环境监测最佳布点技术及实践应用研究论述

2016-11-24王鹏

资源节约与环保 2016年6期

关键词：布点测区监测点

王　鹏

（浙江环境监测工程有限公司浙江杭州310000）

环境监测最佳布点技术及实践应用研究论述

王鹏

（浙江环境监测工程有限公司浙江杭州310000）

环境监测的目的是从技术角度检验环境的管理成效，环境监测一般以最少数量的监测点位来收集最具代表性的数据，因此采用一种最佳的环境监测布点技术非常必要。

大气环境监测；布点方法；近似度系数

环境质量的好坏直接关乎到人类的生存和发展。面对环境污染的日渐加剧，社会各界越来越重视环境监测工作的开展。环境监测是控制环境污染的重要途径，而监测站点的布设又是决定环境监测效果的重要条件。

1　大气环境监测布点的要求及采样点数目的确定

1.1大气环境监测的布点要求

大气环境监测布点是决定监测效果的重要条件，因此应满足以下要求：（1）尽可能避开公路，即测点与公路的距离超过20m，与既有建筑物的距离超过建筑物高度的2.5倍；采样口的水平线与附近既有建筑物呈≤30°的夹角，采样口的水平面有超过270°的自由空间，同时采样口的高度取3m～15m；（2）点位保持相对的稳定状态，且供电条件良好、管理方便、易于接近；（3）优化组内包含一个满足方差较大的点位，剩余点位应满足变异系数与方差较小的条件，且能准确反映测区污染物的变化规律及污染特征；（4）采样时间应为开始采样到结束采样之间所耗费的时间；（5）采样点多设在污染物浓度最高/低、居中的地方，且主要的监测范围设在污染源的下风向，同时在污染物超标或工业密集的地区适当增加采样点。

1.2大气环境监测采样点数目的确定

功能区布点法。城市功能区一般分为车辆密集区、购物消费区、工厂密集区及人口聚居区。很显然，各个功能区的污染状态并不相同，因此应区别对待采样点的布设。

同心圆布点法。同心圆布点法多用在污染源多、大且相对密集的区域。同心圆半径一般取4km、10km、20km、40km，同时从里到外分别在圆周上布设4个、8个、8个、4个采样点，注意不同圆周上所布设的采样点不一定均匀分布或数目相等。

网格布点法。当污染源均匀分布时，将采样点设于方格的中心点或两条对角线的交叉处；当存在多个污染源时，将采样点设于两条对角线的交叉处；当网状区间面积较小时，将采样点设于方格的中心点。

2　环境监测最佳布点技术的应用研究

2.1近似度系数的介绍

贴近度系数是用来描述样品贴近度的统计量，而相似度系数是用来描述样品相似度的统计量。研究表明，贴近度系数及相似度系数的设计各具特色，因此系数的选择直接影响到统计的结果。据此，提出一种兼具贴近度与相似度的统计量，即近似度，具体表示为：

式中，Cij为近似度；i/j为两个样本的近似度；Sij为样本i/j中因子间差值XijK的离散程度；Dij为海明距离与因子容量M的平均值。此时，以Eij表示样本i/j中因子间的总平均差值。研究表明，Dij可准确反映出样本i/j在Eij上的差异程度，即值系数；关于Sij，当XijK=Eij时，Sij=0，则样本i/j的曲线形状完全相似。反之，则样品i/j的曲线形状相似度越低。可见，Sij可准确反映出两个样本的形相似程度，即形系数。总之，近似度是用来描述样本相似度与贴近度的统计量，具体取决于值系数和形系数。此外，样本i/j的曲线形状重合时，XijK=0（K=1，2,……,M），据此得出Eij=0，并进一步得出Sij、Dij、Dij均为0。可见，当两条样本曲线完全重合时，Sij、Dij、Cij的取值最小，则此时的相似值最理想。

2.2案例分析

本文以某城市工业区为例，浅析环境监测最佳布点技术——近似度的应用。此城市工业区面积为9km2左右，现按《环境监测技术规范》的规定，具体采用实测网格法，即按1km×1km的网格密度，在8个网格的中心区设点，并连续监测20d，具体监测大气中的TSP、NOX、SO2。表1为各监测点的实测数据。

表1　测区各监测点的实测数据统计表

根据近似度的相关理论知识，现按以下步骤优化布点：（1）对表1所示的监测点实测数据进行统计分析；（2）将统计分析结果代入、的函数式进行计算，由此得出测点之间和测点与测区均值之间的贴近度及相似度矩阵。（3）将统计分析结果代入的函数式，由此计算得出测点之间和测点与测区均值之间的近似度矩阵。

根据计算结果可知，C50的数值最小，即E区各监测点的浓度值与测区均值最贴近，同时E区测点浓度的变化规律也最相似。然而，由于网格设在G区的最西边，外加该区不具备最佳设点条件，因此本案重新选取仅次于最低近似度系数的C70。此网格处在G区的中间地带，各监测点的检测值均能反映G区的均值及变化规律，同时也与E区测点的检测值接近，从而最终确定G区的大气环境质量自动监测站点。