環(huán)境監(jiān)測(cè)的方法評(píng)價(jià)與問(wèn)題探究的研究進(jìn)展

＊杜欽偉 鄧小茜 郭冰冰 王新

（沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院 遼寧 110870）

近些年來(lái)我國(guó)環(huán)保事業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，我國(guó)目前環(huán)境監(jiān)測(cè)工作人員的工作素養(yǎng)以及現(xiàn)行的環(huán)境檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與有關(guān)法律法規(guī)暫時(shí)還可以適應(yīng)目前的工作需求。但日新月異的時(shí)代發(fā)展給未來(lái)帶來(lái)了很多未知的變量，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，《2017年中國(guó)生態(tài)環(huán)境公報(bào)》顯示，2017年全國(guó)有239個(gè)城市環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo)。顯然，我們面臨的環(huán)境污染問(wèn)題遠(yuǎn)遠(yuǎn)不局限于大氣污染，其他方面的環(huán)境污染（如水污染、土壤污染甚至包括毒物的出現(xiàn)等）也非常嚴(yán)重。即使現(xiàn)在科技已經(jīng)相當(dāng)成熟，相應(yīng)的技術(shù)等因素也需要及時(shí)地更新，我們?nèi)匀恍枰哟髮?duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展力度，保證環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的準(zhǔn)確性與科學(xué)性。所以，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)應(yīng)改進(jìn)監(jiān)測(cè)方法以進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，使不同級(jí)別的環(huán)保部門(mén)能使用相對(duì)權(quán)威的數(shù)據(jù)。跟隨大數(shù)據(jù)時(shí)代的潮流，精確分析并篩選監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，把不同時(shí)間段，不同區(qū)域的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，以制定合理的法律規(guī)定與參考標(biāo)準(zhǔn)，確保環(huán)境監(jiān)測(cè)這一事業(yè)深深扎根在國(guó)內(nèi)，為人們提供更多的保障和福祉。

1.環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要方法

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)逐步提高，環(huán)境監(jiān)測(cè)在環(huán)境保護(hù)中的地位至關(guān)重要，同時(shí)，環(huán)境監(jiān)測(cè)方法也是我國(guó)“兩級(jí)五類”環(huán)境保護(hù)法的重要組成部分。如今我國(guó)具有470余項(xiàng)較為完整的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法（見(jiàn)表1）[1]，其中囊括了對(duì)水質(zhì)、空氣、土壤、噪聲等方面的監(jiān)測(cè)方法，這些環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)行對(duì)我國(guó)環(huán)境保護(hù)起到了積極作用。

表1 我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

(1)水污染的監(jiān)測(cè)方法

傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法包括生物法、遙感法、理化法等[2]。傳統(tǒng)方法中的遙感法，采用了衛(wèi)星遙感技術(shù)，通過(guò)衛(wèi)星對(duì)水體進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)并提取數(shù)據(jù)，與科研人員實(shí)地采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并使用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行水體環(huán)境反演，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

根據(jù)不同物質(zhì)的光譜不同，在遙感衛(wèi)星上搭載專業(yè)級(jí)別的光譜傳感器，遙感衛(wèi)星通過(guò)接收物質(zhì)反射回來(lái)的光譜進(jìn)行分析。水體受到污染時(shí)，根據(jù)受污染程度不同，水體中的污染物濃度與性質(zhì)會(huì)隨之發(fā)生變化，可通過(guò)實(shí)地檢測(cè)數(shù)值與衛(wèi)星遙感所接收的特征光譜進(jìn)行對(duì)比分析，反演得出水體污染程度。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法中，生物監(jiān)測(cè)的應(yīng)用也正在逐步趨向于完善化，生物監(jiān)測(cè)可以為環(huán)境保護(hù)管理提供更加全面的技術(shù)參考資料，有助于水環(huán)境中生態(tài)系統(tǒng)的改善和提高。水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)方法具有監(jiān)測(cè)項(xiàng)目多、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜、對(duì)研究人員專業(yè)要求較高等特點(diǎn)[3]。

(2)大氣污染的監(jiān)測(cè)方法

隨著工業(yè)社會(huì)的逐漸發(fā)展，大氣污染日益嚴(yán)重，逐漸成為社會(huì)關(guān)注熱點(diǎn)。關(guān)于大氣污染的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法十分豐富，大氣環(huán)境遙感技術(shù)便是其一。大氣環(huán)境遙感技術(shù)主要可以分為兩類，主動(dòng)遙感技術(shù)和被動(dòng)遙感技術(shù)[4]。

具體而言，主動(dòng)遙感技術(shù)與被動(dòng)遙感技術(shù)又可分別分為空基遙感技術(shù)和地基遙感技術(shù)。其中，空基遙感技術(shù)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)為衛(wèi)星、飛機(jī)等，而地基遙感技術(shù)則是以地面為主要監(jiān)測(cè)平臺(tái)的遙感監(jiān)測(cè)方法[5]。

