基于大氣特征污染物監(jiān)測(cè)布點(diǎn)優(yōu)化分析

摘要：鑒于大氣中污染物存在時(shí)空變化特點(diǎn)，且城市大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)的功能相對(duì)單一，需對(duì)大氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行不斷地優(yōu)化，以滿足準(zhǔn)確、及時(shí)地監(jiān)測(cè)城市大氣質(zhì)量及發(fā)展趨勢(shì)的現(xiàn)實(shí)需要。為此，本文在分析大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)優(yōu)化原則基礎(chǔ)上，提出了基于大氣特征污染物監(jiān)測(cè)布點(diǎn)選址優(yōu)化方法、流程及實(shí)證分析以期為相關(guān)從業(yè)與管理人員提供一定參考。

關(guān)鍵詞：大氣監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)布點(diǎn)；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）06-0167-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.100

Abstract： In view of the characteristics of spatio-temporal changes of pollutants in the atmosphere， and the relatively simple functions of urban atmospheric environment monitoring sites， the atmospheric monitoring sites need to be continuously optimized to meet the real needs of accurate and timely monitoring of urban air quality and development trends. Therefore， on the basis of analyzing the optimization principles of atmospheric environment monitoring and distribution， this paper proposes an optimization method， process and empirical analysis of site selection based on atmospheric characteristics pollutants monitoring， in order to provide certain reference for relevant practitioners and managers.

Keywords： Atmospheric monitoring； Monitoring site； Optimization

大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)是利用一定技術(shù)手段，對(duì)特定區(qū)域中的有害物質(zhì)含量、種類以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。目前，大氣監(jiān)測(cè)的指標(biāo)包括細(xì)顆粒、可吸入顆粒物、SO2、NO2、O3、CO。布點(diǎn)工作是大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，對(duì)大氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的效果起著十分重要的作用。鑒于大氣中污染物存在時(shí)空變化特點(diǎn)，且城市大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)的功能相對(duì)單一，大氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)位需要不斷地優(yōu)化，以滿足準(zhǔn)確、及時(shí)地監(jiān)測(cè)城市大氣質(zhì)量及發(fā)展趨勢(shì)的現(xiàn)實(shí)需要。

1 大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)優(yōu)化原則

城市大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)是由多個(gè)獨(dú)立的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位結(jié)合起來(lái)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)位的設(shè)置要滿足：

1.1 目的性

常規(guī)的城市大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)分為污染監(jiān)控點(diǎn)、大氣質(zhì)量評(píng)價(jià)大氣質(zhì)量對(duì)照點(diǎn)和大氣質(zhì)量背景點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的優(yōu)化設(shè)置要依據(jù)相應(yīng)的目的，如確定監(jiān)測(cè)區(qū)域城市大氣質(zhì)量分布特點(diǎn)、城市大氣變化趨勢(shì)、作為區(qū)域大氣污染防治對(duì)策或規(guī)劃的擬定依據(jù)等目的不同，構(gòu)建由多種功能屬性監(jiān)測(cè)點(diǎn)位組成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)[1]。

1.2 代表性

城市大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的選擇和優(yōu)化要滿足代表性，尤其是要能夠代表城市主要環(huán)境污染特征下的城市大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布設(shè)，要在有限的點(diǎn)位中盡可能地反映出監(jiān)測(cè)區(qū)域的污染物濃度及種類分布和變化規(guī)律。代表性既包括時(shí)間分布的代表性，也包括空間分布的代表性。

1.3 完整性

完整性是應(yīng)用相關(guān)信息對(duì)事物的整體進(jìn)行全面分析。大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)優(yōu)化的整體性原則是指布點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位時(shí)要充分考慮城市區(qū)域中高、中、低污染程度的區(qū)域點(diǎn)位的數(shù)量，既要重點(diǎn)考慮污染物程度較重區(qū)域的大氣環(huán)境污染狀況，也要在人流量大、污染物排放多和工業(yè)密集區(qū)的區(qū)域布設(shè)一定數(shù)量的點(diǎn)位，全面反映城市區(qū)域大氣污染分布特征[2]。

