冉毅軍

摘 要：空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法多種多樣，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法效果較差，耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力。加強(qiáng)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)，有助于提高空氣質(zhì)量、保護(hù)大氣環(huán)境。因此，人們應(yīng)當(dāng)不斷地對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，探索空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)的方法，提升空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)效率。本文首先闡述了空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)的意義，然后探討了空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)的方法，以促進(jìn)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量;監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò);優(yōu)化;布點(diǎn)

中圖分類號(hào)：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）06-0136-03

Research on the Method of Optimizing the Distribution

of Air Quality Monitoring Network

RAN Yijun

（Dingxi Ecological Environment Monitoring Center of Gansu Province， Dingxi Gansu 743000）

Abstract： There are various air quality monitoring methods， and traditional monitoring methods are less effective and consume a lot of manpower， material and financial resources. Strengthening air quality monitoring will help improve air quality and protect the atmospheric environment. Therefore， people should continue to innovate in monitoring technology， explore ways to optimize the distribution of air quality monitoring networks， and improve the efficiency of air quality monitoring. This paper first explained the significance of optimizing the distribution of air quality monitoring network， and then discussed the method of optimizing the distribution of air quality monitoring network to promote the optimization of the distribution of air quality monitoring network.

Keywords： air quality;monitoring network;optimization;distribution

近些年來(lái)，我國(guó)居民生活水平不斷提升，城市化進(jìn)程不斷加快，各行各業(yè)快速發(fā)展，不同地區(qū)的空氣污染物組合形式發(fā)生巨大的變化，區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果表現(xiàn)出極大的不同[1-2]。部分地區(qū)城市化發(fā)展水平較高，污染源較為集中，其空氣污染具有復(fù)合性，原有空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足如今大氣復(fù)合污染的需求，因此人們要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行創(chuàng)新，提升空氣質(zhì)量管理水平。

1 空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)的意義

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)工業(yè)體系不斷完善，工業(yè)企業(yè)的總體生產(chǎn)規(guī)模逐年擴(kuò)大，其排放出更多有害氣體。當(dāng)前，我國(guó)城市人口不斷增加，空氣污染比較嚴(yán)重。為了對(duì)環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的監(jiān)測(cè)，更好地進(jìn)行環(huán)境管理，改善居民生活環(huán)境，人們需要通過(guò)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)來(lái)采集空氣樣本，以便對(duì)地區(qū)綜合空氣質(zhì)量進(jìn)行分析，提出改善空氣質(zhì)量的方案。我國(guó)國(guó)土面積較大，所以需要進(jìn)行多點(diǎn)布置，加大布點(diǎn)密度，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有真實(shí)性。但是，布點(diǎn)過(guò)多會(huì)導(dǎo)致人力、物力和財(cái)力的過(guò)分消耗，不利于空氣質(zhì)量管理的可持續(xù)發(fā)展，因此相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w地理位置，促進(jìn)空氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)，合理利用社會(huì)資源，對(duì)地區(qū)空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)環(huán)境進(jìn)行綜合管理[3-5]。

2 空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)的方法

目前，美國(guó)、歐洲和日本等發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)建立以光化學(xué)污染和氣溶膠污染為主要監(jiān)測(cè)對(duì)象的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的布置都是根據(jù)一系列優(yōu)化方法來(lái)進(jìn)行確定的，如相關(guān)分析和聚類分析等統(tǒng)計(jì)分析方法、多目標(biāo)優(yōu)化等數(shù)學(xué)方法。近些年來(lái)，我國(guó)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)項(xiàng)目還是以常規(guī)的大氣污染物為主，人們對(duì)固定區(qū)域的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布點(diǎn)優(yōu)化的方法研究較少，長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有形成規(guī)范的區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)的方法。人們要明確地區(qū)空氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和大氣污染的主要特點(diǎn)，制定地區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布點(diǎn)優(yōu)化的思路和框架，分析常規(guī)和區(qū)域特征污染物等的優(yōu)化布點(diǎn)和特征，確保區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布點(diǎn)優(yōu)化的可行性。《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）中的污染物基本項(xiàng)目濃度限值如表1所示。

2.1 優(yōu)化布點(diǎn)的思路與技術(shù)路線

空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)的思路是根據(jù)空氣質(zhì)量模型來(lái)對(duì)各種污染物的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，利用約旦公式來(lái)對(duì)各種污染物的綜合評(píng)價(jià)濃度進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)將研究區(qū)域內(nèi)所有網(wǎng)格點(diǎn)位污染物濃度的各級(jí)百分比貼近程度最大化作為優(yōu)化目標(biāo)。在進(jìn)行地域劃分時(shí)，以成本、地形、人口分布和空間覆蓋率等為條件，建立空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)的模型，并且優(yōu)化求解，對(duì)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行合理布局。

空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)的技術(shù)路線如下：通過(guò)網(wǎng)格確定、氣象數(shù)據(jù)庫(kù)和地形數(shù)據(jù)庫(kù)等來(lái)建立空氣質(zhì)量模型;以網(wǎng)格的濃度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，確定目的并選擇目標(biāo)污染物，然后基于網(wǎng)格，收集綜合評(píng)價(jià)濃度數(shù)據(jù)，得到最大貼近度目標(biāo)。最大貼近度目標(biāo)受到成本約束、地形約束、行政區(qū)約束、人口約束和空間覆蓋率約束的影響，人們通過(guò)各方面的約束來(lái)獲得優(yōu)化結(jié)果，最終對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)位評(píng)價(jià)與調(diào)整[6-7]。

2.2 優(yōu)化模型

在對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行確定時(shí)，城區(qū)網(wǎng)格尺寸為1 000 m×1 000 m，郊區(qū)網(wǎng)格尺寸為2 000 m×2 000 m。為了使空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域更加廣泛，網(wǎng)格尺寸一般選用3 000 m×3 000 m或4 000 m×4 000 m。

