環(huán)境大氣檢測中的布點方法與意義

胡鵬飛

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，石化燃料目前已經(jīng)被普遍使用，但其燃燒產(chǎn)生的各種氣體會污染大氣環(huán)境。目前，大氣環(huán)境問題日益嚴(yán)重，已威脅到我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人們的生命安全，因此，做好大氣環(huán)境監(jiān)測工作，提高大氣環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量刻不容緩。文章針對環(huán)境大氣檢測中的布點方法與意義進(jìn)行了具體的分析，以供廣大同仁交流探討。

關(guān)鍵詞：大氣監(jiān)測;布點方法;意義

大氣環(huán)境的好壞直接影響著人類及其它生物的生存和發(fā)展，保護(hù)人們賴以生存的環(huán)境已成為現(xiàn)今社會發(fā)展中的一項重要任務(wù)。對大氣環(huán)境進(jìn)行檢測，主要是對大氣中污染物的種類和濃度進(jìn)行布點采樣，觀察和分析污染物的變化和影響，以適時采取必要的措施，防止污染物對大氣造成本質(zhì)上的破壞，對環(huán)境造成重大的影響。

一、大氣環(huán)境監(jiān)測的意義

（一）對人的意義

人作為社會活動主體最基本的權(quán)利是生存權(quán)，大城市的大氣環(huán)境在無形中對人的身體產(chǎn)生極大的影響，惡劣的大氣環(huán)境甚至威脅人的生命，因此，對大氣環(huán)境進(jìn)行日常監(jiān)測是保證人的生存權(quán)的最基本的要求。

（二）對動植物的意義

動植物動過光合作用或呼吸作用來存活，在這個過程中與空氣進(jìn)行融合;空氣中的污染物對周圍環(huán)境，如土壤、水等的不良影響也會導(dǎo)致動植物受害，甚至導(dǎo)致動物大批死亡，植物大量枯萎。

（三） 對社會環(huán)境的意義

大氣污染物通過對人、動植物的影響，最終會導(dǎo)致活動的承受體――社會環(huán)境不斷惡化，大氣監(jiān)測最后是通過對社會環(huán)境的監(jiān)測觀察來實現(xiàn)，通過對社會環(huán)境中不同時空、不同種類污染物的濃度進(jìn)行監(jiān)測，最后有利于對污染濃度進(jìn)行有效控制，保持社會的可持續(xù)發(fā)展。

二、環(huán)境大氣監(jiān)測中的布點采樣原則

大氣監(jiān)測中采樣點的布置原則主要有以下幾個：

（一）布置大氣監(jiān)測采樣點要以當(dāng)?shù)氐娜丝诿芗潭群统鞘泄I(yè)區(qū)的污染情況為基礎(chǔ)。對于污染源集中、污染物排放較多、人口數(shù)量或流動量較大的區(qū)域，應(yīng)該設(shè)置更多的采樣點。

（二）要掌握區(qū)域風(fēng)向和污染來源。采樣點的設(shè)置要與特定地理空間內(nèi)大氣環(huán)境污染的變化規(guī)律相一致，從而更好地反映特定地理空間內(nèi)的大氣污染情況。例如在季風(fēng)的上風(fēng)向設(shè)置較少的采樣點，而在季風(fēng)的下風(fēng)向要設(shè)置更多的采樣點，以便清晰、直觀地反映當(dāng)?shù)貐^(qū)域內(nèi)大氣環(huán)境的破壞情況。

（三）以大氣環(huán)境的破壞程度為依據(jù)對采樣點進(jìn)行分層，將采樣點分為低、中、高三個級別，對應(yīng)不同污染程度和污染層次的監(jiān)測地區(qū)。

（四）注意采樣點的設(shè)置高度要符合監(jiān)測目標(biāo)的需求，例如要測試大氣污染物對周圍居民造成的影響，采樣點的高度應(yīng)該與人體高度相一致，處于1.5～2 m之間。

（五）要在地形開闊平坦的地區(qū)設(shè)置采樣點，并控制四周建筑物與采樣口水平線的夾角，最好將其控制在30°以內(nèi)，以免影響大氣環(huán)境中的空氣流通。另外，要保障監(jiān)測點的周圍沒有高大的建筑物、具有吸附功能的樹木及其他的污染源。

三、環(huán)境大氣監(jiān)測的布點方法和意義

對于大氣質(zhì)量監(jiān)測的布點，要綜合考慮污染物的種類以及要達(dá)到的監(jiān)測目的來進(jìn)行實際的設(shè)置，盡量做到監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布置的優(yōu)化。目前常用的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)有以下幾種：

（一）功能區(qū)布點法

功能區(qū)布點法是在不同功能區(qū)域內(nèi)進(jìn)行先進(jìn)行踩點，根據(jù)區(qū)域的功能，對其實際環(huán)境因素進(jìn)行全面的分析討論，將此區(qū)域的功能和此地區(qū)的人類活動因素結(jié)合在一起進(jìn)行綜合考慮而進(jìn)行布點設(shè)置的一種方法。此方法屬于一種常規(guī)性的布點方法，比較適用于大氣環(huán)境監(jiān)測的初級階段，可以將區(qū)域功能布局和人類活動等多方面因素對大氣環(huán)境的影響表現(xiàn)出來，便于對大氣環(huán)境污染的各個影響因素進(jìn)行研究。

