在线监测技术在环境监测中的有效应用探讨

卢巧梅

（哈密市污染监控综合信息中心，新疆 哈密 839000）

引言

在线监测是指对监控对象进行远程实时监管的作业手段，相较于传统的监测技术，在线监测能够实现全天候地监管，具有及时性以及有效性，所以在线监测也就成为现阶段监测行业的关键一环。环境监测作为针对环境污染状况以及变化状况进行监督的作业，需要长时间地对区域环境进行监督，及时地发现其在一定时间段内的变化，以分析其污染程度和扩散速度。随着城市化进程的加快，环境污染状况越发严重，传统的监测技术就难以满足需要，要求相关人员结合实际需要引进在线监测，实现对环境状况的长时间监测以及实时监测。但是实际作业环节，在线监测本身技术性很强，再加上环境状况变化较为复杂，因此，在线监测技术在环境监测环节的应用中存在一些难点，很大程度上制约监测作业的落实。在此背景中，相关单位就需要加强对二者的研究，结合技术特点以及污染状况合理地制定应用策略，以实现对环境的有效监测。

1 在线监测技术概述

在线监测是指在实时或准实时的基础上对特定对象或环境参数进行监测和测量的过程。它利用传感器、仪器或监测设备，通过连续或定期采集数据来监测、评估和控制各种物理、化学、生物或环境参数。在线监测可以提供对系统运行状况的实时反馈，帮助进行过程控制、预警和故障诊断。它能够帮助我们更好地了解、管理和保护环境、提高生产效率和能源利用效率[1]。由于其优势较大，所以在线监测可以应用于多个领域，包括环境监测、工业监测、能源监测等方面。在环境监测中，在线监测可以用于监测大气质量、水质、土壤污染、噪音和辐射水平等。环境在线监测系统，见图1。

图1 环境在线监测系统

2 环境监测概述

2.1 环境监测的概念

环境监测是指对生态环境中的各种物理、化学、生物指标和污染物进行系统性地、持续性地监测和评估的过程。旨在了解环境的状况、变化趋势，评估环境质量，为环境保护和管理提供依据。由于环境监测的对象是复杂多变的气候，所以环境监测涵盖了多个方面，包括大气、水体、土壤、生物多样性等。在大气环境监测中，常见的监测指标包括空气中的污染物（如PM2.5、二氧化硫、臭氧等）、气象参数（如温度、湿度、风速等）等。水体环境监测主要关注水质参数，如水中的溶解氧、化学需氧量、重金属等。土壤监测主要评估土壤的营养状况、污染程度等。而生物多样性监测则关注生物群落的组成、分布以及动植物的数量和种类等。环境监测的目的是及时、准确地获取环境的信息，包括环境状况、变化趋势和影响因素，以确保环境质量得到长期保障。通过环境监测，可以及早发现环境问题和风险，制定相应的环境保护和管理策略，实施预防和控制措施，减少环境污染，保护生态系统。此外，环境监测数据还用于政策制定、环境影响评价、环境监管等方面。

2.2 环境监测的难点

在生态环境管理领域中，环境监测工作的重要性是非常大的，其服务内容涵盖也较为广泛，见图2。

图2 环境监测服务的内容

在实际作业环节，环境监测需要对复杂多变的环境状况以及污染状况进行监督，作业就存在一些难点，制约监测的落实，需要相关人员加强对隐患的研究，以规避其影响。首先是生态环境的复杂性，环境是复杂而动态的系统，涉及多种物理、化学和生物过程。环境监测需要考虑和处理多个参数的相互作用和变化趋势，这增加了监测的复杂性。其次是数据质量问题，监测数据的质量和一致性对于正确评估和比较不同监测站点、时间段和地区的数据非常重要。然而，数据收集和处理中可能存在误差、漏报和数据缺失等问题，这可能影响监测结果的准确性和可靠性。而且监测数据通常是大量和复杂的，需要进行有效地处理和分析才能提取有用的信息，可能涉及数据分类、质量控制、数据插值、统计分析等技术和方法；然后是设备以及技术方面的问题，环境监测需要使用各种传感器等仪器和设备进行数据采集。然而，这些设备的准确性、灵敏度和稳定性等方面会影响监测结果的可信度。

