環境監測技術分析及發展趨勢探討

范思思　許同桃

摘 要：環境監測技術高低，及其應用效果對環境保護有著重大意義，應加強技術研究，保證監測的及時性、全面性和準確度。本文分析了目前幾種常用的環境監測技術，然后對其未來發展趨勢進行了探討。

關鍵詞：環境監測技術；發展趨勢；信息化；自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.243

0 引言

工業經濟的迅速發展，促進了現代社會物質生活水平的提升，同時也對環境造成了嚴重破壞，給人類發展埋下了危機。如今，環境保護備受關注，成了時代主題，要想采取有效的保護措施，必須實時對環境現狀進行精確監測，收集樣品，進行數據分析，根據分析結果才能了解環境污染的原因、危害程度等信息，進而采取相應的解決對策。目前，我國的環境監測體系已經初步形成，過去幾十年間，也取得了不少成績，但隨著各種新污染物的出現，對監測技術要求更高。針對當前監測技術中存在的不足，還應進一步完善。

1 環境監測技術及其應用

1.1 3s監測技術

現代科學的一項重要成就就是3S技術的發明，即地理信息系統、全球定位系統和遙感技術的完美結合。三種技術其實都有其獨立的領域，但也存在有相同之處，在網絡通信技術的聯結下，形成了一項應用廣泛、功能多樣的綜合技術。該技術在水資源調查和水環境監測中應用較多，例如流域水紋模擬、生態耗水分析、現代農業灌溉、生態環境變遷等。在水環境監測中，可實時對水域的分布和變化進行監測，另外對水質渾濁度、PH值都能做出準確的監測。

同時，濕地也是環境保護的重要組成部分，而3S技術同樣適用于濕地監測。利用遙感技術和全球定位技術可以準確地把握所監測領域內的濕地的動態變化。地理信息系統具有強大的空間分析能力，且能夠對數據進行快速處理，如此保障了信息的更新速度。此外，3S技術在森林、草地等領域監測中也發揮著重要作用。

1.2 信息監測技術

在當前信息化時代，計算機技術和網絡通訊技術在社會各個角落都有著廣泛應用，環境監測領域同樣如此。環境屬于一個很大的范圍，人工監測工作量大，效率低，很多監測工作無法完成，需要依靠信息技術。比如使用無線傳感器網絡技術，其網絡結構為層次型結構，最底層是傳感器節點，即在監測領域內按照一定的方式進行節點布置，方便對環境變化的監控，及其他信息的收集。上部層次為傳輸網絡，即節點在收集到環境有關信息后，需要通過網絡途徑傳輸至基站進行下一步傳遞。基站屬于另一層次，即和網絡相連的計算機，能夠把收到的數據信息傳送至數據處理中心，且為了能夠存儲大量信息并保證信息的及時性，基站通常建立有專屬數據庫，可以及時對數據進行更新。

PLC技術又叫可編程邏輯控制器，在現代環境監測中發揮著重要作用。該裝置結合了計算機、通信網絡和自動化多種技術，硬件配置優越，具有濾波、屏蔽等功能，可以有效防止外部干擾，即便在惡劣天氣以及環境較差的地方也能應用。同時，該裝置結構設計非常全面，具有良好的防塵、防潮效果，且還耐高溫、抗震，適用于對水質、河水水位的遠程監測。

1.3 生物監測技術

生物技術的應用標志著現代科學有了很大突破，現代生物技術具有極強的綜合性，以微生物學、分子生物學、遺傳學、細胞生物學等為基礎，同時又涉及化學、環境工程、計算機等領域，使得環境監測技術又有了很大進步。目前常用的生物技術有生物傳感器、PCR技術、酶聯免疫技術等。PCR技術操作簡便，準確度高，運用原理跟生物體內的DNA復制很相似，屬于體外合成特異性DNA片段的技術范疇，在試管內提供DNA體外復制所需要的原料即可，如寡核苷酸引物、DNA聚合酶等。利用DNA片段完成體外擴增，接著通過凝膠電泳等方法對被測物質做更進一步分析。該技術中的特異性，決定于人工合成的引物DNA序列，近些年來，與此技術有關的技術也有了很大突破，比如DNA直接測序、寡核苷酸探針雜交等，在研究生命環境科學具有重大意義。

生物大分子標記監測技術實用性強，且具有預警性，能夠對相關的生態問題進行深入分析，對揭示生物和環境之間的關系有著很大幫助，在這些年的生態學研究中備受關注。

1.4 物理監測技術

物理監測技術應用較多，監測范圍主要是光污染、噪聲污染、電磁輻射污染等。利用物理手段測定污染物中所含物理因子的強度，可以判斷其所占比重，并做出進一步分析。空氣、水質、土壤大都會用到物理監測技術，尤其是溫室氣體、空氣濃度等。

