空气质量自动监测点位优化

摘要：空气质量自动监测点位的优化对区域空气质量的控制具有重要意义。本文对空气质量自动监测点位优化的原则和方法等进行了一些有意义的探讨，希望对提升空气监测质量能够有所借鉴。

关键词：空气质量;监测点位;优化布局

中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）04-0-02

Abstract： The optimization of air quality automatic monitoring points is of great significance for the control of regional air quality. In this paper， some meaningful discussions on the principles and methods of air quality automatic monitoring point optimization are carried out， and it is hoped that the quality of air monitoring can be improved.

Key words： Air quality; Monitoring points; Optimized layout

1 空气质量监测点位优化概述

自从工业革命以来，人类社会取得了长足的发展和进步，其中一个最典型的代表就是城镇规模不断扩大，而且伴随着技术突破和产业升级，城镇的功能结构和产业布局依然处于不断发展、优化和调整的过程中，这导致人口的聚集规模和分布都呈现出一种动态变化的态势。在这种情况下，原有的空气监测点位（如图1所示）无论是在数量上还是分布上都需要进行优化，以满足当前经济社会发展对空气监测技术的需要。近年来，虽然我国空气质量监测点的数量和密度都在不断增大，这在一定程度上保证了监测信息的可靠性，但由此也带来了人力、财力等资源的大量消耗，所以有必要对空气质量监测布点进行优化。通过对监测布点进行优化，实现用有限监测点来获取可靠的空气质量信息具有积极意义。本文正是立足于这一出发点，对空气质量自动监测点位优化的原则和方法等进行了一些有意义的探讨，希望对提升空气监测质量能够有所借鉴。

2 优化基本原则

（1）代表性原则。所设置的空气质量监测点布局应能对监测区域内的空气质量进行客观、真实和全面地评价，即确保选点具有代表性。（2）完整性原则。不同区域具有不同的自然地理和气象特性，同一区域内的不同地方在工业布局、产业结构和人口分布上也可能体现出较大的差异性，所以在进行监测点位布局时，要求整体布局必须能够反映监测区域内的主要功能区的空气质量变化趋势，充分实现各个监测点之间的有效协调。（3）前瞻性原则。在进行监测点位的布局时，要对监测区域未来的发展规划以及空间格局变化趋势进行充分考虑，使监测点的布局具有一定的前瞻性。（4）针对性原则。空气质量监测点的布局是为了管理环境服务，监测信息不仅是开展环境管理工作的基本依据，同时也是对环境治理效果进行客观评价的事实载体，而这些都要求空气质量监测点的设置必须优先满足环境管理的需要。具体可以部署网格化精准监控预警及决策支持系统，比如针对重点区域、重点工业企业、建筑工地等多种环境监测对象，应加大密度监测网格布点，形成大范围、高密度网格组合布点，实时监控区域内主要污染物的动态变化，快速捕捉污染源的异常排放行为，做到实时预警，为实施空气环境防治提供科学的大数据评估，不断提高大气污染防治的监管能力和水平。（5）连续性原则。空气质量的监测是一个长期和连续的过程，原则上一旦确定点位，就不应进行随意变更，除非有不符合规范的理由。（6）经济成本最优原则。在布设监测点位时，还应对现场实际条件进行考察，应使所布点位尽量在交通、电力等方面达到方便，同时尽可能地排除周边环境对监测工作可能带来的干扰。总之，在对空气质量自动监测点位的布局进行优化时，要保证优化调整后的点位布局能够反映监测区域内的空气质量水平，要保证对新的功能区和产业结构区的有效覆盖。通过点位布局优化，应可以实现对监测区域空气质量水平及发展趋势的全面、客观评价。点位布局的优化调整要做到理论上优化、技术上可行、采样相对方便、立足当下兼顾发展。

3 监测点数量的确定

在进行空气质量自动监测点位的优化时，需要对点位数量进行控制，要在保证能够获取可靠信息量的同时，尽量减少点位覆盖区域的交叉情况。监测点位数量的确定既需要考虑空气质量的监测需求，还应与当地的经济社会发展条件相适应。目前确定监测点位数量的依据有人口规模、监测区域面积及污染程度、功能区等等。欧洲环保署、世卫组织、美国等在实施涉及悬浮物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物的空气污染物的监测项目时，主要依据人口规模来进行确定，尽量以最少的监测点来客观反映整个监测区域的污染程度。此外，国外還出现了以监测区域和污染水平为主要依据的经验确定法，将污染分为超过平均水平的区域、介于标准和本地区平均水平之间的区域、本地水平区域三种，根据一定的经验公式来计算监测点数目。

4 优化的基本方法探讨

4.1 功能区法

我国在开展空气质量监测的初期，一般采用功能区法进行点位布局，比如对于一些规模不大的城镇，可以考虑只布设三、四个监测点。但对于一些特定区域，考虑到人口分布及变化趋势与该区域内的空气污染程度的关系不固定，而且不同地区的实际情况往往也存在较大差异，所以这种点位布设方法的代表性较低，其能否实现点位布局优化还需要作进一步地讨论和研判。

4.2 数理统计法

该方法是利用统计工具来对监测点位布局的合理性进行分析，即先假定一个时间序列和空间序列范围，再研究分析空气质量监测结果与污染程度的分布、扩散等在时空上的相关性。但因为实际监测布点和监测频次的限制，使得监测结果的相关性一般都较低，而且这种方法对环境条件、污染源强度也没进行充分考虑，所以具有一定的不合理性。

4.3 模拟法

在对监测点位进行布局优化时，还可以采用模型模拟法，最终模拟的结果与污染源分布、污染扩散规律、气象条件等因素相关，同时还与模型本身的适用性以及模拟模式的选择有关。但现实中，因为受到各种因素的制约，切实掌握一个区域内的污染物分布情况是比较困难的，需要大量的监测网格数据支持，而这就使得模拟模式的选择以及环境要素的确定缺少客觀依据，进而对模拟的精度带来一定不利影响，降低了该方法的通用性。

4.4 综合法

综合法可以对环境空气质量的时空变化特性进行准确刻画，继而有效揭示污染物浓度的变化规律。综合法考虑了影响空气质量的各种因素，依靠大量的实测数据来提升模拟预测结果的准确度。但该方法也具有一定的局限性，它要求原始空气监测网的密度足够高，否则无法进一步深入分析，同时在具体操作上也具有较大难度。

4.5 模糊聚类分析法

与以上方法相比，模糊聚类方法是当前比较常用的监测点位布局优化方法，利用该方法进行数学处理更为科学，它能够有效解决评价标准的边界模糊和监测误差对评价结果的影响;同时，该方法还具有建模简单、计算量小、受人为干扰小等优势，该方法基本满足空气监测网格化点位布设的要求，具有整体代表性。

5 结束语

空气质量自动监测点位的优化对区域空气质量的控制具有重要意义，而在进行监测点数量及其位置的最优化确定时，应结合当地的实际情况进行综合考虑。本文对空气质量自动监测点位优化的基本原则和方法进行了探讨，希望对推动环境监测工作的发展能够有所借鉴。

参考文献

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收稿日期：2018-12-15

作者简介：卢卓恒（1987-），男，汉族，大学本科，环境保护监测站工程师，研究方向为环境监测。