環(huán)境監(jiān)測技術(shù)分析及發(fā)展趨勢探討

范思思　許同桃

摘 要：環(huán)境監(jiān)測技術(shù)高低，及其應(yīng)用效果對環(huán)境保護有著重大意義，應(yīng)加強技術(shù)研究，保證監(jiān)測的及時性、全面性和準(zhǔn)確度。本文分析了目前幾種常用的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，然后對其未來發(fā)展趨勢進行了探討。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測技術(shù)；發(fā)展趨勢；信息化；自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.243

0 引言

工業(yè)經(jīng)濟的迅速發(fā)展，促進了現(xiàn)代社會物質(zhì)生活水平的提升，同時也對環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，給人類發(fā)展埋下了危機。如今，環(huán)境保護備受關(guān)注，成了時代主題，要想采取有效的保護措施，必須實時對環(huán)境現(xiàn)狀進行精確監(jiān)測，收集樣品，進行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)分析結(jié)果才能了解環(huán)境污染的原因、危害程度等信息，進而采取相應(yīng)的解決對策。目前，我國的環(huán)境監(jiān)測體系已經(jīng)初步形成，過去幾十年間，也取得了不少成績，但隨著各種新污染物的出現(xiàn)，對監(jiān)測技術(shù)要求更高。針對當(dāng)前監(jiān)測技術(shù)中存在的不足，還應(yīng)進一步完善。

1 環(huán)境監(jiān)測技術(shù)及其應(yīng)用

1.1 3s監(jiān)測技術(shù)

現(xiàn)代科學(xué)的一項重要成就就是3S技術(shù)的發(fā)明，即地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和遙感技術(shù)的完美結(jié)合。三種技術(shù)其實都有其獨立的領(lǐng)域，但也存在有相同之處，在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的聯(lián)結(jié)下，形成了一項應(yīng)用廣泛、功能多樣的綜合技術(shù)。該技術(shù)在水資源調(diào)查和水環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用較多，例如流域水紋模擬、生態(tài)耗水分析、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)環(huán)境變遷等。在水環(huán)境監(jiān)測中，可實時對水域的分布和變化進行監(jiān)測，另外對水質(zhì)渾濁度、PH值都能做出準(zhǔn)確的監(jiān)測。

同時，濕地也是環(huán)境保護的重要組成部分，而3S技術(shù)同樣適用于濕地監(jiān)測。利用遙感技術(shù)和全球定位技術(shù)可以準(zhǔn)確地把握所監(jiān)測領(lǐng)域內(nèi)的濕地的動態(tài)變化。地理信息系統(tǒng)具有強大的空間分析能力，且能夠?qū)?shù)據(jù)進行快速處理，如此保障了信息的更新速度。此外，3S技術(shù)在森林、草地等領(lǐng)域監(jiān)測中也發(fā)揮著重要作用。

1.2 信息監(jiān)測技術(shù)

在當(dāng)前信息化時代，計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)在社會各個角落都有著廣泛應(yīng)用，環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域同樣如此。環(huán)境屬于一個很大的范圍，人工監(jiān)測工作量大，效率低，很多監(jiān)測工作無法完成，需要依靠信息技術(shù)。比如使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為層次型結(jié)構(gòu)，最底層是傳感器節(jié)點，即在監(jiān)測領(lǐng)域內(nèi)按照一定的方式進行節(jié)點布置，方便對環(huán)境變化的監(jiān)控，及其他信息的收集。上部層次為傳輸網(wǎng)絡(luò)，即節(jié)點在收集到環(huán)境有關(guān)信息后，需要通過網(wǎng)絡(luò)途徑傳輸至基站進行下一步傳遞?；緦儆诹硪粚哟危春途W(wǎng)絡(luò)相連的計算機，能夠把收到的數(shù)據(jù)信息傳送至數(shù)據(jù)處理中心，且為了能夠存儲大量信息并保證信息的及時性，基站通常建立有專屬數(shù)據(jù)庫，可以及時對數(shù)據(jù)進行更新。

PLC技術(shù)又叫可編程邏輯控制器，在現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用。該裝置結(jié)合了計算機、通信網(wǎng)絡(luò)和自動化多種技術(shù)，硬件配置優(yōu)越，具有濾波、屏蔽等功能，可以有效防止外部干擾，即便在惡劣天氣以及環(huán)境較差的地方也能應(yīng)用。同時，該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計非常全面，具有良好的防塵、防潮效果，且還耐高溫、抗震，適用于對水質(zhì)、河水水位的遠程監(jiān)測。