動態膜壓法是常用的一種物理監測方法，主要用于水域微表層環境監測，能夠對受污染水體進行比較科學的分析。該技術是利用熱力學的原理，即在達到一定溫度時，溶質的表面吸附量和溶液的表面張力、活度之間存在有密切聯系，在行業內被稱為Gibbs公式。此方法的優勢在于無需對采集的污染水樣做預處理，而且不會引起二次污染，應用過程中可發現，有機成膜分子的濃度和性質不同，所得的動態膜壓圖譜也存在著明顯差異從中可分析出膜分子的內部結構、狀態等有用信息。此外，動態膜壓法操作起來相對簡單，效率快，且具有較高的靈敏度，受外部環境影響較小，用于水域微表層監測，可確保監測的及時性和精確性。

1.5 化學監測技術

化學因素在環境污染成因中占著很大比例，所以經常也會用到化學監測技術，通過對化學因子濃度的測試，能夠很快地辨別出污染成分。根據污染程度不同，所采取的化學監測方法也有所不同。比如面對程度較輕的一般污染，無需使用高尖端化學儀器，通過容量分析法、重量分析法等常規方法就能達到目的。容量分析即滴定分析，在測試水質酸堿度、硬度時較為適宜。先收集污染溶液到相應的化學器皿，然后調制試劑溶液，并滴入污染溶液中，當混合溶液按化學計量發生反應后，可從試劑的用量和濃度中得出被測物質含量。重量分析法則適宜用于水中懸浮物、空氣污染顆粒等監測。

當污染物較為復雜時，常規方法難以起到效果，往往會選擇儀器分析法。其具有很強的選擇性，和極高的靈敏度，應用較多，常見的方法有色譜分析、電化學分析、光化學分析等。其中，色譜分析屬于快速分離分析技術，被測物質在固定相中的吸附能力分配系數和在流動相中是存在差異的，利用這之間的差異，可以對污染物進行分離測定。又可分為液相色譜、氣相色譜等，前者可用于監測水域酚類物質、微囊藻毒素等，后者則可用于監測甲醛、多環芳烴，以及土壤中農藥成分。

電化學分析法適用于空氣中的氰含量、水體中的氟含量測定，具體方法有微庫侖分析法、溶出伏安法等。光化學法同樣也有著廣泛應用，包括分光光度法、原子吸收光譜法、X射線熒光光譜法等。其中分光光度法適用于降雨中的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽，以及水體中的氮磷含量的測定，其原理在于污染物對光具有選擇吸收功能，在此基礎上便可測出污染物的組分。原子吸收光譜法受外界影響較小，且具有較高的靈敏度，對大部分有害元素都能進行監測。

2 環境檢測技術發展趨勢

如今，環境保護越來越受重視，加上現代科技的發展和推動，許多新的監測技術也開始出現。根據目前存在的問題來看，包括監測能力不強、監測結果難以全面客觀地反映環境現狀等。所以，在今后需要進一步完善監測信息化技術，目前在線監測已取得一定成績，但與發達國家相比，還有一段距離。如何提高技術監測效率， 保障各個省市之間對于信息進行數據互通、 實現數據共享是未來監測中重點研究和發展的方向。

另外，生物監測技術具有諸多優勢，不過其作用并沒有完全發揮，應用范圍還不普及，今后幾年需當作重點技術發展。比如，在水質檢測方面，浮游植物對于水質的監控作用遠遠超出了物理化學手段的監測范圍，且生物監測技術還具有高效準確的預報手段。

在未來的環境監測中， 大型儀器會向自動化、 連續化方向發展， 在污染源的監測中， 進行全自動在線監控，提高檢測效率， 緩解現有階段技術人員缺少的問題。

最后，如何建立健全管理體系， 是發展監測技術的關鍵。在管理體系的建設中， 需要針對數據處理建立檔案以及平臺進行合理規劃， 以實現快速便捷、 數據共享的目標。

3 結束語

環境監測是環境保護的前提工作，只有保證監測結果的有效性和準確性，才能采取正確的應對措施，減輕環境污染，維持生態平衡。因此，監測技術水平的重要性愈發突出，如今有很多種監測技術，在實際應用中都有著廣泛應用，但也存在有不足之處，需要未來不斷完善，并調整目標和重點，有計劃地開展高新技術研究。

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作者簡介：范思思（1985-），女，江蘇徐州人，碩士研究生，講師，研究方向：環境監測。