論大氣環境監測布點方法及優化

李祥芹

山東省臨沂生態環境監測中心 山東 臨沂 276000

1 引言

空氣環境監測的目的:首先,確定空氣質量是否符合國家空氣質量標準。提供一個評估大氣環境質量的直接數據庫;第二,通過研究不斷變化的規律和大氣質量發展趨勢,提供預測和污染程度的統計數據;第三,為執行《大氣環境法》,大氣檢測提供了環境質量管理、對大氣層的環境科學研究以及修訂大氣環境質量標準提供了技術數據和依據。來理解大氣環境質量變化的規律。需要獲得關于空間分布和時間變化的信息。從理論上講,為了獲取大氣環境的全部空間點信息,觀察點越密集,空間監測就越好。但強度越高,這在經濟上是無法承受的,在應用上更困難。因此,獲取最具代表性的監測數據并盡可能減少點數已成為監測大氣環境和管理工作的一種不可避免的選擇。

2 大氣環境監測布點原理

2.1 分配原則,從統計角度看,大氣環境監測的分布實際上是在特定空間內取樣。取樣方法包括隨機抽樣和分層取樣。隨機抽樣是最簡單的,但需要大量的抽樣。環境大氣監測有兩種方法:移動觀察和靜態觀察,移動觀察可以采用隨機抽樣來建立更多的點。然而,靜態控制只能根據待控制污染物的分布情況使用分層取樣控制點。無論采用何種取樣方法,監測和分配問題都必須澄清:分配點的數量和分配點的位置。

2.2 點數固定觀察主要使用人口、地域差異、專門知識和綜合方法確定地點數目。WHO建議根據控制地區的人口確定測量點的數量。也就是說,人口越多,測量點的數量就越多。例如,為監測二氧化硫,可以為人口不足千萬人的城市指定點數,1～4點可調整為5點。計算人口少的方法簡單而易于執行,但更適合更大的空間,在一個小地區是不合理的。例如,高工業化的城市和人口較多的以及農業占主導地位的城鎮,同樣的比例并不令人信服。拆分法的地理系數是根據地理位置的差異程度計算點數,其原則以統計抽樣理論為基礎,適用于樣本分配法的自然分布。實驗方法是美國環保局(EPA)提供的根據測量區域面積和污染程度計算測量點數目的試點公式。主要是測量區域面積和污染輕重,比人口比例方法更合乎邏輯,更實際。綜合方法是一種根據城市功能劃分確定地點數目的方法,它將人口比例分配方法和實驗方法結合起來。

2.3 定位規劃是設計大氣環境監測系統的一項基本任務。如果具體分數不佳,試驗結果必然會有重大偏差,這將對大氣環境質量評估產生不利影響。目前,確定控制點位置的方法一般包括功能區域、網絡模式、環路模式和地帶模式。

3 大氣環境監測布點優化方法

3.1 大氣環境監測設置采樣點遵循原則 首先,取樣點應覆蓋整個要控制的區域,取樣區可按控制區內三種不同的低、中、高濃度分布。

第二,如果取樣點將在污染源集中的地區建立,且風向相對明顯,那么風向下的區域應將污染源作為主要控制區域。應在該區域使用更多的取樣點,并可確定相對的風向。小圓點作為控制器。

第三,取樣點必須開放。

第四,在工業區增加更多的點數,在農村地區減少點數,在人口稠密地區增加點數,在人口稀少的地區減少點數,在超過標準的地區增加點數,在低于標準的地區減少點數。

3.2 功能區布點法 要控制的區域分為功能區,可分為商業區、潔凈區、住宅區、工業區和文化區、交通區、公園等,然后再確定人類狀況。具體的物質資源用于科學和合理的空氣污染狀況,最后確定每個職能區域的取樣點和取樣點的數量。工作區方法通常用于例行的區域觀察。目前,空中控制點職能領域的重要性仍然不清楚,職能領域是否能夠實現設立這些點的目的,必須重新理解和研究。功能區域的位置必須按照《空氣污染排放法》確定,以獲得功能區域的代表性。

3.3 網格布點法 這種現場安置法是將控制區土地分成若干標準網絡,并在網絡中心點或兩條直線交叉處指定取樣點,網絡的規模取決于人口的分布、人力和物質條件以及污染的嚴重程度,尚待確定。這種就地安置方法適合于污染源較多和分布較為均勻的地區,并能更好地反映污染物的空間分布。

3.4 扇形布點法 扇形式的布點方法是用不同的幾個弧來標出取樣點。拱門位于同一區域,有一個扇形區域。確定扇形布點要以點源位置為頂點,主導風向為軸線,在下風向地面形成的扇形區,形成的扇形角度一般設置為45°,有些地方可以設置為60°,但是一般不宜大于90°在每條弧線上采樣點的數目設為3—4個,相鄰兩個采樣點與點源連線之間的夾角常常設置為10—20°扇形布點法適用于主導風向相對較明顯,并且處于孤立的高架點源區域。此外,在上風向應設必要的對照點。

3.5 同心圓布點法 同心圓法確定取樣點的步驟是:首先發現污染源污染中心;然后將此作為一個中心,繪制若干不同國家的幾個同心圓圈;第三從中心輻射若干不同角度;最后選擇取樣點,取樣點是輻射與圓圈的交叉。在不同圈子內確定的取樣點數目不一定等于或均勻分布在風向和風向確定的取樣點位置。每一種方法都有其長處和短處。主要體現在:功能區域方法主要用于例行區域監測;對多污染源和分布均勻的區域采用網絡方法;同心圓布點法主要用于區域例行監測,多種污染源構成一個污染組,主要污染源集中;點法為適合于風向明顯的地區,和孤立的地點來源。在實際監測時,必須使用一種方法作為主要方法,其他方法必須同時用作輔助。

4 總結

人類的繁殖和生存與大氣環境的質量密切相關。隨著我國經濟發展的加快,大氣層污染問題已成為限制我國進一步發展的主要問題。因此,對于環境觀察科來說,必須認真開展大氣環境監測工作,不斷改進取樣點的規劃,以確保大氣環境監測的結果能夠忠實地反映我國的環境的質量狀況,并有助于隨后在大氣中進行環境管理。