1.3 生物監(jiān)測技術(shù)

生物技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)志著現(xiàn)代科學(xué)有了很大突破，現(xiàn)代生物技術(shù)具有極強的綜合性，以微生物學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等為基礎(chǔ)，同時又涉及化學(xué)、環(huán)境工程、計算機等領(lǐng)域，使得環(huán)境監(jiān)測技術(shù)又有了很大進步。目前常用的生物技術(shù)有生物傳感器、PCR技術(shù)、酶聯(lián)免疫技術(shù)等。PCR技術(shù)操作簡便，準(zhǔn)確度高，運用原理跟生物體內(nèi)的DNA復(fù)制很相似，屬于體外合成特異性DNA片段的技術(shù)范疇，在試管內(nèi)提供DNA體外復(fù)制所需要的原料即可，如寡核苷酸引物、DNA聚合酶等。利用DNA片段完成體外擴增，接著通過凝膠電泳等方法對被測物質(zhì)做更進一步分析。該技術(shù)中的特異性，決定于人工合成的引物DNA序列，近些年來，與此技術(shù)有關(guān)的技術(shù)也有了很大突破，比如DNA直接測序、寡核苷酸探針雜交等，在研究生命環(huán)境科學(xué)具有重大意義。

生物大分子標(biāo)記監(jiān)測技術(shù)實用性強，且具有預(yù)警性，能夠?qū)ο嚓P(guān)的生態(tài)問題進行深入分析，對揭示生物和環(huán)境之間的關(guān)系有著很大幫助，在這些年的生態(tài)學(xué)研究中備受關(guān)注。

1.4 物理監(jiān)測技術(shù)

物理監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用較多，監(jiān)測范圍主要是光污染、噪聲污染、電磁輻射污染等。利用物理手段測定污染物中所含物理因子的強度，可以判斷其所占比重，并做出進一步分析?？諝?、水質(zhì)、土壤大都會用到物理監(jiān)測技術(shù)，尤其是溫室氣體、空氣濃度等。

動態(tài)膜壓法是常用的一種物理監(jiān)測方法，主要用于水域微表層環(huán)境監(jiān)測，能夠?qū)κ芪廴舅w進行比較科學(xué)的分析。該技術(shù)是利用熱力學(xué)的原理，即在達到一定溫度時，溶質(zhì)的表面吸附量和溶液的表面張力、活度之間存在有密切聯(lián)系，在行業(yè)內(nèi)被稱為Gibbs公式。此方法的優(yōu)勢在于無需對采集的污染水樣做預(yù)處理，而且不會引起二次污染，應(yīng)用過程中可發(fā)現(xiàn)，有機成膜分子的濃度和性質(zhì)不同，所得的動態(tài)膜壓圖譜也存在著明顯差異從中可分析出膜分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、狀態(tài)等有用信息。此外，動態(tài)膜壓法操作起來相對簡單，效率快，且具有較高的靈敏度，受外部環(huán)境影響較小，用于水域微表層監(jiān)測，可確保監(jiān)測的及時性和精確性。

1.5 化學(xué)監(jiān)測技術(shù)

化學(xué)因素在環(huán)境污染成因中占著很大比例，所以經(jīng)常也會用到化學(xué)監(jiān)測技術(shù)，通過對化學(xué)因子濃度的測試，能夠很快地辨別出污染成分。根據(jù)污染程度不同，所采取的化學(xué)監(jiān)測方法也有所不同。比如面對程度較輕的一般污染，無需使用高尖端化學(xué)儀器，通過容量分析法、重量分析法等常規(guī)方法就能達到目的。容量分析即滴定分析，在測試水質(zhì)酸堿度、硬度時較為適宜。先收集污染溶液到相應(yīng)的化學(xué)器皿，然后調(diào)制試劑溶液，并滴入污染溶液中，當(dāng)混合溶液按化學(xué)計量發(fā)生反應(yīng)后，可從試劑的用量和濃度中得出被測物質(zhì)含量。重量分析法則適宜用于水中懸浮物、空氣污染顆粒等監(jiān)測。

