清鎮市環境空氣質量監測優化布點研究

肖致強

（貴州省清鎮市環境保護監測站，貴州 清鎮551400）

1 清鎮市環境概況

清鎮市處于貴州省黔中經濟區的核心位置，距貴陽市行政中心15km，清鎮城區屬于北亞熱帶季風濕潤氣候，風向具有季節性變化，冬季盛行東北風，夏季盛行南東南風，春秋兩季偏北風與偏南風交替出現。由清鎮年平均各風向全年東北風（NE）風頻率14%，南南東（SSE）風頻率12%，靜風頻率12%，年均風速2.7m/s，春節的平均風速最大，其次為夏季，冬季、秋季較小。

城區環境空氣污染屬煤煙型及交通污染，主要大氣污染物為SO2、NO2、PM10。隨著經濟的快速發展，清鎮市建設、社會、經濟、技術及人口發生了巨大變化，城區建成面積由2000年的5.6km2，發展到2013年的16.2km2。2014年清鎮市生態局決定進行網格實測優化布點。

2 優化布點的原則

優選出的點位必須具有足夠的代表性，要含有污染適度較輕點和重點，能真正反映出建成區范圍內的大氣環境污染水平、規律及變化趨勢，污染物的污染特征。

擬新建城市點的污染物濃度的平均值與同一時期用城市加密網格點實測或模式模擬計算的城市總體平均值估計值相對誤差應在10%以內。

優選出的點位區域分布要盡可能均勻，點位的覆蓋面要大，同時綜合考慮污染分布、氣象特征等因素。

優選的點位具有可操作性（含交通、電源等）。優選點的地形條件必須滿足大氣監測技術規范的要求。

3 優化布點的方法

3.1 技術路線

根據統計數學抽樣誤差理論證明，采用幾何圖形均勻布點法，在相同的采樣精度下，獲取的某一環境污染因子的均值與區域內的總體均值（即真實）之間的誤差最小，按照有關要求，結合近幾年來城區的發展變化和今后的規劃，采用網格實測法。

3.2 網格設計

在清鎮市建成區范圍內以800m×800m的等密度布設10個實測網格，監測點設在網格中央位置，具體網格及點位見表1。測點采樣高度5～15m，避開高層建筑和汽車，設于氣流不受阻礙的位置。清鎮市建成區面積16.2km2，按要求優化點位數應有3個（含清潔對照點）。

表1 環境空氣質量點位情況表

3.3 監測項目的選擇及分析方法

根據清鎮城區環境空氣污染源主要為冬季居民燃煤取暖污染，交通運輸所排放廢氣污染，建筑施工引起的揚塵污染，本次優化參數選擇SO2、NO2、PM10、PM2.5四項因子。分析方法均按《空氣和廢氣監測分析方法》中有關規定進行。

3.4 監測時段的選擇

根據歷年監測數據，清鎮市環境空氣污染以冬、春兩季為重，選擇冬季，2014年1月22日至2014年1月31日，2014年2月10日至2月14日，監測15d，監測期間涵蓋了11個工作日和4個周假日，包含了晴天、陰天、雨天等天氣狀況，監測過程均嚴格按照監測質量保證的要求執行，因此所獲得的監測數據具有較好的時空代表性、完整性和可靠性。

4 優化組的優選

經過15d對10個網格點和一個清潔對照點的監測，共獲得 SO2、NO2、PM10、PM2.5監測數據各150個，為點位的優選提供了足夠的信息量。點位優選數據的處理按以下步驟進行。

