环境监测技术存在的问题及解决策略探究

王 帆

（山西云鼎环境工程有限公司，山西 太原 030000）

引言

现阶段我国正大力推进生态文明建设和生态环境保护，环境治理需要遵循经济社会和生态建设的运行规律，环境监测技术也要围绕国家战略新要求和新目标进行升级与变革。当前我国环境监测技术以更高精度、更多成分、更大范围、更加智慧的趋势发展，今后要基于我国建设需求和国情进行环境监测技术的系统升级、算法优化和信息处理，以推动我国环境监测领域的高质量发展。

1 环境监测技术存在的问题

5G、物联网、区块链、核心算法等信息技术已经广泛用于我国新兴产业的发展，能够为环境监测领域提供数据传输、信息获取、指标统计的前沿功能。但当前此类前沿信息技术并未纳入我国监测领域的战略规划中，而传统监测技术所依托的4G 信息传输网络和SQL Server 等数据系统只能提供层级单一、数据收集速率低、数据深度挖掘浅的功能，无法满足当前的环境监测技术需求。并且，目前我国环境监测网络覆盖范围有限、监测信息质量低，难以精准、及时对环境治理问题和污染事故进行防范预警，严重制约我国环境监测体系的构建和生态环境网络的建设。

2 环境监测技术优化的实现路径

2.1 基于前沿信息技术，全面优化环境监测数据和获取传输方式

步入5G 商用时代后，物联网技术不再受制于落后的网络通信技术，推动了环境监测数据的高效获取的快速传输。比如，对于室内环境问题，就可以借助5G 等前沿信息技术构建底层硬件云环境监测系统，通过系统的自动化数据采集和数据精准传输，从而实时监测室内温度、湿度、二氧化碳浓度、甲醛等有害气体的含量等，并能够及时越限报警；还可以将前沿信息技术与传统环境监测技术相结合，形成由Sink 节点、无线传感器、云端控制、移动端WAP 组成的无线环境监测控制系统，实现环境数据的手机端实时查看。

基于区块链、物联网等前沿信息技术，将环境监测技术进行升级与技术融合，可有效提升环境监测数据收集和传输质量，通过环境监测数值、监测时间、监测定位、监测图像可实时采集被监测对象的全方位变化信息，并将信息及时传输和转化成计算机数据字段，通过前沿信息技术的共识机制使信息无法删除、无法更改、无法追溯来源，以此有效避免监测数据的变动、干扰和恶意伪造。依托于信息前沿技术对环境监测技术进行全面优化，通过环境监测设备向通讯设施和计算处理器实时传输CO、SO2、NO2、O2、PM2.5、污水COO、土壤污染指数等指标，并实时处理与呈现在计算机应用系统和手机端WAP 软件，形成环境监测数据传输和处理的系统架构，如图1 所示。有效确保传输数据参数和现场实际监测数据相一致，实现对监测对象的在线不间断监测，推动环境监测技术从“数字管理”向“智慧管理”的模式转变[1]。

图1 基于前沿信息技术的环境监测应用系统

2.2 基于固相微萃取技术，监测与分析环境空气污染物

固相微萃取技术是将萃取相暴露于待分析物的样品机制中，直到吸附平衡时，运用吸附平衡理论，得到被萃取分析物的值，如式（1）所示。

式中：n是被萃取分析物的计算值，c0是分析物的初始浓度，VS是样品体积，Vf是图层体积，Kfs是样品和图层分析物的分配系数。

将固相微萃取技术应用到环境监测中，能够解决空气污染物分析的溶剂消耗量大、采集方法繁琐等问题，有效监测环境空气中挥发性硫化物、甲醛、氯苯、多环芳径、挥发性胺物质、四氯乙烯等挥发性物质和半挥发性物质，运用顶空式、直接浸入式等萃取模式就可实现分析物质的有效监测。环境空气污染物质的监测与处理还需要选择萃取涂层，而涂层的选择需要根据污染物成分的极性，针对极性弱的物质应选用碳分子筛、聚二甲基硅氧烷等涂层，但此类涂层的化学稳定性不适用于污染物的萃取涂层，会限制萃取能力的正常发挥。因此，运用固相微萃取技术需要尽快研究热稳定性等特性适宜的涂层和装置。经过国内外的研发实验，可以运用碳纳米管材料，就可很好的应对商品化涂层适应性差的问题。针对极性强的物质，应通过衍生化技术将其转化为极性弱或非极性物质。但在衍生化过程中会产生干扰物质，所以需要进一步优化固相微萃取技术，经过国内外的研究成果表明，可以运用箭形固相微萃取装置，且空气污染物质和温度、湿度不会影响装置运行，使固相微萃取涂层的吸附能力、抗干扰能力增强，保障固相萃取技术的高效精准的空气污染物采样与分析[2]。

2.3 基于光学遥感技术，构建空气环境的立体监测网络

光学遥感技术的不断升级与革新使环境监测技术也开启的全新的发展阶段，实现环境监测技术的超远距离目标监测，节省近距离处理、取样、检测等步骤，环境监测效率得到大幅度提升。近年来，环境监测技术已经广泛运用了差分吸收光谱（DOAS）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、卫星遥感技术等。现阶段我国所应用的环境监测技术可满足环境监测的基本需求，但还需进一步发展与研究高端环境监测技术。

当前，应基于光学遥感技术、光谱技术等致力于解决环境污染源控制问题、复杂污染物处理问题、节能减排问题，围绕高分辨率紫外线、质谱分析与测量等方面进行技术突破，以此真正实现围绕空气污染物质、重金属、挥发性物质等的全细节、高灵敏、高分辨率的监测，以适应当下建设生态社会和环境监测技术可言的需要。基于傅里叶变换红外光谱技术构建立体化、多平台的监测网络，通过对监测范围内的污染源排放区域进行重点监测，可实现全天候的实时监测和防护预警，运用在线监测系统就可对检测范围进行无组织的排放监测，精准测量污染物排放气体的柱浓度信息，采用车载式掩日法对监测范围进行全面循环的走航监测，还可结合气候信息测算和预估污染物排放通量，以及计算整个监测范围的污染物总体排放情况[3]。光学遥感技术、光谱监测技术等在目前的环境监测领域依然具有深度的发展潜能和广阔的应用前景，为我国环境监测技术的发展与环境治理带来更多机遇和可能。

3 结语

我国环境监测领域技术的发展与生态文明建设紧密相关，技术的革新既要符合我国发展战略，又要结合国情与国际技术研发现状。当前，我国环境监测技术应积极运用前沿信息技术、固相微萃取技术、光学遥感技术、红外光谱监测技术等，实现监测数据的实时精准传输、数据的智能处理、数据获取方式的优化以及大范围的智慧系统监测，促进环境监测技术向大数据、全要素、立体化的信息技术方向发展。