響，不確定性較強。風向、雨天、雪天這些天氣都會對大氣污染源的提取帶來一定的難度，也就是說大氣環(huán)境中污染物的濃度在不同的氣候、環(huán)境和時間下有很大差異。為保證大氣監(jiān)測的時效性，一定要在同一時間同一位置對大氣進行檢測活動。污染源地區(qū)一般都是重工業(yè)集中地區(qū)，鋼鐵、化工企業(yè)較多且大氣污染嚴重，對監(jiān)測數(shù)據(jù)采集造成很大的干擾，所以采樣地一定要遠離污染源。不難理解，如果監(jiān)測人員將大氣環(huán)境監(jiān)測的布點位置靠近污染源，就會導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)大幅度波動，既浪費時間，還影響了監(jiān)測的質(zhì)量[4]。

3 大氣環(huán)境監(jiān)測的具體應(yīng)用

3.1 移動排污源監(jiān)測方面的運用

生活中，大量的污染源在沒有經(jīng)過無害化處理情況下任意排放，這種情況對大氣和環(huán)境造成很大影響，移動排污監(jiān)測就是針對此種情況精心設(shè)計的監(jiān)測方式。此種監(jiān)測方式的主體步驟是：首先在監(jiān)測前確定好需要檢測的區(qū)域和目標，然后找到可能成為移動污染源的物質(zhì)，針對不同的污染源利用專業(yè)設(shè)備進行跟蹤監(jiān)測，接著對獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整理分析，最后將分析好的數(shù)據(jù)匯總編制成報告，為下一步制定治理措施提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)。

3.2 對比監(jiān)測方面的運用

環(huán)境監(jiān)測可以明確大氣環(huán)境中污染物的種類和含量等多項參數(shù)，對這些數(shù)據(jù)進行合理分析，有助于提高大氣污染控制率，有助于完善大氣污染控制方案。在具體環(huán)境監(jiān)測過程中，需要從以下幾個方面分析環(huán)境監(jiān)測的科學性：一是在工作過程中，環(huán)境監(jiān)測部門要充分發(fā)揮主觀能動性，支持大氣污染監(jiān)測和控制，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，及時向上級報告結(jié)果。相關(guān)工作人員對二氧化硫、氮氧化物等污染物進行科學分析，對比前期監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷大氣污染防治措施是否合理，為選擇更合適的防治方案提供依據(jù)。二是監(jiān)測期間，要對工業(yè)生產(chǎn)率、排水量等數(shù)據(jù)進行核對、分析，深入了解本單位是否存在污水超標，一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)設(shè)備，立即關(guān)閉。在獲取測試結(jié)果的同時，環(huán)境監(jiān)測部門要加強與排污單位的聯(lián)系，及時了解排污單位污染物的變化情況，調(diào)整監(jiān)測內(nèi)容，保證計劃的有效性和可行性。提高大氣污染監(jiān)測水平，促進我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，確?？沙掷m(xù)發(fā)展政策的實施。

3.3 驗收監(jiān)測方面的運用

企業(yè)要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就必須重視環(huán)境問題，發(fā)展與環(huán)境是相輔相成的關(guān)系，環(huán)境好了才能為企業(yè)提供源源不斷的資源，企業(yè)的發(fā)展才會更加順暢。驗收監(jiān)測方式就是檢驗企業(yè)是否注重環(huán)境問題。為此，企業(yè)要在以下幾個方面加強完善：一是新建、改建、擴建項目時，要先了解國家相關(guān)的法律法規(guī)以及政策規(guī)定，貫徹落實好國家關(guān)于污染排放與防治方面的措施；二是企業(yè)應(yīng)重視環(huán)境監(jiān)測環(huán)節(jié)，設(shè)立專門的環(huán)境監(jiān)測部門，聘請專業(yè)人員定期對企業(yè)排污情況進行監(jiān)測檢查，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)班子定期聽取環(huán)境污染監(jiān)測報告，不斷提升企業(yè)排污治理能力；三是加大創(chuàng)新技術(shù)的投資力度，對污染源的硫、氮、顆粒、粉末等進行無害化處理，在源頭上減少污染的排放。

