环境监测的方法评价与问题探究的研究进展

＊杜钦伟 邓小茜 郭冰冰 王新

（沈阳工业大学环境与化学工程学院 辽宁 110870）

近些年来我国环保事业得到了长足的发展，我国目前环境监测工作人员的工作素养以及现行的环境检测标准与有关法律法规暂时还可以适应目前的工作需求。但日新月异的时代发展给未来带来了很多未知的变量，根据有关数据，《2017年中国生态环境公报》显示，2017年全国有239个城市环境空气质量超标。显然，我们面临的环境污染问题远远不局限于大气污染，其他方面的环境污染（如水污染、土壤污染甚至包括毒物的出现等）也非常严重。即使现在科技已经相当成熟，相应的技术等因素也需要及时地更新，我们仍然需要加大对环境监测技术的发展力度，保证环境监测工作的准确性与科学性。所以，环境监测部门应改进监测方法以进一步完善数据共享平台，使不同级别的环保部门能使用相对权威的数据。跟随大数据时代的潮流，精确分析并筛选监测数据，把不同时间段，不同区域的监测数据进行分析比较，以制定合理的法律规定与参考标准，确保环境监测这一事业深深扎根在国内，为人们提供更多的保障和福祉。

1.环境监测的主要方法

随着社会的进步，人们对环境保护的意识逐步提高，环境监测在环境保护中的地位至关重要，同时，环境监测方法也是我国“两级五类”环境保护法的重要组成部分。如今我国具有470余项较为完整的环境监测方法（见表1）[1]，其中囊括了对水质、空气、土壤、噪声等方面的监测方法，这些环境监测标准的实行对我国环境保护起到了积极作用。

表1 我国环境监测方法标准数量统计

(1)水污染的监测方法

传统水质监测方法包括生物法、遥感法、理化法等[2]。传统方法中的遥感法，采用了卫星遥感技术，通过卫星对水体进行遥感监测并提取数据，与科研人员实地采样数据进行分析，并使用卫星遥感技术进行水体环境反演，实现实时监测。

根据不同物质的光谱不同，在遥感卫星上搭载专业级别的光谱传感器，遥感卫星通过接收物质反射回来的光谱进行分析。水体受到污染时，根据受污染程度不同，水体中的污染物浓度与性质会随之发生变化，可通过实地检测数值与卫星遥感所接收的特征光谱进行对比分析，反演得出水体污染程度。

水质监测方法中，生物监测的应用也正在逐步趋向于完善化，生物监测可以为环境保护管理提供更加全面的技术参考资料，有助于水环境中生态系统的改善和提高。水质生物监测方法具有监测项目多、检测标准复杂、对研究人员专业要求较高等特点[3]。

(2)大气污染的监测方法

随着工业社会的逐渐发展，大气污染日益严重，逐渐成为社会关注热点。关于大气污染的环境监测方法十分丰富，大气环境遥感技术便是其一。大气环境遥感技术主要可以分为两类，主动遥感技术和被动遥感技术[4]。

具体而言，主动遥感技术与被动遥感技术又可分别分为空基遥感技术和地基遥感技术。其中，空基遥感技术的监测平台为卫星、飞机等，而地基遥感技术则是以地面为主要监测平台的遥感监测方法[5]。

大气环境遥感监测技术与传统大气监测方法相比有所不同，具有监测范围广、监测效率高和监测成本低等特点，可对多种大气污染物质进行监测[6]，如臭氧、甲烷、气溶胶、二氧化硫和二氧化碳等。根据监测所得指标参数，从而可对大气环境质量进行科学评价。

大气组成成分非常复杂，除氧气和氮气等纯气体外，还有大气气溶胶这种混合体系。大气气溶胶不仅可以直接或间接地影响气候变化，如雾霾等，同时还会影响人类健康，例如心肺疾病的发病率与空气中的颗粒物、尤其是可吸入的细粒子的含量密切相关。

在矩阵的高阶幂、高阶行列式及复杂的概率问题等计算中,直接求解往往比较困难,通常需要采用间接的方法．一种方法是寻找某些量之间的递归关系来求解,如递归关系yn+1=ayn+b或yn+3+ayn+2+byn+1+cyn=0,即得到一阶、三阶常系数线性差分方程,将所求问题转化为差分方程求解.可见，建立差分关系式是解决问题的关键．

想要监测大气气溶胶，通常可以采用两种方法，一是膜采样，其原理即将大气引入采样系统，使气体通过采样膜而大气颗粒物则被截留到膜上；二是在线采样，原理与膜采样相同，其区别在于可以获得高时间分辨率的气溶胶特性，对监测气溶胶特性变化十分有效。

(3)土壤污染的监测方法

土壤污染遥感监测技术利用了土壤中不同物质的特征光谱不同这一原理，结合遥感影像数据进行分析，能够实现土壤参数的快速测定。当土壤中含有重金属元素时，研究人员可通过重金属元素与土壤有机质、碳酸盐矿物、黏土矿物等物质之间的吸附或者赋存关系推断出土壤污染程度，并得到污染物质的详细数据（见表2）[7]。

