空氣質量自動監測點位優化

摘要：空氣質量自動監測點位的優化對區域空氣質量的控制具有重要意義。本文對空氣質量自動監測點位優化的原則和方法等進行了一些有意義的探討，希望對提升空氣監測質量能夠有所借鑒。

關鍵詞：空氣質量;監測點位;優化布局

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）04-0-02

Abstract： The optimization of air quality automatic monitoring points is of great significance for the control of regional air quality. In this paper， some meaningful discussions on the principles and methods of air quality automatic monitoring point optimization are carried out， and it is hoped that the quality of air monitoring can be improved.

Key words： Air quality; Monitoring points; Optimized layout

1 空氣質量監測點位優化概述

自從工業革命以來，人類社會取得了長足的發展和進步，其中一個最典型的代表就是城鎮規模不斷擴大，而且伴隨著技術突破和產業升級，城鎮的功能結構和產業布局依然處于不斷發展、優化和調整的過程中，這導致人口的聚集規模和分布都呈現出一種動態變化的態勢。在這種情況下，原有的空氣監測點位（如圖1所示）無論是在數量上還是分布上都需要進行優化，以滿足當前經濟社會發展對空氣監測技術的需要。近年來，雖然我國空氣質量監測點的數量和密度都在不斷增大，這在一定程度上保證了監測信息的可靠性，但由此也帶來了人力、財力等資源的大量消耗，所以有必要對空氣質量監測布點進行優化。通過對監測布點進行優化，實現用有限監測點來獲取可靠的空氣質量信息具有積極意義。本文正是立足于這一出發點，對空氣質量自動監測點位優化的原則和方法等進行了一些有意義的探討，希望對提升空氣監測質量能夠有所借鑒。

2 優化基本原則

（1）代表性原則。所設置的空氣質量監測點布局應能對監測區域內的空氣質量進行客觀、真實和全面地評價，即確保選點具有代表性。（2）完整性原則。不同區域具有不同的自然地理和氣象特性，同一區域內的不同地方在工業布局、產業結構和人口分布上也可能體現出較大的差異性，所以在進行監測點位布局時，要求整體布局必須能夠反映監測區域內的主要功能區的空氣質量變化趨勢，充分實現各個監測點之間的有效協調。（3）前瞻性原則。在進行監測點位的布局時，要對監測區域未來的發展規劃以及空間格局變化趨勢進行充分考慮，使監測點的布局具有一定的前瞻性。（4）針對性原則。空氣質量監測點的布局是為了管理環境服務，監測信息不僅是開展環境管理工作的基本依據，同時也是對環境治理效果進行客觀評價的事實載體，而這些都要求空氣質量監測點的設置必須優先滿足環境管理的需要。具體可以部署網格化精準監控預警及決策支持系統，比如針對重點區域、重點工業企業、建筑工地等多種環境監測對象，應加大密度監測網格布點，形成大范圍、高密度網格組合布點，實時監控區域內主要污染物的動態變化，快速捕捉污染源的異常排放行為，做到實時預警，為實施空氣環境防治提供科學的大數據評估，不斷提高大氣污染防治的監管能力和水平。（5）連續性原則。空氣質量的監測是一個長期和連續的過程，原則上一旦確定點位，就不應進行隨意變更，除非有不符合規范的理由。（6）經濟成本最優原則。在布設監測點位時，還應對現場實際條件進行考察，應使所布點位盡量在交通、電力等方面達到方便，同時盡可能地排除周邊環境對監測工作可能帶來的干擾。總之，在對空氣質量自動監測點位的布局進行優化時，要保證優化調整后的點位布局能夠反映監測區域內的空氣質量水平，要保證對新的功能區和產業結構區的有效覆蓋。通過點位布局優化，應可以實現對監測區域空氣質量水平及發展趨勢的全面、客觀評價。點位布局的優化調整要做到理論上優化、技術上可行、采樣相對方便、立足當下兼顧發展。