1.4 可比性

同類型的大氣監(jiān)測(cè)定位監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)盡可能的保持一致，使監(jiān)測(cè)點(diǎn)位所獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有可比性，幫助分析預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)區(qū)域中污染物濃度的分布特征和變化發(fā)展趨勢(shì)。大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)優(yōu)化實(shí)質(zhì)是一種抽樣必選，以地形條件、氣象因素、人口分布和產(chǎn)業(yè)結(jié)果作為依據(jù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)區(qū)域的大氣環(huán)境分布特征，及統(tǒng)計(jì)一定年限里的數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)城市大氣變化趨勢(shì)。

2 基于大氣特征污染物監(jiān)測(cè)布點(diǎn)選址優(yōu)化

2.1 布點(diǎn)優(yōu)化方法流程

大氣特征污染物監(jiān)測(cè)布點(diǎn)選址優(yōu)化，首先要熟練掌握布點(diǎn)優(yōu)化方法的主要流程。具體來(lái)說(shuō)，就是先做好城市大氣環(huán)境方面基礎(chǔ)資料的收集，包括地形地貌、氣象資料（風(fēng)速、風(fēng)向、降水量、溫濕度等）、污染源特征（如，點(diǎn)污染源、線污染源和面污染源，以及持續(xù)源、間歇源和瞬時(shí)源等）。其次是要在基礎(chǔ)資料收集基礎(chǔ)上，篩選出特征污染物，構(gòu)建監(jiān)測(cè)布點(diǎn)多目標(biāo)規(guī)劃模型及其子目標(biāo)體系（包括經(jīng)濟(jì)子目標(biāo)體系、社會(huì)子目標(biāo)體系和環(huán)境子目標(biāo)體系），并確定不同子目標(biāo)的權(quán)重[3]。第三步是根據(jù)確定的模型優(yōu)化求解，確定城市監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的具體布局，得出相應(yīng)的布點(diǎn)優(yōu)化結(jié)果和優(yōu)化方案。

2.2 特征污染物篩選方法

基于特征污染物的大氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)布點(diǎn)優(yōu)化的核心是要篩選出優(yōu)化布點(diǎn)城市的特征污染物。所謂特征污染物，是指反映該城市大氣環(huán)境中存在的污染物中最具代表性的部分，也能夠反映該城市大氣污染的程度，通常會(huì)選擇污染物含量較大的污染物，或者對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生較大影響的那些污染物，甚至于對(duì)城市居民健康影響較大的污染物也會(huì)被納入到特征污染物中。目前，特征污染物篩選的方法主要由評(píng)分排序法、潛在危害指數(shù)法、Hasse圖解法等。這些方法常常是通過(guò)衡量化學(xué)物質(zhì)自身的毒性和環(huán)境行為的聯(lián)系，在篩選出相應(yīng)的特征污染物時(shí)要綜合分析化學(xué)物質(zhì)本身性質(zhì)及其在周?chē)h(huán)境中的殘留狀況，再根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H大氣污染特征，構(gòu)建特征污染物篩選綜合評(píng)分系統(tǒng)，賦予化學(xué)物質(zhì)一定評(píng)價(jià)分值，從高分到低分列出相應(yīng)化學(xué)物質(zhì)排序，從而確定出具體的特征污染物質(zhì)[4]。

2.3 大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法

優(yōu)化大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)最主要的目的是通過(guò)城市環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的優(yōu)化布點(diǎn)，更好地反應(yīng)并體現(xiàn)出城市的大氣環(huán)境污染實(shí)際狀況。目前，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法中應(yīng)用最為常見(jiàn)的有物元分析法、系統(tǒng)聚類法等。這些方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也都有一定的不足，因此，十分有必要進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)優(yōu)化。通常來(lái)說(shuō)，影響城市環(huán)境監(jiān)測(cè)布點(diǎn)的因素有經(jīng)濟(jì)因子、社會(huì)因子和環(huán)境因子，起決定性影響因素的是環(huán)境因子。

