淺談新技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應用

邵 灑 苗 琳 趙 濤

(武漢市環(huán)境監(jiān)測中心 湖北 武漢 430000)

地球上的生態(tài)系統(tǒng)在自然狀態(tài)下是處在一種精妙的平衡狀態(tài)，但是由于人類活動和其他因素的破壞，這一平衡很容易被打破。隨著人口的增加和工業(yè)的發(fā)展進步，光化學煙霧、霧霾、酸雨等越來越多的環(huán)境問題開始出現(xiàn)。同時，隨著科技的進步，自動化技術(shù)、信息技術(shù)和無人機技術(shù)為環(huán)境監(jiān)測提供了新的手段和方法。

一、環(huán)境監(jiān)測

生態(tài)文明建設(shè)作為五位一體建設(shè)總體布局的關(guān)鍵一環(huán)，為從源頭扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境惡化趨勢，創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境，建設(shè)美麗中國提供了制度保障。環(huán)境監(jiān)測作為環(huán)境保護和污染治理工作的重要組成部分，其監(jiān)測水平對環(huán)境保護和污染治理的工作效果有直接影響。

環(huán)境監(jiān)測通常包括背景調(diào)查、制定監(jiān)測方案、優(yōu)化布點、現(xiàn)場采樣、樣品運送、實驗分析、結(jié)論分析。環(huán)境監(jiān)測是一個綜合性的學科，涉及物理、化學、生物等多個學科。隨著科技發(fā)展，越來越多的新技術(shù)也被用于環(huán)境監(jiān)測，如自動化技術(shù)、信息技術(shù)、無人機技術(shù)等。

二、新技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應用

(一)自動監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應用

1.大氣環(huán)境監(jiān)測超級站

大氣監(jiān)測超級站是配備有多種先進大氣監(jiān)測設(shè)備的綜合性監(jiān)測站點，如離子色譜設(shè)備、NH3分析設(shè)備等。通常分為科學研究型和功能加強型。科學研究型側(cè)重于區(qū)域復合污染開展研究和分析大氣污染成因和機理；功能加強型在SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10等常規(guī)參數(shù)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，根據(jù)環(huán)境管理的需要，結(jié)合本地地形地貌、主要污染源類型、氣象特征等，增加對區(qū)域傳輸和重點特征污染物的監(jiān)測，實現(xiàn)空氣質(zhì)量預警預報。

2.水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)通過浮標式的自動監(jiān)測設(shè)備，對水質(zhì)進行科學、高效的監(jiān)測。水質(zhì)自動監(jiān)測設(shè)備可實現(xiàn)對較大面積、較寬斷面、較長距離的水質(zhì)在線實時監(jiān)測，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測平臺，從而實現(xiàn)對水質(zhì)的綜合、全方位監(jiān)測[1]。

(二)地理信息系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)測中的應用

以地理信息系統(tǒng)(GIS)為基礎(chǔ)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，使我國環(huán)境管理自動化發(fā)展產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。環(huán)境監(jiān)測GIS系統(tǒng)通過對空間數(shù)據(jù)的進行分析，對不同的空間數(shù)據(jù)集進行比較，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)信息和其他數(shù)據(jù)信息的交換管理，使得海量的數(shù)據(jù)信息可以直觀呈現(xiàn)，使得復雜的數(shù)據(jù)更加易于理解[2]。

環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測GIS系統(tǒng)通過配備相應的空氣、水質(zhì)擴散模型庫，實現(xiàn)空氣、水質(zhì)污染預測和模擬；同時可通過地圖查詢和歷史環(huán)境數(shù)據(jù)計算，結(jié)合環(huán)境要素數(shù)據(jù)、地理信息及空間分析模塊來評估整個的環(huán)境質(zhì)量、排放區(qū)域的污染程度以及污染物的空間分布。污染物在線監(jiān)測的GIS系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過將GIS系統(tǒng)與在線監(jiān)測整合應用，建立起多維的監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過對比分析歷史數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù)，得到變化趨勢；通過結(jié)合重點污染源的位置信息，建立污染源坐標數(shù)據(jù)庫[3]。

(三)無人機技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應用

無人機設(shè)備具有操作安全、成本低、覆蓋面廣、機動性強、實時性強等優(yōu)點。無人機遙感技術(shù)作為新興的監(jiān)測技術(shù)，在環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測、地表水環(huán)境監(jiān)測、應急監(jiān)測等方面有著廣泛的應用[4]。

1.環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測

無人機攜帶空氣傳感器，搭載固定翼無人機平臺，可對數(shù)百平方公里的區(qū)域進行低空立體監(jiān)測，結(jié)合地理數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理模塊可以對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行篩選、存儲和分析。

2.地表水環(huán)境監(jiān)測應用

無人機技術(shù)，可以突破地形、空間等自然條件的限制，對水域進行實時監(jiān)測，提高工作效率。例如對河流水質(zhì)情況進行監(jiān)測，對水樣進行檢測和分析對比，對污染物的來源及河流污染情況進行分析，同時借助遙感系統(tǒng)，構(gòu)建河流信息系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享[5]。

3.應急監(jiān)測應用

無人機技術(shù)可用于突發(fā)環(huán)境事故的應急監(jiān)測，實時回傳視頻、紅外圖像和泄露物質(zhì)濃度分布，強度反演，可以在地圖上實時描繪有害和致死濃度區(qū)域的分布，以及計算擴散的方向和速度，為環(huán)境事故處置提供的數(shù)據(jù)支撐。例如核輻射污染應急監(jiān)測。人工監(jiān)測不可避免的會對監(jiān)測人員的健康造成嚴重影響。無人機技術(shù)不僅可以有效避免對監(jiān)測人員的危害，同時能夠?qū)溯椛湮廴厩闆r有全面、具象、準確的了解。無人機傳回的現(xiàn)場數(shù)據(jù)也為治理方案的制定提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。

三、結(jié)語

新技術(shù)的研發(fā)和應用也促進了環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。隨著越來越多新技術(shù)被綜合應用于環(huán)境監(jiān)測，環(huán)境監(jiān)測也向著智能化、精細化、專業(yè)化、綜合化的方向發(fā)展。環(huán)境監(jiān)測做為環(huán)境保護工作中至關(guān)重要的一環(huán)，為充分發(fā)揮其積極作用，應增加資金投入，加大技術(shù)支持，強化專業(yè)化的隊伍建設(shè)，建立科學完善的工作機制，以推動我國環(huán)境保護事業(yè)的順利發(fā)展。