清镇市环境空气质量监测优化布点研究

2014-11-17肖致强

绿色科技 2014年7期

肖致强

（贵州省清镇市环境保护监测站，贵州清镇551400）

1 清镇市环境概况

清镇市处于贵州省黔中经济区的核心位置，距贵阳市行政中心15km，清镇城区属于北亚热带季风湿润气候，风向具有季节性变化，冬季盛行东北风，夏季盛行南东南风，春秋两季偏北风与偏南风交替出现。由清镇年平均各风向全年东北风（NE）风频率14%，南南东（SSE）风频率12%，静风频率12%，年均风速2.7m/s，春节的平均风速最大，其次为夏季，冬季、秋季较小。

城区环境空气污染属煤烟型及交通污染，主要大气污染物为SO2、NO2、PM10。随着经济的快速发展，清镇市建设、社会、经济、技术及人口发生了巨大变化，城区建成面积由2000年的5.6km2，发展到2013年的16.2km2。2014年清镇市生态局决定进行网格实测优化布点。

2 优化布点的原则

优选出的点位必须具有足够的代表性，要含有污染适度较轻点和重点，能真正反映出建成区范围内的大气环境污染水平、规律及变化趋势，污染物的污染特征。

拟新建城市点的污染物浓度的平均值与同一时期用城市加密网格点实测或模式模拟计算的城市总体平均值估计值相对误差应在10%以内。

优选出的点位区域分布要尽可能均匀，点位的覆盖面要大，同时综合考虑污染分布、气象特征等因素。

优选的点位具有可操作性（含交通、电源等）。优选点的地形条件必须满足大气监测技术规范的要求。

3 优化布点的方法

3.1 技术路线

根据统计数学抽样误差理论证明，采用几何图形均匀布点法，在相同的采样精度下，获取的某一环境污染因子的均值与区域内的总体均值（即真实）之间的误差最小，按照有关要求，结合近几年来城区的发展变化和今后的规划，采用网格实测法。

3.2 网格设计

在清镇市建成区范围内以800m×800m的等密度布设10个实测网格，监测点设在网格中央位置，具体网格及点位见表1。测点采样高度5～15m，避开高层建筑和汽车，设于气流不受阻碍的位置。清镇市建成区面积16.2km2，按要求优化点位数应有3个（含清洁对照点）。

表1 环境空气质量点位情况表

3.3 监测项目的选择及分析方法

根据清镇城区环境空气污染源主要为冬季居民燃煤取暖污染，交通运输所排放废气污染，建筑施工引起的扬尘污染，本次优化参数选择SO2、NO2、PM10、PM2.5四项因子。分析方法均按《空气和废气监测分析方法》中有关规定进行。

3.4 监测时段的选择

根据历年监测数据，清镇市环境空气污染以冬、春两季为重，选择冬季，2014年1月22日至2014年1月31日，2014年2月10日至2月14日，监测15d，监测期间涵盖了11个工作日和4个周假日，包含了晴天、阴天、雨天等天气状况，监测过程均严格按照监测质量保证的要求执行，因此所获得的监测数据具有较好的时空代表性、完整性和可靠性。

4 优化组的优选

经过15d对10个网格点和一个清洁对照点的监测，共获得 SO2、NO2、PM10、PM2.5监测数据各150个，为点位的优选提供了足够的信息量。点位优选数据的处理按以下步骤进行。

日均值：对每个监测项目分别计算各监测点逐日的日均值和20d的点日均值，取得了城区10个监测点每日的日均值和15d的城区日均值。建立点位组合组，将城区10个监测点按3个一组进行组合，共有11个点位组合组。初选：计算各组合与市日均值的相关系数，相关系数r越大，越能够反映区域内污染物的变化规律，当r≥r0.05（0.4438）时，说明在95%的置信水平上其相关性是非常显著的，各组合均值与全市总均值相关系数r≥r0.05（0.4438）且相对偏差小于10%，大于－10%的组合有：SO2：1组（1.3.9）、7组（2.5.9）、8组（2.6.5）；NO2：6组（2.4.9）、7组（2.5.9）、8组（2.6.5）；PM10：2组（1.4.9）、6组（2.4.9）、8 组（2.6.5）、11组（2.6.8）；PM2.5：1组（1.3.9）、3 组：（1.5.9）、4 组（1.6.9）、6 组（2.4.9）、7组（2.5.9）、8组（2.6.5）、10 组（2.6.9）、11组（2.6.8）。

同时满足 SO2、NO2、PM10、PM2.5日均值与全市总均值相关系数r≥0.4438且相对偏差小于10%，大于－10%的组合有：8组（2.6.5）。

结果表明：各组合日均值第30、50、80、90百分位数与全市日均值第30、50、80、90百分位数相对偏差小于15%、大于－15%的组合为：SO2：1组（1.3.9）、7组（2.5.9）、8组（2.6.5）、9组（2.6.4）；PM10：1组（1.3.9）、2组（2.4.9）、6组（2.4.9）、7 组（2.5.9）、8组（2.6.5）、11组（2.6.8）；NO2：2组（1.4.9）、8组（2.6.5）、10组（2.6.9）、11 组（2.6.8）；PM2.5：2组（1.4.9）、4组（1.6.9）、5组（1.7.9）、6组（2.4.9）、8组（2.6.5）、9组（2.6.4）、11组（2.6.8）。

同时满足SO2、PM10、NO2及 PM2.5的组合为8组（2.6.5）（梯青塔、红枫大坝、环保局），即这种组合中污染物浓度变化趋势与全市污染物变化趋势基本一致。

5 优选结果分析

根据优选条件，对监测结果进行分析，8组（2.6.5）组合既能满足初选条件要求，也能满足优选条件要求，可适合作为清镇市城区环境空气质量评价监测点。

环保局点位在未来几年内周边将面临大规模拆迁，不适合设置为常年的监测点位，结合《环境空气质量监测点位布设技术规范》（HJ664－2013）6.1对点位数量要求，清镇市城区保留2个监测点位即可。梯青塔位于清镇市中心城区的西部居住分区内，作为新旧城区的交界点，成为城市的中心，按照《环境空气质量监测点位布设技术规范》（HJ664－2013）监测点代表范围规定，在此处设立监测点可代表老城区及职教园区潜龙路以西的环境空气质量，满足能兼顾新旧城乡空间变化趋势的监测要求。红枫大坝点位是现有城区环境空气质量清洁对照点，随着经济发展，建成区扩大，红枫大坝已属于清镇市中心城区旧城区，所在区域不属于红枫湖一、二级水源保护区，为环境空气功能区二类。因此拟把红枫大坝作为环境空气质量评价监测点，保持环境空气监测数据的延续性。

6 结语

本研究采用网格实测法，通过对大量监测数据进行统计分析，经初选、综合优选后获得符合条件的组合组，并进行多种指标检验，最后确定清镇市区环境空气质量例行监测点位。省环保厅专家组验收确认了优化点位。点位确定后进行新旧点位对比监测，新点位8组（2.6.5）（梯青塔、红枫大坝、环保局）组合监测结果接近于优化布点监测期间10个点位15d的市均值，旧点位组合组的SO2和PM10监测结果明显高于市均值，证实新点位能客观真实地反映清镇市环境空气质量的总体水平。变更后的环境空气质量评价监测点与原监测点位相对位置如图1所示。