实际作业环节，监测站点的选择和布局对于获得代表性的、全面的监测数据非常重要。这需要考虑到地理条件、环境特征、人口分布等因素，并确保在不同区域、不同环境介质中都能得到合适的监测覆盖，难度很大。此外就是数据的利用问题，监测数据的交流和利用对于环境管理、政策制定和公众参与都具有重要意义[2]。然而，将监测数据转化为可理解和有意义的信息，并将其传达给相关利益相关方可能存在挑战。这些状况的存在都一定程度上影响监测作业的落实或者是制约环境监测的质量，需要相关人员加强重视。

3 在线监测技术在环境监测环节的优势与落实难点

3.1 在线监测技术在环境监测中的优势

3.1.1 实现实时监测

在线监测技术能够提供实时或接近实时的监测数据，帮助及时感知环境的变化和污染事件。这有助于快速响应和采取必要的措施，以保护人民健康和环境安全。

3.1.2 采样效率高

在线监测技术能够进行高频率的数据采样，提供更准确和精细的监测结果。相比之下，传统的离线监测方法可能只能提供有限次数的采样，难以全面地捕捉环境的变化趋势；此后还能实现多参数监测，在线监测技术可以同时监测多个环境参数，如空气质量、水质、土壤污染等。这就使得对环境的综合评估更加全面，有助于全面了解环境的状况和影响因素；然后是网络传输与数据共享的特点，在线监测技术通过网络传输监测数据，可以实现即时的数据共享和远程访问。监测数据可以上传到云平台或相关数据库，供政府、科研机构、企业和公众等多个利益相关方使用。这有助于加强技术研究、政策制定与公众参与；之后还实现了自动化作业，在线监测技术采用自动化的仪器和设备，无需人员连续操作和监控。这降低了人力成本，并提高了监测的效率和可靠性[3]。

此外，自动化操作还能够减少人员暴露于有害环境物质的风险。再就是成本的降低，在线监测技术具有较低的运维成本和资源投入。相比于传统的离线监测方法，它们可以更节约时间、人力和实验室设备。这使得在线监测技术在长期运行和大范围应用中更具可行性和经济性。在线监测技术在环境监测中具有多种优势，为保护环境、优化资源利用等提供了强有力的支持，需要加强对其的研究。

3.2 在线监测技术在环境监测中的应用难点

在线监测技术在环境监测中也面临一些应用难点，主要有仪器精度与准确性问题、标准化与互操作性问题、数据处理与分析问题、设备维护与故障排除问题以及整体系统优化与集成问题等。这些问题的存在直接影响在线监测技术的落实，就需要相关人员结合实际需要进行解决。环境在线监测的组成，见图3。

图3 环境在线监测的组成

4 在线监测技术在环境监测中的有效应用

4.1 监测流程的掌握

在线监测技术在环境监测环节的应用关键在于流程的掌握，要求相关人员结合环境监测作业需要以及在线监测特点进行合理设计，以充分发挥在线监测的功能。

4.1.1 监测目标的确定

另一方面，刑法本身存在的合理性也需要公众认同的支持。“刑法如果得不到公众的认同，它就是施行暴政的工具，从而与社会的法治观念格格不入。只有保持刑法与市民感觉或规范意识之间的一致性或张力，获得公众对刑法的认同感，才不会使刑事司法活动成为一个脱离公众的‘异物’”。［8］