3 基于大氣特征污染物監(jiān)測(cè)布點(diǎn)優(yōu)化實(shí)例分析

優(yōu)化監(jiān)測(cè)區(qū)域位于北方某中型城市，監(jiān)測(cè)范圍為30km2，常住人口25萬(wàn)，擁有工業(yè)園區(qū)8個(gè)。近年來(lái)，該市堅(jiān)持綠色發(fā)展理念，積極打造生態(tài)、文明城市，對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量提出了更高的新要求。通過(guò)實(shí)際走訪、資料收集，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有空氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)所監(jiān)測(cè)出的空氣質(zhì)量與實(shí)際有一定出入，居民對(duì)工業(yè)粉塵污染投訴量較大。

3.1 區(qū)域網(wǎng)格劃分

為開(kāi)展特征污染物監(jiān)測(cè)，在實(shí)際監(jiān)測(cè)之前要做好被監(jiān)測(cè)區(qū)域的網(wǎng)格劃分。具體劃分時(shí)，以該城市最南端點(diǎn)作為橫坐標(biāo)軸，以城市最西端點(diǎn)位縱坐標(biāo)軸，以1km×1km為一個(gè)網(wǎng)格單元，并用數(shù)字進(jìn)行標(biāo)注，共劃分出85個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)格單元。

3.2 環(huán)境子目標(biāo)計(jì)算

根據(jù)大氣環(huán)境綜合損失率、城市受工業(yè)污染源影響程度計(jì)算環(huán)境子目標(biāo)的所占分值情況。由于在前期調(diào)查過(guò)程中，法相居民反映問(wèn)題最多的是粉塵污染問(wèn)題，于是應(yīng)用綜合評(píng)分法及相關(guān)評(píng)分指標(biāo)（見(jiàn)表1），具體了解該城市區(qū)域?qū)嶋H大氣環(huán)境污染狀況，通過(guò)調(diào)查，該區(qū)域主要存在的特征污染物有：可吸入顆粒物、降塵、總懸浮微粒和可入肺顆粒物，這些工業(yè)粉塵對(duì)市民的健康產(chǎn)生較大影響。

3.3 社會(huì)目標(biāo)分析

城市被監(jiān)測(cè)區(qū)域有居民區(qū)、學(xué)校、商業(yè)以及工業(yè)集中區(qū)等，具體分布為，南北為工業(yè)區(qū)，中間地帶為學(xué)校、商業(yè)和居民區(qū)。由于該城市常年以東南風(fēng)向?yàn)橹?，因此，?duì)居民、學(xué)校及商業(yè)區(qū)影響較大。由于前期監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)不當(dāng)，以及監(jiān)測(cè)力度不夠等因素，監(jiān)測(cè)結(jié)果常受到居民的質(zhì)疑。需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的優(yōu)化布設(shè)，進(jìn)一步做好城市大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

基于大氣特征污染物監(jiān)測(cè)布點(diǎn)優(yōu)化能及時(shí)發(fā)現(xiàn)城市大氣的主要污染物狀況，及其在城市大氣污染中的貢獻(xiàn)值，可為監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的優(yōu)化布設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。但該方法主要應(yīng)用于區(qū)域大氣受工業(yè)污染源突出、常規(guī)監(jiān)測(cè)難以發(fā)現(xiàn)特殊污染狀況的地區(qū)，對(duì)普通區(qū)域的環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)優(yōu)化還存在一定的局限性。在實(shí)際應(yīng)用中，除了重點(diǎn)分析環(huán)境因子外，還要兼顧社會(huì)因子和經(jīng)濟(jì)因子，為精準(zhǔn)優(yōu)選出監(jiān)測(cè)布點(diǎn)提供科學(xué)、準(zhǔn)確的大氣污染信息。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-05-02

作者簡(jiǎn)介：徐志韜（1983-），男，本科，研究方向?yàn)榄h(huán)境影響評(píng)價(jià)，大氣污染影響預(yù)測(cè)。