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        英德市區(qū)環(huán)境空氣質量優(yōu)化布點探討

        2021-07-26 08:47:52英德市環(huán)境保護監(jiān)測站許洪俊
        區(qū)域治理 2021年8期
        關鍵詞:優(yōu)化

        英德市環(huán)境保護監(jiān)測站 許洪俊

        一、變更監(jiān)測點位的必要性

        英德市設置有英城鎮(zhèn)政府、環(huán)保局兩個環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測站,因當時條件有限,只監(jiān)測PM10、SO2、NO2三個項目。經(jīng)過十多年的經(jīng)濟和城市建設發(fā)展,市政府大力實施市區(qū)東連、南改、西接和北拓,到2017年,英德市城區(qū)面積已擴大到約28平方公里,中心城區(qū)常住人口達24萬,英德市區(qū)經(jīng)過約十年的發(fā)展,人口數(shù)量和建成區(qū)的面積都翻了一倍多,城市的建設也日新月異,發(fā)生了翻天覆地的變化。

        因城市建成區(qū)建筑發(fā)生較大變化,導致現(xiàn)有監(jiān)測點位采樣空間縮小或采樣高度提升而不符合規(guī)范要求,也就是說,2007年英德市所建設的兩個環(huán)境空氣自動監(jiān)測站和監(jiān)測的PM10、SO2、NO2三個項目得出的數(shù)據(jù)已經(jīng)不能滿足英德城區(qū)人口的擴張和城建擴大的要求。變更點位和升級監(jiān)測項目,以取得更為合理、有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)勢在必行。根據(jù)《環(huán)境空氣質量監(jiān)測規(guī)范(試行)》中第一章第十五條,因城市建成區(qū)建筑發(fā)生較大變化,導致現(xiàn)有監(jiān)測點位采樣空間縮小或采樣高度提升而不符合本規(guī)范要求的,可變更點位。

        二、大氣監(jiān)測點位優(yōu)化認證

        (一)網(wǎng)格設計

        根據(jù)空氣質量監(jiān)測網(wǎng)格布點的技術要求,經(jīng)上級市指導和英德市環(huán)保局研究決定,在市區(qū)內(2km×2km規(guī)格)選擇布設了6個監(jiān)測點位,進行優(yōu)化布點監(jiān)測。6個監(jiān)測點位分別為:1#廣播電視局、2#英城鎮(zhèn)政府、3#城南(北防局)、4#仙泉花園(第七小學)、5#環(huán)保局、6#大站(大站鎮(zhèn)政府)。

        (二)監(jiān)測要求

        設置的各環(huán)境空氣質量監(jiān)測點周圍環(huán)境和采樣口位置符合《環(huán)境空氣質量監(jiān)測規(guī)范(試行)》中監(jiān)測點周圍環(huán)境和采樣口位置布設的要求。

        (三)質量保證

        為保證大氣優(yōu)化布點工作的質量,從部署大氣環(huán)境監(jiān)測優(yōu)化布點工作,到現(xiàn)場采樣、實驗室分析、統(tǒng)計整理數(shù)據(jù)以及編制報告的全過程都嚴格按照《環(huán)境空氣質量監(jiān)測規(guī)范(試行)》和英德市環(huán)境監(jiān)測站《質量管理手冊》中的規(guī)范和管理要求?,F(xiàn)場監(jiān)測采樣以及樣品保存、運輸、交接、處理和實驗室分析的原始記錄在記錄表格上按規(guī)定格式填寫,原始記錄用簽字筆書寫,字跡端正、清晰。要求監(jiān)測人員的態(tài)度工作嚴肅認真,測試人和審核人在原始記錄上簽名后方報出數(shù)據(jù),原始記錄有統(tǒng)一編號,按期歸檔保存,數(shù)值修約按《數(shù)值修約規(guī)則》(GB/T8170-87)進行。進行統(tǒng)計計算的監(jiān)測數(shù)據(jù)是有效監(jiān)測數(shù)據(jù),滿足監(jiān)測頻率、監(jiān)測周期和監(jiān)測時間的要求。

        (四)優(yōu)化初選

        在6個網(wǎng)格點對PM10、SO2、NO2三個項目進行了為期20天的監(jiān)測,獲得全部有效720個數(shù)據(jù),點位優(yōu)化的具體技術路線是在實測的基礎上將數(shù)據(jù)輸入計算機,根據(jù)百分位數(shù),采用分組—計算—初選的方法,具體數(shù)據(jù)處理步驟如下:

        (1)根據(jù)國家環(huán)境空氣質量評價點設置數(shù)量要求,目前英德市區(qū)人口約24萬,建成區(qū)面積約為28平方公里,相應設置優(yōu)化監(jiān)測點位數(shù)為2個(見表1)。

