基于大氣特征污染物監測布點優化分析

摘要：鑒于大氣中污染物存在時空變化特點，且城市大氣環境監測點的功能相對單一，需對大氣監測點位進行不斷地優化，以滿足準確、及時地監測城市大氣質量及發展趨勢的現實需要。為此，本文在分析大氣環境監測布點優化原則基礎上，提出了基于大氣特征污染物監測布點選址優化方法、流程及實證分析以期為相關從業與管理人員提供一定參考。

關鍵詞：大氣監測；監測布點；優化

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：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

大氣環境監測是利用一定技術手段，對特定區域中的有害物質含量、種類以及發展趨勢進行預測。目前，大氣監測的指標包括細顆粒、可吸入顆粒物、SO2、NO2、O3、CO。布點工作是大氣環境監測的基礎和關鍵，對大氣質量監測的效果起著十分重要的作用。鑒于大氣中污染物存在時空變化特點，且城市大氣環境監測點的功能相對單一，大氣監測點位需要不斷地優化，以滿足準確、及時地監測城市大氣質量及發展趨勢的現實需要。

1 大氣環境監測布點優化原則

城市大氣環境監測是由多個獨立的監測點位結合起來的監測網絡，點位的設置要滿足：

1.1 目的性

常規的城市大氣環境監測點分為污染監控點、大氣質量評價大氣質量對照點和大氣質量背景點。監測點位的優化設置要依據相應的目的，如確定監測區域城市大氣質量分布特點、城市大氣變化趨勢、作為區域大氣污染防治對策或規劃的擬定依據等目的不同，構建由多種功能屬性監測點位組成的監測網絡[1]。

1.2 代表性

城市大氣環境監測點位的選擇和優化要滿足代表性，尤其是要能夠代表城市主要環境污染特征下的城市大氣環境監測點位的布設，要在有限的點位中盡可能地反映出監測區域的污染物濃度及種類分布和變化規律。代表性既包括時間分布的代表性，也包括空間分布的代表性。

1.3 完整性

完整性是應用相關信息對事物的整體進行全面分析。大氣環境監測布點優化的整體性原則是指布點監測點位時要充分考慮城市區域中高、中、低污染程度的區域點位的數量，既要重點考慮污染物程度較重區域的大氣環境污染狀況，也要在人流量大、污染物排放多和工業密集區的區域布設一定數量的點位，全面反映城市區域大氣污染分布特征[2]。

1.4 可比性

同類型的大氣監測定位監測設備應盡可能的保持一致，使監測點位所獲取的監測數據具有可比性，幫助分析預測監測區域中污染物濃度的分布特征和變化發展趨勢。大氣環境監測點位布設優化實質是一種抽樣必選，以地形條件、氣象因素、人口分布和產業結果作為依據，通過監測區域的大氣環境分布特征，及統計一定年限里的數據，預測城市大氣變化趨勢。

2 基于大氣特征污染物監測布點選址優化

2.1 布點優化方法流程

大氣特征污染物監測布點選址優化，首先要熟練掌握布點優化方法的主要流程。具體來說，就是先做好城市大氣環境方面基礎資料的收集，包括地形地貌、氣象資料（風速、風向、降水量、溫濕度等）、污染源特征（如，點污染源、線污染源和面污染源，以及持續源、間歇源和瞬時源等）。其次是要在基礎資料收集基礎上，篩選出特征污染物，構建監測布點多目標規劃模型及其子目標體系（包括經濟子目標體系、社會子目標體系和環境子目標體系），并確定不同子目標的權重[3]。第三步是根據確定的模型優化求解，確定城市監測點位的具體布局，得出相應的布點優化結果和優化方案。

2.2 特征污染物篩選方法

基于特征污染物的大氣質量監測布點優化的核心是要篩選出優化布點城市的特征污染物。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，通常會選擇污染物含量較大的污染物，或者對大氣環境質量產生較大影響的那些污染物，甚至于對城市居民健康影響較大的污染物也會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分排序法、潛在危害指數法、Hasse圖解法等。這些方法常常是通過衡量化學物質自身的毒性和環境行為的聯系，在篩選出相應的特征污染物時要綜合分析化學物質本身性質及其在周圍環境中的殘留狀況，再根據區域實際大氣污染特征，構建特征污染物篩選綜合評分系統，賦予化學物質一定評價分值，從高分到低分列出相應化學物質排序，從而確定出具體的特征污染物質[4]。

2.3 大氣環境監測布點方法

優化大氣環境監測布點最主要的目的是通過城市環境監測點位的優化布點，更好地反應并體現出城市的大氣環境污染實際狀況。目前，大氣環境監測布點方法中應用最為常見的有物元分析法、系統聚類法等。這些方法在實際應用過程中也都有一定的不足，因此，十分有必要進行環境監測布點優化。通常來說，影響城市環境監測布點的因素有經濟因子、社會因子和環境因子，起決定性影響因素的是環境因子。

3 基于大氣特征污染物監測布點優化實例分析

優化監測區域位于北方某中型城市，監測范圍為30km2，常住人口25萬，擁有工業園區8個。近年來，該市堅持綠色發展理念，積極打造生態、文明城市，對大氣環境質量提出了更高的新要求。通過實際走訪、資料收集，發現現有空氣監測點所監測出的空氣質量與實際有一定出入，居民對工業粉塵污染投訴量較大。

3.1 區域網格劃分

為開展特征污染物監測，在實際監測之前要做好被監測區域的網格劃分。具體劃分時，以該城市最南端點作為橫坐標軸，以城市最西端點位縱坐標軸，以1km×1km為一個網格單元，并用數字進行標注，共劃分出85個監測網格單元。

3.2 環境子目標計算

根據大氣環境綜合損失率、城市受工業污染源影響程度計算環境子目標的所占分值情況。由于在前期調查過程中，法相居民反映問題最多的是粉塵污染問題，于是應用綜合評分法及相關評分指標（見表1），具體了解該城市區域實際大氣環境污染狀況，通過調查，該區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，這些工業粉塵對市民的健康產生較大影響。

3.3 社會目標分析

城市被監測區域有居民區、學校、商業以及工業集中區等，具體分布為，南北為工業區，中間地帶為學校、商業和居民區。由于該城市常年以東南風向為主，因此，對居民、學校及商業區影響較大。由于前期監測點位布設不當，以及監測力度不夠等因素，監測結果常受到居民的質疑。需要進行監測點位的優化布設，進一步做好城市大氣環境質量監測工作。

4 結語

基于大氣特征污染物監測布點優化能及時發現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值，可為監測點位的優化布設提供科學依據。但該方法主要應用于區域大氣受工業污染源突出、常規監測難以發現特殊污染狀況的地區，對普通區域的環境監測點位布設優化還存在一定的局限性。在實際應用中，除了重點分析環境因子外，還要兼顧社會因子和經濟因子，為精準優選出監測布點提供科學、準確的大氣污染信息。

參考文獻

[1]袁霞.大氣環境監測布點方法及優化研究[J].資源節約與環保，2016，（8）：127.

[2]唐歡，施煒.基于大氣特征污染物下監測布點選址的優化分析[J].環境與發展，2017，（6）：153-154.

[3]張劍平.淺談大氣監測布點的優化[J].黑龍江科技信息，2015，（11）： 30.

[4]于連生，李巍，房春生，段曉秋，李俊奇.大氣環境監測優化布點系統[J].中國環境監測，1994，（4）：95.

收稿日期：2018-05-02

作者簡介：徐志韜（1983-），男，本科，研究方向為環境影響評價，大氣污染影響預測。