探討大氣環境監測布點方法及優化措施

楊濱瑜

四川省攀枝花生態環境監測中心站 四川 攀枝花 617000

在以往粗放型經濟發展模式之下，雖然帶來了經濟成果，卻也對大氣環境帶來了嚴重的污染，如光化學煙霧、霧霾等污染問題的存在，已經嚴重的破壞了大氣環境平衡性，甚至威脅到了人們的健康[1]。所以，當前對大氣環境進行監測有著積極的意義。通過有效的大氣環境監測，既可以了解當前存在的大氣污染問題，掌握大氣污染的發展趨勢，還可以為大氣環境質量監管與預防等工作的開展提供科學的依據[2]。但是，在大氣環境監測工作開展期間，采樣點的布設方法直接影響著數據采集的質量，所以當前必須合理布設采樣點，真正的將大氣環境情況反映出來，保證數據的可靠性，為后續大氣環境監測及治理工作的開展提供科學的依據。

1 大氣環境監測布點原則

1.1 代表性原則

若是在對大氣環境進行監測的時候，有著各種各樣無效的布點，那么監測工作所獲得的大量數據都無法呈現出當地范圍內的具體情況，同樣會致使監測工作耗費的人力資源、物力資源出現嚴重的損失[3]。對于大氣環境監測方面的各項工作而言，監測點位的設計需要體現出明顯的代表性[4]。在監測點位處在上風向的時候，就能夠適當縮減監測點的設置，而若是處在下風向時，就能夠按照污染監測的級別做好點位的增加。

1.2 合理性原則

在對大氣環境進行監測的環節中，監測點位的設立應該按照當地的具體情況，確保監測工作的實施滿足相關標準與要求。而在對廣大民眾極易受到大氣污染帶來的影響進行分析的時候，就應該對采集高度做好科學的確定[5]。一般情況下，高度需要維持在1.5米到2米左右，以此來保障點位設計有著較高的科學性。

1.3 全面性原則

首先就應該了解監測點處在不一樣污染地區有著怎樣的布設特點，同時對污染物的實際排放總量或者是人口十分密集的場所做好準確的分析，尋找到此處區域內具有的特征，保障監測點位的設計體現出較高的全面性[6]。只有如此，才能夠更好的對監測點位進行設計，達成預期的效果和目標。

2 大氣環境監測布點方法分析

2.1 根據功能區進行布點

在以往對大氣環境實施監測的時候，往往是根據功能區完成布點工作的。在對城市開展建設的環節中，能夠把諸多區域科學劃分成工業、商業、休閑等類型。聯系各個區域本身的功能可知，工業區較為注重生產方面的工作，會排放出大量的污染物，所以需要對監測點進行有效的布控，確保布點的安排有著較高的合理性。同時，還應該對工業區所覆蓋的范圍進行全面的監測，了解其大氣污染情況，第一時間看出污染問題，并制定出切實可行的措施，做好相應的應急處理，防止城市的自然環境和生態環境受到嚴重污染。事實上，大氣污染物的實際擴散情況或者是擴散指數也有著明顯的差異，應該聯系污染物的類型對各個布點做好科學的調整[7]。所以，在進行布點以前，需要根據功能區的劃分，對大氣污染情況作出準確的分析，并意識到污染因素的具體狀況，對采樣點的方位或者是數量進行確定。此種布點方式可以更加合理的對各個區域的污染程度實施科學的預測，讓大氣污染監測工作的經濟性獲得明顯的提升。但對于農村地區或者是偏遠山區來說，由于其并未具備任何的功能劃分，所以不能對此種布點方式進行應用，若是盲目的采用這一方式，必定會導致監測結果出現不合理的問題。

2.2 劃分網格單元布點

借助對網格單元進行合理的劃分，完成監測點的設計和布置工作，判斷污染物的主要擴散方向。此種方式是如今最為常用的一種布點手段，能夠把整個監測區域更加科學的劃分成諸多大小不等的網格。聯系當地的地質條件、污染程度、人口分布情況等信息，就能夠明確網格單元的規模。單元中心與交點位置能夠設置成獨立的監測點，呈現出污染物的具體分布方位。對于污染分布非常均勻或者是有著較高污染的地方來說，此種方式可以將其完整的呈現出來[8]。然而，在對布點進行監測以前，工作人員一定要明確整片區域內，工業產業的實際發展趨勢和受到污染的程度，如此就能夠更加科學的對網格單元進行劃分，判斷污染物的主要擴散方位。知曉不一樣區域范圍內，污染會是否會隨著時間的不斷推移出現某種程度的改變，可以為污染物的監控工作或者是治理工作提供大量的依據。但是，對于污染程度較高的區域來說，此種方式無法完整體現出污染區的實際濃度。