大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)大氣監(jiān)測(cè)方法相比有所不同，具有監(jiān)測(cè)范圍廣、監(jiān)測(cè)效率高和監(jiān)測(cè)成本低等特點(diǎn)，可對(duì)多種大氣污染物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)[6]，如臭氧、甲烷、氣溶膠、二氧化硫和二氧化碳等。根據(jù)監(jiān)測(cè)所得指標(biāo)參數(shù)，從而可對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。

大氣組成成分非常復(fù)雜，除氧氣和氮?dú)獾燃儦怏w外，還有大氣氣溶膠這種混合體系。大氣氣溶膠不僅可以直接或間接地影響氣候變化，如霧霾等，同時(shí)還會(huì)影響人類健康，例如心肺疾病的發(fā)病率與空氣中的顆粒物、尤其是可吸入的細(xì)粒子的含量密切相關(guān)。

在矩陣的高階冪、高階行列式及復(fù)雜的概率問(wèn)題等計(jì)算中,直接求解往往比較困難,通常需要采用間接的方法．一種方法是尋找某些量之間的遞歸關(guān)系來(lái)求解,如遞歸關(guān)系yn+1=ayn+b或yn+3+ayn+2+byn+1+cyn=0,即得到一階、三階常系數(shù)線性差分方程,將所求問(wèn)題轉(zhuǎn)化為差分方程求解.可見(jiàn)，建立差分關(guān)系式是解決問(wèn)題的關(guān)鍵．

想要監(jiān)測(cè)大氣氣溶膠，通?？梢圆捎脙煞N方法，一是膜采樣，其原理即將大氣引入采樣系統(tǒng)，使氣體通過(guò)采樣膜而大氣顆粒物則被截留到膜上；二是在線采樣，原理與膜采樣相同，其區(qū)別在于可以獲得高時(shí)間分辨率的氣溶膠特性，對(duì)監(jiān)測(cè)氣溶膠特性變化十分有效。

(3)土壤污染的監(jiān)測(cè)方法

土壤污染遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)利用了土壤中不同物質(zhì)的特征光譜不同這一原理，結(jié)合遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠?qū)崿F(xiàn)土壤參數(shù)的快速測(cè)定。當(dāng)土壤中含有重金屬元素時(shí)，研究人員可通過(guò)重金屬元素與土壤有機(jī)質(zhì)、碳酸鹽礦物、黏土礦物等物質(zhì)之間的吸附或者賦存關(guān)系推斷出土壤污染程度，并得到污染物質(zhì)的詳細(xì)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表2）[7]。

表2 土壤污染的敏感波段

續(xù)表

2.環(huán)境監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用

(1)環(huán)境監(jiān)測(cè)方法的地位與價(jià)值

環(huán)境監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)方法按照測(cè)定原理可分為化學(xué)法、生物法和物理法三種[8]。環(huán)境監(jiān)測(cè)作為環(huán)境保護(hù)工作的第一道防線，是環(huán)境管理中不可或缺的一環(huán)，所有環(huán)境管理措施成效的優(yōu)劣都要借助于一定的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法，在選擇環(huán)境監(jiān)測(cè)方法時(shí)應(yīng)注意，明確所監(jiān)測(cè)地區(qū)污染物的種類及分布情況，并了解其來(lái)源，根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的要求，對(duì)有關(guān)資料進(jìn)行整理，針對(duì)實(shí)際情況制定出針對(duì)性較強(qiáng)的處理方案。

(2)環(huán)境監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用

①對(duì)污染進(jìn)行及時(shí)精確的檢測(cè)

環(huán)境監(jiān)測(cè)方法一大顯著的特點(diǎn)就是能夠?qū)Νh(huán)境污染及時(shí)的監(jiān)測(cè)，為開(kāi)展后續(xù)環(huán)境保護(hù)工作提供準(zhǔn)確的依據(jù),有效的控制環(huán)境污染，在一定程度上提升了環(huán)境管理的整體水平。目前主要應(yīng)用于水資源監(jiān)測(cè)與濕地監(jiān)測(cè)中。

在對(duì)水資源的進(jìn)行調(diào)查評(píng)價(jià)的過(guò)程中，主要采用了“3S”技術(shù)[9]，通過(guò)GIS信息處理平臺(tái)，以及GPS和RS技術(shù)的應(yīng)用可以有效及時(shí)地掌握監(jiān)測(cè)水域的污染情況與污染物分布情況。

而對(duì)濕地進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要應(yīng)用到多時(shí)相遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并有效的分析本地區(qū)的地理信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控濕地的變化，以保證采集到的信息得到有效的分析與處理。

②應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域

③在其它領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用

目前大部分環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)都是應(yīng)用于水處理方向，但是其他領(lǐng)域也有對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)手段[10]，主要有土壤、噪聲、固體廢棄物這幾類。

當(dāng)今社會(huì)各行業(yè)發(fā)展非常迅速，城市化進(jìn)程不斷加快，與此同時(shí)也帶來(lái)了非常嚴(yán)重的噪聲影響，包括：交通道路、鐵路機(jī)場(chǎng)、工業(yè)生產(chǎn)等[11]。嚴(yán)重影響人們的正常生活。所以合理地將遙感技術(shù)應(yīng)用到噪聲監(jiān)測(cè)工作之中，從多方位對(duì)噪聲進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握各環(huán)節(jié)噪聲產(chǎn)生的主要因素，制定針對(duì)性方案，減弱或規(guī)避帶來(lái)的影響。

