论大气环境监测布点方法及优化

2021-07-20李祥芹

探索科学(学术版) 2021年6期

李祥芹

山东省临沂生态环境监测中心山东临沂 276000

1 引言

空气环境监测的目的:首先,确定空气质量是否符合国家空气质量标准。提供一个评估大气环境质量的直接数据库;第二,通过研究不断变化的规律和大气质量发展趋势,提供预测和污染程度的统计数据;第三,为执行《大气环境法》,大气检测提供了环境质量管理、对大气层的环境科学研究以及修订大气环境质量标准提供了技术数据和依据。来理解大气环境质量变化的规律。需要获得关于空间分布和时间变化的信息。从理论上讲,为了获取大气环境的全部空间点信息,观察点越密集,空间监测就越好。但强度越高,这在经济上是无法承受的,在应用上更困难。因此,获取最具代表性的监测数据并尽可能减少点数已成为监测大气环境和管理工作的一种不可避免的选择。

2 大气环境监测布点原理

2.1 分配原则,从统计角度看,大气环境监测的分布实际上是在特定空间内取样。取样方法包括随机抽样和分层取样。随机抽样是最简单的,但需要大量的抽样。环境大气监测有两种方法:移动观察和静态观察,移动观察可以采用随机抽样来建立更多的点。然而,静态控制只能根据待控制污染物的分布情况使用分层取样控制点。无论采用何种取样方法,监测和分配问题都必须澄清:分配点的数量和分配点的位置。

2.2 点数固定观察主要使用人口、地域差异、专门知识和综合方法确定地点数目。WHO建议根据控制地区的人口确定测量点的数量。也就是说,人口越多,测量点的数量就越多。例如,为监测二氧化硫,可以为人口不足千万人的城市指定点数,1～4点可调整为5点。计算人口少的方法简单而易于执行,但更适合更大的空间,在一个小地区是不合理的。例如,高工业化的城市和人口较多的以及农业占主导地位的城镇,同样的比例并不令人信服。拆分法的地理系数是根据地理位置的差异程度计算点数,其原则以统计抽样理论为基础,适用于样本分配法的自然分布。实验方法是美国环保局(EPA)提供的根据测量区域面积和污染程度计算测量点数目的试点公式。主要是测量区域面积和污染轻重,比人口比例方法更合乎逻辑,更实际。综合方法是一种根据城市功能划分确定地点数目的方法,它将人口比例分配方法和实验方法结合起来。

2.3 定位规划是设计大气环境监测系统的一项基本任务。如果具体分数不佳,试验结果必然会有重大偏差,这将对大气环境质量评估产生不利影响。目前,确定控制点位置的方法一般包括功能区域、网络模式、环路模式和地带模式。

3 大气环境监测布点优化方法

3.1 大气环境监测设置采样点遵循原则首先,取样点应覆盖整个要控制的区域,取样区可按控制区内三种不同的低、中、高浓度分布。

第二,如果取样点将在污染源集中的地区建立,且风向相对明显,那么风向下的区域应将污染源作为主要控制区域。应在该区域使用更多的取样点,并可确定相对的风向。小圆点作为控制器。

第三,取样点必须开放。

第四,在工业区增加更多的点数,在农村地区减少点数,在人口稠密地区增加点数,在人口稀少的地区减少点数,在超过标准的地区增加点数,在低于标准的地区减少点数。

3.2 功能区布点法要控制的区域分为功能区,可分为商业区、洁净区、住宅区、工业区和文化区、交通区、公园等,然后再确定人类状况。具体的物质资源用于科学和合理的空气污染状况,最后确定每个职能区域的取样点和取样点的数量。工作区方法通常用于例行的区域观察。目前,空中控制点职能领域的重要性仍然不清楚,职能领域是否能够实现设立这些点的目的,必须重新理解和研究。功能区域的位置必须按照《空气污染排放法》确定,以获得功能区域的代表性。

3.3 网格布点法这种现场安置法是将控制区土地分成若干标准网络,并在网络中心点或两条直线交叉处指定取样点,网络的规模取决于人口的分布、人力和物质条件以及污染的严重程度,尚待确定。这种就地安置方法适合于污染源较多和分布较为均匀的地区,并能更好地反映污染物的空间分布。

3.4 扇形布点法扇形式的布点方法是用不同的几个弧来标出取样点。拱门位于同一区域,有一个扇形区域。确定扇形布点要以点源位置为顶点,主导风向为轴线,在下风向地面形成的扇形区,形成的扇形角度一般设置为45°,有些地方可以设置为60°,但是一般不宜大于90°在每条弧线上采样点的数目设为3—4个,相邻两个采样点与点源连线之间的夹角常常设置为10—20°扇形布点法适用于主导风向相对较明显,并且处于孤立的高架点源区域。此外,在上风向应设必要的对照点。

3.5 同心圆布点法同心圆法确定取样点的步骤是:首先发现污染源污染中心;然后将此作为一个中心,绘制若干不同国家的几个同心圆圈;第三从中心辐射若干不同角度;最后选择取样点,取样点是辐射与圆圈的交叉。在不同圈子内确定的取样点数目不一定等于或均匀分布在风向和风向确定的取样点位置。每一种方法都有其长处和短处。主要体现在:功能区域方法主要用于例行区域监测;对多污染源和分布均匀的区域采用网络方法;同心圆布点法主要用于区域例行监测,多种污染源构成一个污染组,主要污染源集中;点法为适合于风向明显的地区,和孤立的地点来源。在实际监测时,必须使用一种方法作为主要方法,其他方法必须同时用作辅助。