基于大气特征污染物监测布点优化分析
摘要：鉴于大气中污染物存在时空变化特点，且城市大气环境监测点的功能相对单一，需对大气监测点位进行不断地优化，以满足准确、及时地监测城市大气质量及发展趋势的现实需要。为此，本文在分析大气环境监測布点优化原则基础上，提出了基于大气特征污染物监测布点选址优化方法、流程及实证分析以期为相关从业与管理人员提供一定参考。
关键词：大气监测；监测布点；优化
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0167-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.100
Abstract： In view of the characteristics of spatio-temporal changes of pollutants in the atmosphere， and the relatively simple functions of urban atmospheric environment monitoring sites， the atmospheric monitoring sites need to be continuously optimized to meet the real needs of accurate and timely monitoring of urban air quality and development trends. Therefore， on the basis of analyzing the optimization principles of atmospheric environment monitoring and distribution， this paper proposes an optimization method， process and empirical analysis of site selection based on atmospheric characteristics pollutants monitoring， in order to provide certain reference for relevant practitioners and managers.
Keywords： Atmospheric monitoring； Monitoring site； Optimization
大气环境监测是利用一定技术手段，对特定区域中的有害物质含量、种类以及发展趋势进行预测。目前，大气监测的指标包括细颗粒、可吸入颗粒物、SO2、NO2、O3、CO。布点工作是大气环境监测的基础和关键，对大气质量监测的效果起着十分重要的作用。鉴于大气中污染物存在时空变化特点，且城市大气环境监测点的功能相对单一，大气监测点位需要不断地优化，以满足准确、及时地监测城市大气质量及发展趋势的现实需要。
1 大气环境监测布点优化原则
城市大气环境监测是由多个独立的监测点位结合起来的监测网络，点位的设置要满足：
1.1 目的性
常规的城市大气环境监测点分为污染监控点、大气质量评价大气质量对照点和大气质量背景点。监测点位的优化设置要依据相应的目的，如确定监测区域城市大气质量分布特点、城市大气变化趋势、作为区域大气污染防治对策或规划的拟定依据等目的不同，构建由多种功能属性监测点位组成的监测网络[1]。
1.2 代表性
城市大气环境监测点位的选择和优化要满足代表性，尤其是要能够代表城市主要环境污染特征下的城市大气环境监测点位的布设，要在有限的点位中尽可能地反映出监测区域的污染物浓度及种类分布和变化规律。代表性既包括时间分布的代表性，也包括空间分布的代表性。
1.3 完整性
完整性是应用相关信息对事物的整体进行全面分析。大气环境监测布点优化的整体性原则是指布点监测点位时要充分考虑城市区域中高、中、低污染程度的区域点位的数量，既要重点考虑污染物程度较重区域的大气环境污染状况，也要在人流量大、污染物排放多和工业密集区的区域布设一定数量的点位，全面反映城市区域大气污染分布特征[2]。
1.4 可比性
同类型的大气监测定位监测设备应尽可能的保持一致，使监测点位所获取的监测数据具有可比性，帮助分析预测监测区域中污染物浓度的分布特征和变化发展趋势。大气环境监测点位布设优化实质是一种抽样必选，以地形条件、气象因素、人口分布和产业结果作为依据，通过监测区域的大气环境分布特征，及统计一定年限里的数据，预测城市大气变化趋势。
2 基于大气特征污染物监测布点选址优化
2.1 布点优化方法流程
大气特征污染物监测布点选址优化，首先要熟练掌握布点优化方法的主要流程。具体来说，就是先做好城市大气环境方面基础资料的收集，包括地形地貌、气象资料（风速、风向、降水量、温湿度等）、污染源特征（如，点污染源、线污染源和面污染源，以及持续源、间歇源和瞬时源等）。其次是要在基础资料收集基础上，筛选出特征污染物，构建监测布点多目标规划模型及其子目标体系（包括经济子目标体系、社会子目标体系和环境子目标体系），并确定不同子目标的权重[3]。第三步是根据确定的模型优化求解，确定城市监测点位的具体布局，得出相应的布点优化结果和优化方案。
2.2 特征污染物筛选方法
基于特征污染物的大气质量监测布点优化的核心是要筛选出优化布点城市的特征污染物。所谓特征污染物，是指反映该城市大气环境中存在的污染物中最具代表性的部分，也能够反映该城市大气污染的程度，通常会选择污染物含量较大的污染物，或者对大气环境质量产生较大影响的那些污染物，甚至于对城市居民健康影响较大的污染物也会被纳入到特征污染物中。目前，特征污染物筛选的方法主要由评分排序法、潜在危害指数法、Hasse图解法等。这些方法常常是通过衡量化学物质自身的毒性和环境行为的联系，在筛选出相应的特征污染物时要综合分析化学物质本身性质及其在周围环境中的残留状况，再根据区域实际大气污染特征，构建特征污染物筛选综合评分系统，赋予化学物质一定评价分值，从高分到低分列出相应化学物质排序，从而确定出具体的特征污染物质[4]。