2.3 通過扇形弧度布點

能夠通過扇形弧線做好相應的布點工作，在距離污染源所處具體位置的不一樣距離的大量弧線上，能夠借助采樣點布設的方式，達成預期的效果和目標。弧線需要設置在相同的扇形區域內，把點源當做一個頂點，讓主導方向變成主要的軸線，在污染源下風向的方位設置一定范圍的扇形區。根據相關規定，扇形角應該維持45度，在特殊的情況下，能夠將其提高到60度，但一定不能高于90度。所有弧線都應該設置三到四個采樣點，彼此相鄰的采樣點和其他點源連線之間的夾角應該維持在10度到20度左右[9]。此種方法通常被運用在單個的高架點源上，對其進行嚴格的監測，也能夠在上風向的位置上，設立一定的對照點。除此之外，還需要污染源具備屬于自己的主導風向，如此才可以獲得良好的布點效果，確保最終的監測數據有著較高的合理性。但對于大面積的污染源來說，就不能應用此種布點方式。

2.4 圓周采樣布點

對于整個監測范圍內，有著嚴重大氣污染情況，同時非常集中的基礎上，相關人員就能夠對圓周采樣布點方式進行充分的應用。比如，對于污染源較為嚴重的地區，人們應該通過圓周與放射線相交的位置做好監測點的布設。對于不一樣的圓周，所設計的監測點總量和具體方位等等都有著明顯的差異，應該聯系污染源的具體分布狀況或者是相關的主導風險，完成科學的布設工作。所有圓周區域都可以代表著獨立的污染區，而每一個圓周都具備一樣的圓心，但其半徑卻存在著明顯的差異，其間能夠組合成同心圓。按照主導風向，需要完成放射線的合理排放與布置，明確污染源的主要分布地區。在對此種布點方式進行應用的時候，下風向的監測點一定要遠遠超出上風向。在整片區域內，所有污染源都體現出平均分布狀態的時候，則能夠對此種布點方式進行應用，以便于達成預期的效果和目標，增強大氣環境的監測效果。

3 大氣環境監測布點方法的優化措施

3.1 優化布設技術

當前針對大氣環境監測布點方法的優化上，對于布點技術路線的優化，主要涉及到兩個方面的內容，其一是優化點位，其二是預測布點。從采樣點優化的角度分析來看，需要在常規點位布設的基礎上，運用相應的技術和方法來保證確定的點位可以實現對目標區域的全面覆蓋。在通常情況下，對于點位的優化，可以采用特征分析法、相關系數法、物元分析法，這樣可以確保采樣點布設的合理性。

其一，特征分析法。在大氣環境監測采樣點布設方面，為了保證采樣點布設的科學性、可行性，可以采用此種方法來選擇最佳的點位。在具體實施的過程中，相關人員對于此方法的運用上，需要按照大氣污染程度來對各個監測點進行分類，這樣就可以在不同類型中選擇出具有代表性的采樣點，并在此基礎上，運用原始監測數據（n個樣本，m個變量）來構建聯系度關系矩陣，即Y=XA（X為編碼矩陣，A為變量權矩陣）。這樣經過一系列的計算之后，便可以求出所需的矩陣Y，相應技術人員就可以在此基礎上來繪制出聯系度折線圖，隨后可以按照這個折線圖對聯系度的大小進行分類整理，從中選擇出最佳的點位。

其二，相關系數法。針對當前大氣環境監測工作的布點問題，對于采樣點的布設上，可以利用網格布點法獲取數據，并以此為依據來設置網格數據，將其定為m，監測點定為n，相關人員就可以在此基礎上m與n之間的相關系數R進行計算。若是計算出來的R值越大，這就意味著網絡能夠代表污染物濃度的實際變化規律。所以，當前相關技術人員便可以結合監測點污染物濃度、平均濃度來求出變異系數，CV和各點方差Si。然后對這些數據進行綜合性的分析，這樣就可以選擇出最佳的采樣點。

其三，物元分析法。目前，在大氣環境監測工作開展期間，此種方法則是由蔡文教授創立的可拓學理論，對大氣環境監測的布點問題進行分析。在具體分析的時候，需要從所有污染物的監測值中篩選出最大值和最小值，如SO2、NOx、TSP等，然后分別構成“最佳點A”和“最劣點B”，并由各種污染物的監測值的均值來構成“期望點C”。隨后由C與A、B構成標準物元矩陣Rac、Rcb，A與B構成節域物元矩陣Rab，每個測點都需要建立物元矩陣Ri。最后由Ri對Rac、Rcb及Rab建立關聯函數Ka（Xij）、Kb（Xij），由其計算綜合關聯函數Ka（Xi）、Kb（Xi）。相關人員利用綜合關聯函數值，并結合關聯函數的意義，畫出點聚圖，并在上面挑選出最佳的點位。