在對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行模擬時(shí)，一般根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域空氣質(zhì)量狀況來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)位進(jìn)行優(yōu)化。在對(duì)區(qū)域空氣質(zhì)量進(jìn)行分析時(shí)，一般采用歷史數(shù)據(jù)法、網(wǎng)絡(luò)實(shí)測(cè)法和模擬預(yù)測(cè)法等。近年來(lái)，一些地區(qū)在進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化時(shí)采用的是模型計(jì)算法，其可以使空間和時(shí)間的準(zhǔn)確度更高，較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。常見(jiàn)的空氣質(zhì)量模型有ISC3、ADMS等，在選擇空氣質(zhì)量模型時(shí)，人們要綜合考量模擬的時(shí)間和空間范圍、污染物和污染源、氣象數(shù)據(jù)的可獲得程度、計(jì)算成本和模擬區(qū)域的下墊面特征等因素。城市環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的點(diǎn)位設(shè)置數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

區(qū)域空氣質(zhì)量模擬必須確定大氣的復(fù)合污染特征、污染物的變化程度和時(shí)間空間分布特征，很好地反映區(qū)域性的空氣污染全過(guò)程，通過(guò)對(duì)多個(gè)尺度、多個(gè)污染物的空氣質(zhì)量進(jìn)行模擬，對(duì)其進(jìn)行模擬計(jì)算。

區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)必須結(jié)合污染物的綜合特征，不應(yīng)該單純考慮單一污染物的特征，應(yīng)當(dāng)全面反映每個(gè)網(wǎng)格中多種污染物的綜合特征。約旦公式忽略各個(gè)污染物之間的相互影響，以空氣質(zhì)量模擬輸出的各種污染物濃度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)多種污染物綜合評(píng)價(jià)濃度進(jìn)行計(jì)算。

在對(duì)多種污染物綜合評(píng)價(jià)濃度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要確立目標(biāo)函數(shù)，確定約束條件。在確定目標(biāo)函數(shù)時(shí)，要建立優(yōu)化網(wǎng)格點(diǎn)位和所有備選網(wǎng)格點(diǎn)位的污染物濃度各級(jí)百分位貼近程度最大化目標(biāo)。在設(shè)置區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要對(duì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的建設(shè)成本以及研究區(qū)域的地形、行政區(qū)域、人口布局、監(jiān)測(cè)站點(diǎn)空間覆蓋效率等因素進(jìn)行綜合考慮，確保監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的建設(shè)成本最低。因?yàn)椴键c(diǎn)費(fèi)用與投資費(fèi)用成正比，所以要將監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的總費(fèi)用數(shù)目作為成本約束的臨界點(diǎn)。同時(shí)，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的建立受到地形條件的約束，由于環(huán)境規(guī)劃和電力條件，部分地區(qū)不適合設(shè)立監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，人們應(yīng)當(dāng)根據(jù)土地利用類型來(lái)剔除地形約束條件下的網(wǎng)格點(diǎn)，減少計(jì)算量[8-9]。為了與我國(guó)環(huán)境管理實(shí)際情況相結(jié)合，在進(jìn)行區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置時(shí)，每個(gè)行政區(qū)域至少要設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，同時(shí)為了確保建立的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)能夠最大程度地保護(hù)人口，每個(gè)行政區(qū)域需要建立人口目標(biāo)。在對(duì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，如果空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分布合理，密度越大，則越能準(zhǔn)確、客觀地反映大氣環(huán)境質(zhì)量。但是，受成本的限制，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的數(shù)量有限。所以，為了使監(jiān)測(cè)點(diǎn)位最大程度地覆蓋監(jiān)測(cè)區(qū)域，要對(duì)相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的最小距離進(jìn)行限制，使監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效率最大化。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行模擬，引入綜合評(píng)價(jià)濃度，以最大貼近度為優(yōu)化目標(biāo)，綜合考量各種約束條件，反映區(qū)域空氣污染特征，然后以區(qū)域空氣污染特征為基礎(chǔ)，對(duì)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布點(diǎn)優(yōu)化?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的布點(diǎn)優(yōu)化可以很好地反映整個(gè)區(qū)域復(fù)合污染的影響，展現(xiàn)區(qū)域的空氣污染特征，提升區(qū)域空氣質(zhì)量管理水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]王瓊，徐靜茹，馬濤.分析空氣環(huán)境質(zhì)量用能監(jiān)測(cè)的布優(yōu)化[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014（9）：30.

[2]張瑛.烏魯木齊市空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化探討[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2013（3）：140-144.

[3]張建坤，強(qiáng)琳，羅俊玲.空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化探討[J].中國(guó)科技博覽，2014（32）：252-253.

[4]王淑蘭，張遠(yuǎn)航，鐘流舉，等.珠江三角洲城市間空氣污染的相互影響[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2005（2）：133-137.

[5]魏吉龍.關(guān)于基層監(jiān)測(cè)站開(kāi)展農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的思考與實(shí)踐[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（9）：126.

[6]楊淑英，王棟成，郭少華.大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)現(xiàn)狀空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)布點(diǎn)技術(shù)方法[J].環(huán)境工程，2011（4）：112-115.

[7]劉潘煒，鄭君瑜，李志成，等.區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布點(diǎn)方法研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2010（7）：907-913.

[8]梁文艷，孫德智，黃珊.編制城市交通道路環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范的探討[J].環(huán)境科學(xué)研究，2010（5）：581-586.

[9]陳順天.城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)格實(shí)測(cè)法優(yōu)化布點(diǎn)研究質(zhì)量保證[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2002（4）：36-40.