日均值：對每個監測項目分別計算各監測點逐日的日均值和20d的點日均值，取得了城區10個監測點每日的日均值和15d的城區日均值。建立點位組合組，將城區10個監測點按3個一組進行組合，共有11個點位組合組。初選：計算各組合與市日均值的相關系數，相關系數r越大，越能夠反映區域內污染物的變化規律，當r≥r0.05（0.4438）時，說明在95%的置信水平上其相關性是非常顯著的，各組合均值與全市總均值相關系數r≥r0.05（0.4438）且相對偏差小于10%，大于－10%的組合有：SO2：1組（1.3.9）、7組（2.5.9）、8組（2.6.5）；NO2：6組（2.4.9）、7組（2.5.9）、8組（2.6.5）；PM10：2組（1.4.9）、6組（2.4.9）、8 組（2.6.5）、11組（2.6.8）；PM2.5：1組（1.3.9）、3 組：（1.5.9）、4 組（1.6.9）、6 組（2.4.9）、7組（2.5.9）、8組（2.6.5）、10 組（2.6.9）、11組（2.6.8）。

同時滿足 SO2、NO2、PM10、PM2.5日均值與全市總均值相關系數r≥0.4438且相對偏差小于10%，大于－10%的組合有：8組（2.6.5）。

結果表明：各組合日均值第30、50、80、90百分位數與全市日均值第30、50、80、90百分位數相對偏差小于15%、大于－15%的組合為：SO2：1組（1.3.9）、7組（2.5.9）、8組（2.6.5）、9組（2.6.4）；PM10：1組（1.3.9）、2組（2.4.9）、6組（2.4.9）、7 組（2.5.9）、8組（2.6.5）、11組（2.6.8）；NO2：2組（1.4.9）、8組（2.6.5）、10組（2.6.9）、11 組（2.6.8）；PM2.5：2組（1.4.9）、4組（1.6.9）、5組（1.7.9）、6組（2.4.9）、8組（2.6.5）、9組（2.6.4）、11組（2.6.8）。

同時滿足SO2、PM10、NO2及 PM2.5的組合為8組（2.6.5）（梯青塔、紅楓大壩、環保局），即這種組合中污染物濃度變化趨勢與全市污染物變化趨勢基本一致。

5 優選結果分析

根據優選條件，對監測結果進行分析，8組（2.6.5）組合既能滿足初選條件要求，也能滿足優選條件要求，可適合作為清鎮市城區環境空氣質量評價監測點。

環保局點位在未來幾年內周邊將面臨大規模拆遷，不適合設置為常年的監測點位，結合《環境空氣質量監測點位布設技術規范》（HJ664－2013）6.1對點位數量要求，清鎮市城區保留2個監測點位即可。梯青塔位于清鎮市中心城區的西部居住分區內，作為新舊城區的交界點，成為城市的中心，按照《環境空氣質量監測點位布設技術規范》（HJ664－2013）監測點代表范圍規定，在此處設立監測點可代表老城區及職教園區潛龍路以西的環境空氣質量，滿足能兼顧新舊城鄉空間變化趨勢的監測要求。紅楓大壩點位是現有城區環境空氣質量清潔對照點，隨著經濟發展，建成區擴大，紅楓大壩已屬于清鎮市中心城區舊城區，所在區域不屬于紅楓湖一、二級水源保護區，為環境空氣功能區二類。因此擬把紅楓大壩作為環境空氣質量評價監測點，保持環境空氣監測數據的延續性。

6 結語

本研究采用網格實測法，通過對大量監測數據進行統計分析，經初選、綜合優選后獲得符合條件的組合組，并進行多種指標檢驗，最后確定清鎮市區環境空氣質量例行監測點位。省環保廳專家組驗收確認了優化點位。點位確定后進行新舊點位對比監測，新點位8組（2.6.5）（梯青塔、紅楓大壩、環保局）組合監測結果接近于優化布點監測期間10個點位15d的市均值，舊點位組合組的SO2和PM10監測結果明顯高于市均值，證實新點位能客觀真實地反映清鎮市環境空氣質量的總體水平。變更后的環境空氣質量評價監測點與原監測點位相對位置如圖1所示。

圖1 監測點分布對比

［1］清鎮市城鄉建設委員會.清鎮市城市總體規劃［2012－2030］－中心城區近期建設用地規劃［R］.清鎮：清鎮市城鄉建設委員會，2012.

［2］中華人民共和國環境保護部.環境空氣質量監測點位布設技術規范（試行）HJ 664－2013［S］.北京：中國標準出版社，2013.