4 應(yīng)用案例分析

4.1 研究案例的區(qū)域和時段概況

本研究以116°20'E和36°60'N為中心，正東方向為x軸，正北方向為y軸。面積設(shè)置為4 km×4 km。整個研究區(qū)合理劃分為87行×93列，共8902個網(wǎng)格單元?？茖W運用Models-3/CMAQ空氣質(zhì)量模型，以2019年為基年，模擬計算某區(qū)域某類污染物1、4、8、10月的濃度值，供網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化參考。

4.2 合理設(shè)定與選取相關(guān)參數(shù)

本研究預(yù)設(shè)監(jiān)測站B總數(shù)為20個，同時根據(jù)參考資料，設(shè)置Pmin為每網(wǎng)2萬人，DC為8 km。

4.3 科學設(shè)定不同情景

經(jīng)相關(guān)專業(yè)人員綜合研究分析，一共設(shè)置兩種監(jiān)測情景進行大氣環(huán)境監(jiān)測，分別是：情景一：因為當前國內(nèi)監(jiān)測空氣質(zhì)量的指數(shù)僅參考 SO2、PM10、NO2等幾種污染物，所以，需把上述污染物當成目標污染物進行組合，把綜合評價的濃度當成優(yōu)化參考，實現(xiàn)對某地區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點的分析。情景二：對那些典型的二次污染物如大氣細粒子PM2.5進行參考，把對其綜合評價的濃度當成優(yōu)化借鑒，實現(xiàn)對某地區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點的分析。

4.4 針對研究結(jié)果的分析

合理利用Matlab軟件，依次根據(jù)兩種情景準確計算出最優(yōu)方案，并利用ArcGIS對最終結(jié)果進行科學計算，提供更直觀的對比數(shù)據(jù)。表1為上述兩種情景優(yōu)化結(jié)果，兩種情景分別在30%、50%、80%和90%情況下的對比情況；兩種情景在同一百分比中，不同情形下的對比數(shù)據(jù)。設(shè)定的情景所得的數(shù)據(jù)，為更多企業(yè)或相關(guān)部門采取防治措施提供數(shù)據(jù)參考。

表1 優(yōu)化結(jié)果點位和全部備選點位的均值、百分位數(shù)值以及誤差表

經(jīng)過以上數(shù)據(jù)分析，利用相關(guān)模擬實驗數(shù)據(jù)，參考綜合評價的濃度，設(shè)定相近的數(shù)據(jù)目標。在各種情形數(shù)據(jù)約束下，構(gòu)建能反映區(qū)域空氣污染的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化布點間距和范圍，保證應(yīng)用方法的合理性。結(jié)合最終結(jié)果，對比各類型數(shù)據(jù)的精準性、客觀性。同時，在優(yōu)化區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布置的過程中，對可能引起各區(qū)域污染物的原因進行分析，使優(yōu)化結(jié)果在分析數(shù)據(jù)中有所體現(xiàn)。

綜上所述，新時代環(huán)境問題已成為全人類共同的課題，每個國家、企業(yè)以及個人都是環(huán)境保護者。面對環(huán)境污染現(xiàn)狀，每個人都要肩負起保護環(huán)境的責任。大氣環(huán)境監(jiān)測的應(yīng)用是現(xiàn)階段環(huán)境污染基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集工作的主要方式，成為獲取環(huán)境數(shù)據(jù)的有效途徑，應(yīng)得到足夠的重視。因此，今后大氣環(huán)境監(jiān)測范圍盡可能選擇具有代表性的區(qū)域，根據(jù)不同污染物，在扇形布點、同心圓布點、網(wǎng)格化布點等方式中選擇最合適的采集方式，為治理工作順利開展提供有力的數(shù)據(jù)支撐。