（二）網(wǎng)格布點法

網(wǎng)格布點法是將監(jiān)測采樣點以坐標(biāo)的形式進(jìn)行將監(jiān)測的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化的劃分，對其進(jìn)行采樣點的均勻布設(shè)的一種方法。對于網(wǎng)格的劃分不僅要考慮污染的程度，還有將社會因素對環(huán)境污染的影響加以考慮，適合在污染源較多的區(qū)域采用此種方法進(jìn)行布點。這種方法排除人為因素的影響，以一種直觀的空間分布方式進(jìn)行設(shè)置，受條件的約束較少，具有很強(qiáng)的隨意性。

（三）扇形布點法

此方法適用于污染點較為孤立，且該地區(qū)的風(fēng)向相對固定的情況。以固定的污染點為中心，風(fēng)向為軸線，在主導(dǎo)風(fēng)的下風(fēng)向出劃出監(jiān)測范圍，形成一個扇形監(jiān)測區(qū)域。通常情況下，扇形的角度為45°～90°，不能超過90°。在扇形的內(nèi)部劃分若干條條弧線，在弧線上設(shè)置采樣點，一般一條弧線上設(shè)置3～4個采樣點。

（四）同心圓布點法

此種方法比較適合污染比較集中的區(qū)域使用。此方法確定圓心后按不同的半徑進(jìn)行同心圓的劃分，同時按圓心畫出射線，取交點為布點處。這種方法受風(fēng)向影響較大，因此在使用此種方法時要充分考慮此區(qū)域的風(fēng)向問題，以上風(fēng)處少，下風(fēng)處多為布點的基本原則。同心圓布點法對污染集中，污染濃度較大的地區(qū)有很大優(yōu)勢，可以防止重污染區(qū)被漏掉而影響采樣的準(zhǔn)確性。

從上述方法中可以得知，扇形布點法與同心圓布點法都需要密切注意地區(qū)的風(fēng)向，根據(jù)風(fēng)向找到污染最嚴(yán)重的地區(qū)，也可以保證不會漏掉污染嚴(yán)重的地區(qū)。

四、優(yōu)化點位技術(shù)

由于優(yōu)化點位技術(shù)方法眾多，主要介紹以下幾種。

（一）物元分析法

這種方法是以廣東工業(yè)大學(xué)蔡文教授所創(chuàng)立的可拓學(xué)理論分析大氣環(huán)境監(jiān)測的布點問題。從所有污染物的監(jiān)測值（如SO2、NOx、TSP等）中選出最大值和最小值，分別構(gòu)成“最佳點A”和“最劣點B”及由均值構(gòu)成“期望點C”。由C與A、B構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)物元矩陣Rac、Rcb，A與B構(gòu)成節(jié)域物元矩陣Rab，每個測點建立物元矩陣Ri。然后由Ri對Rac、Rcb及Rab建立關(guān)聯(lián)函數(shù)Ka（Xij）、Kb（Xij），由其計算綜合關(guān)聯(lián)函數(shù)Ka（Xi）、Kb（Xi）。利用綜合關(guān)聯(lián)函數(shù)值并結(jié)合關(guān)聯(lián)函數(shù)的意義畫出點聚圖，再由點聚圖上的點選出最佳點。

（二）相關(guān)系數(shù)法

采用網(wǎng)格布點法的監(jiān)測數(shù)據(jù)（設(shè)置網(wǎng)格數(shù)m，監(jiān)測點n，上風(fēng)向清潔點若干）。計算m與n之間的相關(guān)系數(shù)R。R越大，說明該網(wǎng)格越能代表污染物濃度的變化規(guī)律。再根據(jù)監(jiān)測點污染物濃度、平均濃度求出變異系數(shù)CV和各點方差Si。綜合分析R、CV和Si，就得到優(yōu)選的點位。

（三）t檢驗法

同樣以網(wǎng)格布點法的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，求出平均濃度，劃分區(qū)域（如重污染區(qū)、中度污染區(qū)、輕污染區(qū)等）。根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)（如監(jiān)測方便程度、安全性、位置關(guān)系等）確定若干方案。再經(jīng)過比較選出較優(yōu)的方案。然后用t檢驗優(yōu)選點位與總樣本的差異是否顯著。確定顯著性水平后，由t分布表查出t分布表值。若優(yōu)選點位t計算值t計算值 4.4最優(yōu)指標(biāo)法。這種方法是以TOPSIS法為基礎(chǔ)創(chuàng)新出的方法，通過逼近最優(yōu)水平對多目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行決策和評價。建立原始監(jiān)測數(shù)據(jù)矩陣X，確定最優(yōu)指標(biāo)值向量Y。通過對X的最優(yōu)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，建立優(yōu)化決策矩陣Z。利用Z計算監(jiān)測點指標(biāo)與最優(yōu)水平的逼近程度。將依大小進(jìn)行排序，再結(jié)合點位優(yōu)化規(guī)則選出有代表性的優(yōu)化點位。

五、結(jié)語：

總之，選擇合適的環(huán)境大氣監(jiān)測布點方法能夠提高環(huán)境大氣監(jiān)測的質(zhì)量，從而為環(huán)境監(jiān)測部門提供及時、細(xì)致的資料，使環(huán)境部門及時掌握本區(qū)域內(nèi)大氣污染的基本情況和污染物的變化規(guī)律、運動規(guī)律，從而制訂出行之有效的大氣環(huán)保措施，使大氣保護(hù)工作更有實效。

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