表2 土壤污染的敏感波段

续表

2.环境监测方法的应用

(1)环境监测方法的地位与价值

环境监测的监测方法按照测定原理可分为化学法、生物法和物理法三种[8]。环境监测作为环境保护工作的第一道防线，是环境管理中不可或缺的一环，所有环境管理措施成效的优劣都要借助于一定的环境监测方法，在选择环境监测方法时应注意，明确所监测地区污染物的种类及分布情况，并了解其来源，根据监测项目的要求，对有关资料进行整理，针对实际情况制定出针对性较强的处理方案。

(2)环境监测方法的应用

①对污染进行及时精确的检测

环境监测方法一大显著的特点就是能够对环境污染及时的监测，为开展后续环境保护工作提供准确的依据,有效的控制环境污染，在一定程度上提升了环境管理的整体水平。目前主要应用于水资源监测与湿地监测中。

在对水资源的进行调查评价的过程中，主要采用了“3S”技术[9]，通过GIS信息处理平台，以及GPS和RS技术的应用可以有效及时地掌握监测水域的污染情况与污染物分布情况。

而对湿地进行监测时，需要应用到多时相遥感动态监测技术，这项技术可以采集相应的数据，并有效的分析本地区的地理信息，实时监控湿地的变化，以保证采集到的信息得到有效的分析与处理。

②应用于海洋环境监测领域

③在其它领域的实际应用

目前大部分环境监测技术都是应用于水处理方向，但是其他领域也有对应的监测手段[10]，主要有土壤、噪声、固体废弃物这几类。

当今社会各行业发展非常迅速，城市化进程不断加快，与此同时也带来了非常严重的噪声影响，包括：交通道路、铁路机场、工业生产等[11]。严重影响人们的正常生活。所以合理地将遥感技术应用到噪声监测工作之中，从多方位对噪声进行监测，掌握各环节噪声产生的主要因素，制定针对性方案，减弱或规避带来的影响。

3.环境监测过程中存在的问题

(1)环境监测机制不完善

完善的环境监测机制是环境监测流程顺利进行的保障[12]。但由于我国经济的迅猛发展，环境问题接踵而来，交错复杂，监测方法也在顺应问题不断改进。而传统的监测机制却无法适应监测方法的不断改进，监测布点不科学，监测数据可追溯性低，无法满足现今社会对环境的质量要求，使得监测过程受到机制的约束，监测结果也受到约束。

(2)环境监测方法不够先进

①先进的监测技术方法前期需要大量资金引入，后期也需要时间和资金进行保养和维修，同时机器的使用也需要聘用专业的人才。且方法更新换代的速度也很快，我国现今监测自动化水平低，监测方法的先进性还有待提高[13]。

②由于不同地区的贫富差距，政府对环境监测的重视程度不同，所引入的监测方法水平高低也有所不同。例如，北上广、江浙沪地区引入的监测方法相对先进，而西部地区经济落后，政府无法投入大量资金达到发达地区的监测水平，为平衡政府经济压力，引用的监测方法也相对落后。

③环境监测技术具有连续性，短时间的环境监测数据太过片面，监测技术需对地区连续监测，技术的更新换代受制约。

(3)环境监测管理不科学

①我国早期对环境监测不够重视[14]，现今质量管理制度落实不到位，信息化数据管理不健全，对监测结果制约不足，使监测作用弱化。②由于各地区的监测方法不同，监测技术标准不统一，评价指标不完善，我国各地区缺少统一的科学的管理制度，无法为前期的监测结果做有效的评估。而且，各地区的监管方式相对单一，未成体系的单一模式无法满足治理环境所需数据要求。

(4)环境监测人才匮乏[15]

环境监测在中国起步较晚，技术方法、制度措施不够完善，专业的环境监测知识并未普及，从事监测专业的人才也少之又少。专业人才是数据真实有效的保障，技术人员配比不足，导致团队数据收集不准确，机器使用不正确保养不及时等问题，降低环境监测效率。

4.结语

综上所述，随经济社会的迅速发展，环境问题日益恶化，面对环境污染，各国积极开展环境保护治理及研究工作。环境监测作为环境保护工作的第一道防线，为环境治理提供依据，是不可忽视的一个环节。环境监测能够对污染进行精准检测、评价及分析，运用不同方法实现对环境的数字化监管报告及监测预警。

环境监测工作存在很多难题，除了选择合适先进的监测方法外，还需相关部门重视环境监测，加大资金投入，完善科学的监测体系，规范制定监测标准，引进专业人才，提高专业技能与素养，落实质量管理制度，不断提高科学监测水平。在不足中寻找问题，解决问题，才能使监测结果更加真实有效，切实提高环境监测的工作效率，从而为环境污染治理提供治理方向。