        表1 國家環(huán)境空氣質量評價點設置數(shù)量要求

        (2)初選優(yōu)化組:

        ①日均值

        對每個監(jiān)測項目進行分別計算各監(jiān)測點逐日的日均值和20天的點日均值,取得城區(qū)6個點每日的日均值和20天的點日均值,以及日均值的第30、50、80、90百分位數(shù)。

        ②組合

        對6個網(wǎng)格測點按照2個點一組進行組合,組合數(shù)為15個(見表2)。

        表2 網(wǎng)絡測點初選優(yōu)化組合表

        ③組成誤差

        計算各組每個項目的組成均值誤差和組成百分位數(shù)相對誤差。(由于各個測點的SO2半數(shù)數(shù)據(jù)在檢出限,故不作組成誤差和百分位數(shù)相對誤差分析)。PM10、NO2的組成均值誤差和組成百分位數(shù)相對誤差分別見表3和4。

        表3 各組PM10組成誤差及組成百分位數(shù)相對誤差表

        表4 各組SO2組成誤差及組成百分位數(shù)相對誤差表

        ④選出初選組

        對所有的組成進行初選。初選條件為組成均值誤差和組成百分位數(shù)相對誤差的絕對值分別小于10%、15%。(由于各個測點的SO2半數(shù)數(shù)據(jù)在檢出限,故不作組成誤差和百分位數(shù)相對誤差分析。每個測點有5個滿足參數(shù),共10個參數(shù))。三個監(jiān)測項目能同時滿足上述條件的有如下3組(見表5)。

        表5 初選組

        3.最后用相關性來確定優(yōu)化組

        在大氣初選組的基礎上,借助大氣優(yōu)化布點監(jiān)測20天的實際監(jiān)測情況,對6個監(jiān)測點分別進行個測定項目的點城相關分析,選取大氣監(jiān)測最終優(yōu)化組。相關系數(shù)越高,就越能反映大氣污染的變化趨勢,較好地反映大氣污染的特點和市區(qū)排放污染源的排放規(guī)律。

        其中:xi---某組或某點某污染物第i天的日均濃度(mg/m3);

        ---某組或某點某污染物n天的日均濃度(mg/m3);

        yi---全市某污染物第i天的日均濃度(mg/m3);

        ---全市某污染物n天的日均濃度(mg/m3)。

        根據(jù)公式計算出點城相關系數(shù)(見表6)。

        表6 點城相關系數(shù)

        按顯著性水平a為0.05,當n=20-2=18時,R越大就越能代表市區(qū)污染物變化的規(guī)律,選點時就應該優(yōu)先考慮。由表5可以看出,PM10和NO2的點城相關性同時達到0.9以上的只有3#和5#監(jiān)測點,對照待優(yōu)化組點位,包含3#和5#監(jiān)測點的是第11組號。根據(jù)英德的整體布局和今后幾年的發(fā)展規(guī)劃選擇具有足夠空間代表性的點位,用以反映區(qū)域內整體污染物的空間分布規(guī)律以及整體污染水平,以滿足國家大氣監(jiān)測技術規(guī)范要求。根據(jù)英德市區(qū)大氣環(huán)境質量優(yōu)化布點監(jiān)測結果以及組成均值誤差、組成百分位數(shù)相對誤差以及相關性分析方法,綜合考慮英德市區(qū)建成區(qū)發(fā)展方向,確定優(yōu)化組為(3#、5#)。

        4.優(yōu)化組的檢驗

        為了驗證優(yōu)化點位的可信度,檢驗優(yōu)化點位與所有網(wǎng)格點反映的是否一致,分別對優(yōu)化點與所有網(wǎng)格的濃度相關性進行分析,并且對優(yōu)化點的一致性作T檢驗。

        (1)優(yōu)化組(3#、5#)與全城相關性檢驗結果

        由表表7中相關性檢驗結果表明,優(yōu)化組的PM10和NO2(由于各個測點的SO2半數(shù)數(shù)據(jù)在檢出限,故不參與檢驗)的相關系數(shù)在0.95以上,相關性很好,而優(yōu)化組和全城濃度的相對偏差在允許的10.0%范圍內,符合《環(huán)境空氣質量監(jiān)測規(guī)范(試行)》技術規(guī)范要求。

        表7 相關性檢驗結果

        (2)一致性檢驗

        先采用F檢驗,確定兩組數(shù)據(jù)有無顯著性差異,若差異不顯著,則進一步作T檢驗,確定兩組數(shù)據(jù)是否具有一致性。由監(jiān)測數(shù)據(jù)計算出的F值與T計值(以0.05為顯著性水平,df=n?1=19)如表8。