3.環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中存在的問(wèn)題

(1)環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)制不完善

完善的環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)制是環(huán)境監(jiān)測(cè)流程順利進(jìn)行的保障[12]。但由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題接踵而來(lái)，交錯(cuò)復(fù)雜，監(jiān)測(cè)方法也在順應(yīng)問(wèn)題不斷改進(jìn)。而傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)機(jī)制卻無(wú)法適應(yīng)監(jiān)測(cè)方法的不斷改進(jìn)，監(jiān)測(cè)布點(diǎn)不科學(xué)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可追溯性低，無(wú)法滿足現(xiàn)今社會(huì)對(duì)環(huán)境的質(zhì)量要求，使得監(jiān)測(cè)過(guò)程受到機(jī)制的約束，監(jiān)測(cè)結(jié)果也受到約束。

(2)環(huán)境監(jiān)測(cè)方法不夠先進(jìn)

①先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法前期需要大量資金引入，后期也需要時(shí)間和資金進(jìn)行保養(yǎng)和維修，同時(shí)機(jī)器的使用也需要聘用專業(yè)的人才。且方法更新?lián)Q代的速度也很快，我國(guó)現(xiàn)今監(jiān)測(cè)自動(dòng)化水平低，監(jiān)測(cè)方法的先進(jìn)性還有待提高[13]。

②由于不同地區(qū)的貧富差距，政府對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的重視程度不同，所引入的監(jiān)測(cè)方法水平高低也有所不同。例如，北上廣、江浙滬地區(qū)引入的監(jiān)測(cè)方法相對(duì)先進(jìn)，而西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)落后，政府無(wú)法投入大量資金達(dá)到發(fā)達(dá)地區(qū)的監(jiān)測(cè)水平，為平衡政府經(jīng)濟(jì)壓力，引用的監(jiān)測(cè)方法也相對(duì)落后。

③環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)具有連續(xù)性，短時(shí)間的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)太過(guò)片面，監(jiān)測(cè)技術(shù)需對(duì)地區(qū)連續(xù)監(jiān)測(cè)，技術(shù)的更新?lián)Q代受制約。

(3)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理不科學(xué)

①我國(guó)早期對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)不夠重視[14]，現(xiàn)今質(zhì)量管理制度落實(shí)不到位，信息化數(shù)據(jù)管理不健全，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果制約不足，使監(jiān)測(cè)作用弱化。②由于各地區(qū)的監(jiān)測(cè)方法不同，監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，評(píng)價(jià)指標(biāo)不完善，我國(guó)各地區(qū)缺少統(tǒng)一的科學(xué)的管理制度，無(wú)法為前期的監(jiān)測(cè)結(jié)果做有效的評(píng)估。而且，各地區(qū)的監(jiān)管方式相對(duì)單一，未成體系的單一模式無(wú)法滿足治理環(huán)境所需數(shù)據(jù)要求。

(4)環(huán)境監(jiān)測(cè)人才匱乏[15]

環(huán)境監(jiān)測(cè)在中國(guó)起步較晚，技術(shù)方法、制度措施不夠完善，專業(yè)的環(huán)境監(jiān)測(cè)知識(shí)并未普及，從事監(jiān)測(cè)專業(yè)的人才也少之又少。專業(yè)人才是數(shù)據(jù)真實(shí)有效的保障，技術(shù)人員配比不足，導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)數(shù)據(jù)收集不準(zhǔn)確，機(jī)器使用不正確保養(yǎng)不及時(shí)等問(wèn)題，降低環(huán)境監(jiān)測(cè)效率。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題日益惡化，面對(duì)環(huán)境污染，各國(guó)積極開(kāi)展環(huán)境保護(hù)治理及研究工作。環(huán)境監(jiān)測(cè)作為環(huán)境保護(hù)工作的第一道防線，為環(huán)境治理提供依據(jù)，是不可忽視的一個(gè)環(huán)節(jié)。環(huán)境監(jiān)測(cè)能夠?qū)ξ廴具M(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)、評(píng)價(jià)及分析，運(yùn)用不同方法實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的數(shù)字化監(jiān)管報(bào)告及監(jiān)測(cè)預(yù)警。

環(huán)境監(jiān)測(cè)工作存在很多難題，除了選擇合適先進(jìn)的監(jiān)測(cè)方法外，還需相關(guān)部門(mén)重視環(huán)境監(jiān)測(cè)，加大資金投入，完善科學(xué)的監(jiān)測(cè)體系，規(guī)范制定監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，引進(jìn)專業(yè)人才，提高專業(yè)技能與素養(yǎng)，落實(shí)質(zhì)量管理制度，不斷提高科學(xué)監(jiān)測(cè)水平。在不足中尋找問(wèn)題，解決問(wèn)題，才能使監(jiān)測(cè)結(jié)果更加真實(shí)有效，切實(shí)提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的工作效率，從而為環(huán)境污染治理提供治理方向。