3.2 優化布設方法

在大氣環境監測布點工作開展上，對于采樣點布設方法的優化上，當前需要相關人員在前期所收集的資料的基礎上，立足目標區域的空間、大氣監測時間等信息，對大氣環境污染物的具體特征及規律進行綜合性的分析，隨后結合原來的大氣監測數據特點及規律對采樣點的布設情況進行調整及優化，這樣最終的效果便可以實現以最少的點位實現對目標區域的全面覆蓋。最后，相關人員需要結合目標區域的氣象、地理信息等，建立相符的數據分析模式，對采樣點進行精準化布設。

3.3 優化布設流程

在大氣環境監測采樣點的布設上，需要相關人員按照布設流程來執行。在具體操作上，相關的技術人員一是要結合大氣質量監測布點的目標，制定科學的大氣環境監測項目及范圍，并對評價范圍及標準進行細分。二是需要對目標區域的環境情況進行調查和分析，了解目標區域大氣污染中的污染物，以及本區域的產業結構及資源分布情況。三是結合實際情況來選擇合適的監測分布方法。比如，在應用網格布點法的時候，相應技術人員需要對目標區域的大氣質量情況來設置相應的網絡區域，并在相對應的人口密度較小的位置適當的擴大設置范圍，并在此基礎上建立起大氣污染物擴散模式，通過網絡的形式來對大氣污染物的濃度、分布特點及規律進行模擬。四是相關人員需要對監測點位分布數量進行優化，分析目標區域數據，調查目標區域實際環境情況，計算出最少的監測點數量，在此基礎上構建數據庫，這樣就可以實現對目標區域的空氣質量進行科學的評估，以及持續性的優化處理。

3.4 要規避污染源

目前，在大氣環境監測布點工作開展期間，環境部門相應的技術人員需要做好污染源的規避工作，尤其是在采樣點的布設上，必須規避污染源。這么做的原因主要是由于污染源附近的空氣質量太差，對于大氣環境監測工作的開展缺乏支撐力，這就意味著此處的空氣質量數據缺乏代表性，所以在布點的時候需要遠離污染源。然而，大氣是處于運動狀態的，所以這就意味著大氣中的污染物含量也處于不斷的變化之中。若是在污染源布設采樣點，對空氣質量進行監測，那么所獲取的數據自然缺乏科學依據，同時相應人員也不可以將其作為分析大氣環境污染情況的依據。可見，從這個層面來看，當前在采樣點布設的時候，規避污染源十分的關鍵，這樣既可以確保選擇的布點，還可以確保目標區域內大氣環境監測數據的真實性、準確性。

3.5 要規避障礙物

目前，障礙物的存在必然會在一定程度上影響大氣污染的情況以及擴散趨勢，所以相關工作人員對目標區域進行采樣點布設的時候，就要提前對目標區域內的障礙物進行深入的了解。在采樣點布設之前，相關人員則需要明確目標區域內每一個障礙點對環境監測工作的影響，這樣就可以在對采樣點進行布設的時候，對這些障礙點進行有效的規避，從而確保采樣點提供的數據具備真實性、客觀性。但是，在此項工作開展期間，環境部門的相關技術人員如果能夠提前對障礙物在污染源擴散速率及范圍方面所起到的作用，那么就可以在目標區域的城市功能分區上，合理的利用這一點，合理的利用障礙物的有效性來實現對大氣環境污染的調整，從而合理的改善人們的生活環境質量。

4 結束語

總而言之，面對當前嚴峻的環境污染形勢，開展大氣環境監測工作十分的有必要。而大氣環境監測工作的開展，采樣點的布設與整個監測工作的開展效果有著直接的影響，選擇合適的采樣點，可以獲取準確的大氣監測質量數據，為相關部門提供科學詳細的資料，這樣既可以使得相關部門掌握目標區域的大氣污染實際情況，還可以了解大氣污染的變化及發展趨勢，從而制定出行之有效的保護措施。因此，現階段對大氣環境監測工作的開展上，則需要結合實際情況來選擇采樣點，并針對監測布點方法的缺陷采取針對性的優化措施，從而實現對大氣中污染物的全面監控與觀察，及時的掌握大氣環境污染的變化趨勢，以此來采取針對性的預防和解決措施，保證大氣環境的質量。