基于大氣特征污染物的監測布點選址優化研究

張 偉

山東省臨沂生態環境監測中心 山東 臨沂 276000

1 大氣污染物監測的內容

日常生活中的空氣污染主要由氮氧化物和硫氧化物引起。隨著汽車保有量的增加,汽車尾氣排放量增加,尾氣中含有大量的氮氧化物,是氮氧化物污染的主要來源。此外,石化燃料和化肥燃料高溫燃燒產生的廢氣中含有大量氮氧化物,嚴重污染大氣環境,也是霧霾天氣增多的根本原因。因此,在大氣環境監測中,主要監測SO2、H2S、粉塵細顆粒等,這些污染物主要來自煤和石油的燃燒。二氧化硫對大氣的影響是非常嚴重和廣泛的。如果大氣中二氧化硫含量超標,會對人體產生很大影響,引起眼結膜炎、支氣管炎等疾病。而對那些體質相對較弱的群體,尤其是青少年的影響更為明顯。SO2:濃度過高會降低青少年的免疫力,削弱抵抗力,易患各種疾病。

2 基于大氣特征污染物監測布點選擇的優化

2.1 操作流程 此流程共有三點,第一點是收集了大量的基礎信息,如污染源分布、各區域地形、氣候變化數據等,第二個點是過濾出具有特定含義的污染物,對監測點進行模型選擇,第三個點是基于模型,根據確定監測點的總體調整缺失。其中,第一點和第二點分別包含以下內容:一是由專人采集數據,并根據數據顯示的內容進行實地調查,確保數據與實際情況相符,將監測區域劃分為不同的網格;二是對具有明顯特征的污染物進行篩選,對各區域大氣污染濃度進行實測,確定環境分項指標。大氣污染濃度、選定的污染物和分目標的設定相互關聯,都在經濟和社會分目標的范圍內。

2.2 特征污染物的篩選 污染物的特性是環境污染,最具代表性的污染物數據,真實反映了環境的污染程度,在正常情況下,可以定義為一種含量較多的污染物,或者對環境有很大影響,但是如果一些污染物對人的生命構成威脅,也可分為污染物的特征范圍。常規大氣監測是了解大氣環境的整體污染程度,而從細節入手,尋找能夠代表區域大氣污染的代表性是區域大氣監測的重要環節之一。

篩選方法為:對多個污染源進行評分,并根據評分進行排序,以得分最高的為特征污染物;對不同污染源的潛在風險指數進行分析,得分最高的為特征污染物綜合得分。前兩種方法主要測量污染物的毒性,以及它們的環境行為。因此,在篩選過程中,必須充分考慮污染物本身的化學特性,以及污染物進入大氣環境后的殘留量。同時,可以根據一定區域的空氣污染狀況建立綜合評分體系。每一種污染源都可以按最高分和最低分的順序打分。采用的評分標準是:工業排放多少、是否散發惡臭、潛在危害系數的高低、是否有有毒氣體等,每個指標對應一個分值,所有分值相加,即作為一種污染物的分值。

2.3 大氣環境監測的布點方式 大氣環境監測的分布應盡可能準確,與大氣污染時空變化相適應,符合變化規律和整體運動趨勢,這一直是國內外研究學者的主要研究問題。常用的分布方法有經驗法、統計法、模型法等,但目前常用的方法有啞光元素分析法、密切值法等,這些方法的應用,使監測人員能夠找到最佳的配電點位置。但是,這些方法仍有一定的局限性,需要進一步優化,優化方案的選擇是以環境因素為參考。因此,優化的選址應注意以下內容:需要提前了解工業園區投放化學品的頻率是檢測頻次,這些化學品累積效應后的分析,并調查工業園區是否會受到影響,影響程度有多大,根據監測范圍和保護群眾,決策點的位置,因此,要求在人口密集地區的位置選擇位置,以及污染高峰區域較高,污染物測量值大于設定的標準位置,接近主要工業污染源。

本文是基于環境子目標、經濟子目標、社會子目標等,實現監測點的優化,實現多目標規劃。多元規劃屬于運籌學的范疇。在給定條件下,需要從不同的角度尋找最優方案。決策者在做出決策時,需要將互補或相反的目標一起分析,使問題變得簡單。

3 污染物監測布點選擇所需的目標與約束條件

該模型中共有三個目標,分別是環境子目標、經濟子目標和社會子目標。

3.1 環境子目標 環境次級目標中要考慮的因素是大氣環境的綜合損失、工業污染的影響程度和投訴數量。對于污染損失,根據污染造成的環境損害程度評價環境質量。如果損失在設定的范圍內,污染水平將繼續上升,達到限值后將趨于穩定。工業污染程度是指某一地區的工業污染會影響該地區的大氣質量,而空氣中的風向和風頻可以調節某一地區的污染物濃度。如果該地區處于工業的下風,靠近污染源,污染會更嚴重。

3.2 經濟子目標 該目標是某個地區的人均年收入,如果一個收入群體有較高的收益,其環境意識也就越強,愿意為環境保護支付相應的費用,而它對環境監測的要求也就更高。

3.3 社會子目標 布點位置的選擇,必須盡量保證人口數量不變,尤其是對于一些大氣環境比較敏感的地區,就像是學校、住宅。即社會子目標的選擇,需先確定網格總數的多少,以及網格內所有的人口與土地使用的類型。

3.4 約束條件 雖然選擇的點數和點數的位置越多越好,但在實際工作中,一定要充分考慮實際情況,按照《標準(試行)》的要求,選擇最少的點數,并根據投資的經濟成本,確定最多的點數。兩個布點之間必須保持一定的距離,這個距離是最小距離。如果兩個分發點距離太近,監測信息可能會變得冗余,造成資源的過度浪費。因此,應在整個監測區域內進行合理規劃,確定任一監測點的范圍,獲取監測數據,確保監測數據的有效性。

結語

對于大氣污染物,時空變化特征明顯,但單一城市空氣監測點難以實現綜合監測,特別是在空氣質量相對明顯的地區和時段,要更好地實現空氣質量監測,必須增加監測點。由于大氣污染物的數量相對較多,必須搞好特征污染物的選擇,為改善空氣質量打下基礎。