3 監測點數量的確定

在進行空氣質量自動監測點位的優化時，需要對點位數量進行控制，要在保證能夠獲取可靠信息量的同時，盡量減少點位覆蓋區域的交叉情況。監測點位數量的確定既需要考慮空氣質量的監測需求，還應與當地的經濟社會發展條件相適應。目前確定監測點位數量的依據有人口規模、監測區域面積及污染程度、功能區等等。歐洲環保署、世衛組織、美國等在實施涉及懸浮物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物的空氣污染物的監測項目時，主要依據人口規模來進行確定，盡量以最少的監測點來客觀反映整個監測區域的污染程度。此外，國外還出現了以監測區域和污染水平為主要依據的經驗確定法，將污染分為超過平均水平的區域、介于標準和本地區平均水平之間的區域、本地水平區域三種，根據一定的經驗公式來計算監測點數目。

4 優化的基本方法探討

4.1 功能區法

我國在開展空氣質量監測的初期，一般采用功能區法進行點位布局，比如對于一些規模不大的城鎮，可以考慮只布設三、四個監測點。但對于一些特定區域，考慮到人口分布及變化趨勢與該區域內的空氣污染程度的關系不固定，而且不同地區的實際情況往往也存在較大差異，所以這種點位布設方法的代表性較低，其能否實現點位布局優化還需要作進一步地討論和研判。

4.2 數理統計法

該方法是利用統計工具來對監測點位布局的合理性進行分析，即先假定一個時間序列和空間序列范圍，再研究分析空氣質量監測結果與污染程度的分布、擴散等在時空上的相關性。但因為實際監測布點和監測頻次的限制，使得監測結果的相關性一般都較低，而且這種方法對環境條件、污染源強度也沒進行充分考慮，所以具有一定的不合理性。

4.3 模擬法

在對監測點位進行布局優化時，還可以采用模型模擬法，最終模擬的結果與污染源分布、污染擴散規律、氣象條件等因素相關，同時還與模型本身的適用性以及模擬模式的選擇有關。但現實中，因為受到各種因素的制約，切實掌握一個區域內的污染物分布情況是比較困難的，需要大量的監測網格數據支持，而這就使得模擬模式的選擇以及環境要素的確定缺少客觀依據，進而對模擬的精度帶來一定不利影響，降低了該方法的通用性。

4.4 綜合法

綜合法可以對環境空氣質量的時空變化特性進行準確刻畫，繼而有效揭示污染物濃度的變化規律。綜合法考慮了影響空氣質量的各種因素，依靠大量的實測數據來提升模擬預測結果的準確度。但該方法也具有一定的局限性，它要求原始空氣監測網的密度足夠高，否則無法進一步深入分析，同時在具體操作上也具有較大難度。

4.5 模糊聚類分析法

與以上方法相比，模糊聚類方法是當前比較常用的監測點位布局優化方法，利用該方法進行數學處理更為科學，它能夠有效解決評價標準的邊界模糊和監測誤差對評價結果的影響;同時，該方法還具有建模簡單、計算量小、受人為干擾小等優勢，該方法基本滿足空氣監測網格化點位布設的要求，具有整體代表性。

5 結束語

空氣質量自動監測點位的優化對區域空氣質量的控制具有重要意義，而在進行監測點數量及其位置的最優化確定時，應結合當地的實際情況進行綜合考慮。本文對空氣質量自動監測點位優化的基本原則和方法進行了探討，希望對推動環境監測工作的發展能夠有所借鑒。

參考文獻

[1]孫思思.空氣質量自動監測點位優化探討[J].綠色環保建材，2017（12）：40.

[2]李飛.蒙自市環境空氣質量自動監測點位調整研究[J].環境科學導刊，2016（2）：100-103.

[3]張瑛.烏魯木齊市空氣質量監測網絡優化探討[J].環境科學與管理，2013，38（3）：140-144.

[4]徐捷，段玉森，黃嫣旻.上海市環境空氣質量監測體系規劃設計[J].環境監測管理與技術，2009，21（1）：5-7.

收稿日期：2018-12-15

作者簡介：盧卓恒（1987-），男，漢族，大學本科，環境保護監測站工程師，研究方向為環境監測。