當(dāng)污染物較為復(fù)雜時，常規(guī)方法難以起到效果，往往會選擇儀器分析法。其具有很強的選擇性，和極高的靈敏度，應(yīng)用較多，常見的方法有色譜分析、電化學(xué)分析、光化學(xué)分析等。其中，色譜分析屬于快速分離分析技術(shù)，被測物質(zhì)在固定相中的吸附能力分配系數(shù)和在流動相中是存在差異的，利用這之間的差異，可以對污染物進行分離測定。又可分為液相色譜、氣相色譜等，前者可用于監(jiān)測水域酚類物質(zhì)、微囊藻毒素等，后者則可用于監(jiān)測甲醛、多環(huán)芳烴，以及土壤中農(nóng)藥成分。

電化學(xué)分析法適用于空氣中的氰含量、水體中的氟含量測定，具體方法有微庫侖分析法、溶出伏安法等。光化學(xué)法同樣也有著廣泛應(yīng)用，包括分光光度法、原子吸收光譜法、X射線熒光光譜法等。其中分光光度法適用于降雨中的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽，以及水體中的氮磷含量的測定，其原理在于污染物對光具有選擇吸收功能，在此基礎(chǔ)上便可測出污染物的組分。原子吸收光譜法受外界影響較小，且具有較高的靈敏度，對大部分有害元素都能進行監(jiān)測。

2 環(huán)境檢測技術(shù)發(fā)展趨勢

如今，環(huán)境保護越來越受重視，加上現(xiàn)代科技的發(fā)展和推動，許多新的監(jiān)測技術(shù)也開始出現(xiàn)。根據(jù)目前存在的問題來看，包括監(jiān)測能力不強、監(jiān)測結(jié)果難以全面客觀地反映環(huán)境現(xiàn)狀等。所以，在今后需要進一步完善監(jiān)測信息化技術(shù)，目前在線監(jiān)測已取得一定成績，但與發(fā)達國家相比，還有一段距離。如何提高技術(shù)監(jiān)測效率， 保障各個省市之間對于信息進行數(shù)據(jù)互通、 實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享是未來監(jiān)測中重點研究和發(fā)展的方向。

另外，生物監(jiān)測技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，不過其作用并沒有完全發(fā)揮，應(yīng)用范圍還不普及，今后幾年需當(dāng)作重點技術(shù)發(fā)展。比如，在水質(zhì)檢測方面，浮游植物對于水質(zhì)的監(jiān)控作用遠遠超出了物理化學(xué)手段的監(jiān)測范圍，且生物監(jiān)測技術(shù)還具有高效準(zhǔn)確的預(yù)報手段。

在未來的環(huán)境監(jiān)測中， 大型儀器會向自動化、 連續(xù)化方向發(fā)展， 在污染源的監(jiān)測中， 進行全自動在線監(jiān)控，提高檢測效率， 緩解現(xiàn)有階段技術(shù)人員缺少的問題。

最后，如何建立健全管理體系， 是發(fā)展監(jiān)測技術(shù)的關(guān)鍵。在管理體系的建設(shè)中， 需要針對數(shù)據(jù)處理建立檔案以及平臺進行合理規(guī)劃， 以實現(xiàn)快速便捷、 數(shù)據(jù)共享的目標(biāo)。

3 結(jié)束語

環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護的前提工作，只有保證監(jiān)測結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性，才能采取正確的應(yīng)對措施，減輕環(huán)境污染，維持生態(tài)平衡。因此，監(jiān)測技術(shù)水平的重要性愈發(fā)突出，如今有很多種監(jiān)測技術(shù)，在實際應(yīng)用中都有著廣泛應(yīng)用，但也存在有不足之處，需要未來不斷完善，并調(diào)整目標(biāo)和重點，有計劃地開展高新技術(shù)研究。

參考文獻：

[1]張寶興.環(huán)境監(jiān)測技術(shù)分析及其發(fā)展趨勢探討[J].環(huán)境，2015，22（z1）：144.

[2]樵地英.我國環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的探討[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2013，20（02）：39-40.

[3]施榮.探討環(huán)境監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用進展和發(fā)展趨勢[J].城市建設(shè)理論研究，2013，26（06）：109-110.

[4]李展杰.環(huán)境檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2015，22（27）：14.

[5]辛朝.探討現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用及展望[J].科技與生活，2010，18（24）：98.

[6]趙翠珍.環(huán)境監(jiān)測中新技術(shù)應(yīng)用探討[J].綠色科技，2015，20（07）：237-238.

作者簡介：范思思（1985-），女，江蘇徐州人，碩士研究生，講師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測。