作业前需要明确监测的环境参数和监测目标，例如空气质量、水质、噪声水平等，然后根据实际需要选择合适的在线监测技术和仪器设备。

4.1.2 技术的选择

要根据监测目标和特定环境条件，选择合适的在线监测技术。例如，光学传感器、气相色谱仪和水质传感器等，可以用于不同环境参数的监测。

4.1.3 布局设计

人员需要合理布置监测站点，以覆盖不同区域和环境条件，确保监测站点的网络连接稳定，并选择合适的数据传输方式进行信息传递。

4.1.4 信息处理

相关单位需要制定统一的标准和规范，确保在线监测数据的可比性和一致性。这包括数据格式、数据质量控制、仪器校准和监测操作规程等。并在此基础上开发适用的算法和方法，对在线监测数据进行处理和分析。这包括数据清洗、校准、异常检测和数据挖掘等，以提取有意义的信息和趋势[4]。还可以建立数据共享平台和数据库，使得监测数据对政府、科研机构、企业和公众等多个利益相关方可用。促进数据的交流、分析和应用，为环境决策和公众参与提供支持。

4.2 监测方式的选择

环境监测中，在线监测技术类型较多，而且不同技术适用范围存在差异，所以，在线监测技术在环境监测环节的应用，就需要合理地选择监测方式。首先，传感器监测，该技术使用各种传感器技术，如光学传感器、气体传感器、水质传感器等，直接监测环境中的物理、化学参数。传感器将环境参数转化为电信号，并通过连接到在线监测系统的方式进行实时数据采集和传输。其次，遥感监测，利用遥感技术，通过卫星或无人机等远程平台获取大范围、高分辨率的环境数据。遥感监测可以提供区域性的环境参数监测，如土壤湿度、植被指数、温度分布等。第三，大数据技术以及计算机技术，相关人员可以借助计算机建立模型，通过建立环境监测数据模型，对历史和实时数据进行分析和建模，可以预测环境参数的变化趋势和影响因素。利用数据挖掘和大数据分析技术，对在线监测数据进行深入分析和挖掘，发现隐藏的关联和规律，这有助于识别与环境参数相关的因素，并优化环境监测和管理策略[5]。

此外，则是自动化控制以及远程操作技术，在线监测技术可以与自动化控制系统集成，实现对环境参数的远程监测和智能调控。通过实时接收监测数据，并根据设定的阈值和规则进行自动化控制。这就要求作业人员结合环境监测的实际需要合理进行选择。

4.3 不同环境领域中的应用情况

实际的环境监测中，由于环境状况涉及面较广，所以在线监测的应用也需要根据不同的领域进行转化。

4.3.1 大气环境监测

在线监测技术可用于监测大气中的污染物浓度，如二氧化硫、氮氧化物、臭氧等，以评估空气质量。传感器和气象站可以实时监测温度、湿度、风速和风向等气象数据。

4.3.2 水环境监测

在线监测技术可用于监测水体中的水质参数，如水温、pH值、溶解氧、浊度和含有害物质的浓度等。这有助于评估水环境的健康状况，及时发现和处理污染事件；然后是土壤环境的监测，在线监测技术可用于监测土壤中的湿度、温度、盐度、重金属含量等参数。这帮助农业管理者优化灌溉和施肥策略，保护土壤生态系统。

4.3.3 对影响因素的监测

在线监测技术可用于实时监测城市、工业区和交通路段等地区的噪声水平。这有助于评估噪声对人群健康和居住环境的影响，并采取相应的噪声控制措施[6]。还能用于监测核电站周围和工业区域中的辐射水平。这有助于及时掌握辐射泄漏事件的情况，并采取必要的防护和疏散措施。此外就是生物监测，在线监测技术可用于监测野生动植物栖息地的状况，例如监测鸟类、蝴蝶和植被的分布和数量，这有助于保护生物多样性和生态系统更加健康。

5 结语

环境在线监测技术可以及早发现空间环境的变化，迅速对环境污染进行预警，并且能够实时跟踪污染源，从而更好地为环境监管、治理提供有力的支持。与此同时，环境在线监测技术还在一定程度上推动了环境信息网络的构建，使环境监测与治理工作更加便捷，促进了环保产业的现代化进程。所以在实际作业环节中，相关人员应结合实际需要，建立起专业的在线监测机制，合理地将该技术引进到环境监测中。