        表8 F檢驗和T檢驗相關性檢驗結果

        檢驗公式:

        在這里,t為樣本平均數(shù)與總體平均數(shù)的離差統(tǒng)計量;

        為樣本平均數(shù);

        μ為總體平均數(shù);

        σX為樣本標準差;

        n為樣本容量。

        根據(jù)表8中F檢驗和T檢驗相關性檢驗結果,F(xiàn)計小于F表,兩組數(shù)據(jù)方差齊性沒有顯著性差異,兩方差齊,可進一步作T檢驗。

        由表8可知,以0.05為顯著性水平,df=n?1=19,查的臨界值為2.093。而樣本離差的T計小與臨界值2.093,所以,優(yōu)化組與全城的數(shù)據(jù)可比性很好,優(yōu)化點的全城代表性很好。

        三、優(yōu)化組點位介紹和總結

        (一)優(yōu)化點位的基本情況

        (1)城南(北防局)地處城南,屬于老城區(qū),該點PM10日均范圍在0.029-0.071mg/m3,日均值為0.042mg/m3,在六個監(jiān)測點中濃度處于中間水平。

        (2)環(huán)保局位于光明路與建設路的交界處,處在商業(yè)辦公混合區(qū),具有混合性質,且處于城市發(fā)展的擴展帶上,該點SO2日均范圍在0.036—0.057mg/m3,平均值為0.045mg/m3,PM10日均范圍在0.036—0.091mg/m3,平均值為0.049mg/m3,在六個監(jiān)測點中濃度最高。

        (二)結論

        綜上所述,英德市大氣監(jiān)測優(yōu)化后的測點為:3#城南(北防局)和5#環(huán)保局。其功能類型分別為老城區(qū)和商住混合區(qū)。這些點位的布局既考慮城市發(fā)展的需要,又同時考慮了交通、人群和生活環(huán)境,以及注重了污染現(xiàn)狀,是符合布點原則的。

        相關鏈接

        英德,素稱嶺南古邑,又稱英州。是廣東省歷史文化名城、旅游重鎮(zhèn)。由清遠市代管。位于南嶺山脈東南部,廣東省中北部,北江中游,珠江三角洲與粵北山區(qū)的結合部。東鄰翁源縣、新豐縣;南連佛岡縣、清新區(qū);西與陽山縣接壤;北與乳源縣、曲江區(qū)相連。地理坐標:北緯23°50′31“-24° 33′11”,東經(jīng) 112°45′15“-113°55′38”。東起青塘鎮(zhèn),西至黃花鎮(zhèn),跨度約119公里。北自沙口鎮(zhèn)、南至黎溪鎮(zhèn),跨度約78公里。全市土地面積5671平方公里(850.65萬畝)。

        英德南距廣州138公里(京廣鐵路英德站與廣州站之間的距離),到廣州白云機場89公里 ;北距韶關90公里。全市總面積5671平方公里,城區(qū)面積23平方公里,是廣東省面積最大的縣級行政區(qū)。

        英德市林地總面積22.47萬公頃,林木總蓄量619萬立方米,森林覆蓋率61.8%,野生動物種類多、分布廣。農業(yè)形成了優(yōu)質米、油料、甘蔗、蠶桑、茶葉、蔬菜、水果、筍竹等商品生產(chǎn)基地,其中筍竹種植面積達2135公頃。英德是國家茶葉、優(yōu)質米、甘蔗生產(chǎn)基地,并被農業(yè)部定為全國農業(yè)產(chǎn)業(yè)化試點市(縣)之一。享有廣東水泥之鄉(xiāng)、廣東石灰?guī)r溶洞之鄉(xiāng)、中國英石之鄉(xiāng)?!爸袊t茶、綠茶之鄉(xiāng)”“中國麻竹筍之鄉(xiāng)”的美譽。

        英德處于南亞熱帶向中亞熱帶的過渡地區(qū),屬亞熱帶季風氣候,夏季盛行偏南的暖濕氣流,冬季盛行干冷的偏北風。根據(jù)廣東省氣象局對自然季節(jié)的劃分方法,即以5天平均氣溫的高低作為劃分四季的指標:平均氣溫穩(wěn)定在10℃以下,稱為冬季;穩(wěn)定在22℃以上,稱為夏季;穩(wěn)定在10℃—22℃之間,就是春季或秋季。英德的自然季節(jié)特色為:春季(3月—4月)乍暖乍冷,多陰雨;夏季(5月—9月)炎熱,多雨偶旱;秋季(10月—11月)清涼干爽、常旱;冬季(12月—翌年2月)少冷偶寒,云多雨細。

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