2.3 大气环境监测布点方法
优化大气环境监测布点最主要的目的是通过城市环境监测点位的優化布点，更好地反应并体现出城市的大气环境污染实际状况。目前，大气环境监测布点方法中应用最为常见的有物元分析法、系统聚类法等。这些方法在实际应用过程中也都有一定的不足，因此，十分有必要进行环境监测布点优化。通常来说，影响城市环境监测布点的因素有经济因子、社会因子和环境因子，起决定性影响因素的是环境因子。
3 基于大气特征污染物监测布点优化实例分析
优化监测区域位于北方某中型城市，监测范围为30km2，常住人口25万，拥有工业园区8个。近年来，该市坚持绿色发展理念，积极打造生态、文明城市，对大气环境质量提出了更高的新要求。通过实际走访、资料收集，发现现有空气监测点所监测出的空气质量与实际有一定出入，居民对工业粉尘污染投诉量较大。
3.1 区域网格划分
为开展特征污染物监测，在实际监测之前要做好被监测区域的网格划分。具体划分时，以该城市最南端点作为横坐标轴，以城市最西端点位纵坐标轴，以1km×1km为一个网格单元，并用数字进行标注，共划分出85个监测网格单元。
3.2 环境子目标计算
根据大气环境综合损失率、城市受工业污染源影响程度计算环境子目标的所占分值情况。由于在前期调查过程中，法相居民反映问题最多的是粉尘污染问题，于是应用综合评分法及相关评分指标（见表1），具体了解该城市区域实际大气环境污染状况，通过调查，该区域主要存在的特征污染物有：可吸入颗粒物、降尘、总悬浮微粒和可入肺颗粒物，这些工业粉尘对市民的健康产生较大影响。
3.3 社会目标分析
城市被监测区域有居民区、学校、商业以及工业集中区等，具体分布为，南北为工业区，中间地带为学校、商业和居民区。由于该城市常年以东南风向为主，因此，对居民、学校及商业区影响较大。由于前期监测点位布设不当，以及监测力度不够等因素，监测结果常受到居民的质疑。需要进行监测点位的优化布设，进一步做好城市大气环境质量监测工作。
4 结语
基于大气特征污染物监测布点优化能及时发现城市大气的主要污染物状况，及其在城市大气污染中的贡献值，可为监测点位的优化布设提供科学依据。但该方法主要应用于区域大气受工业污染源突出、常规监测难以发现特殊污染状况的地区，对普通区域的环境监测点位布设优化还存在一定的局限性。在实际应用中，除了重点分析环境因子外，还要兼顾社会因子和经济因子，为精准优选出监测布点提供科学、准确的大气污染信息。
参考文献
[1]袁霞.大气环境监测布点方法及优化研究[J].资源节约与环保，2016，（8）：127.
[2]唐欢，施炜.基于大气特征污染物下监测布点选址的优化分析[J].环境与发展，2017，（6）：153-154.
[3]张剑平.浅谈大气监测布点的优化[J].黑龙江科技信息，2015，（11）： 30.
[4]于连生，李巍，房春生，段晓秋，李俊奇.大气环境监测优化布点系统[J].中国环境监测，1994，（4）：95.
收稿日期：2018-05-02
作者简介：徐志韬（1983-），男，本科，研究方向为环境影响评价，大气污染影响预测。
关键词：大气监测；监测布点；优化
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0167-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.100
Abstract： In view of the characteristics of spatio-temporal changes of pollutants in the atmosphere， and the relatively simple functions of urban atmospheric environment monitoring sites， the atmospheric monitoring sites need to be continuously optimized to meet the real needs of accurate and timely monitoring of urban air quality and development trends. Therefore， on the basis of analyzing the optimization principles of atmospheric environment monitoring and distribution， this paper proposes an optimization method， process and empirical analysis of site selection based on atmospheric characteristics pollutants monitoring， in order to provide certain reference for relevant practitioners and managers.
Keywords： Atmospheric monitoring； Monitoring site； Optimization
大气环境监测是利用一定技术手段，对特定区域中的有害物质含量、种类以及发展趋势进行预测。目前，大气监测的指标包括细颗粒、可吸入颗粒物、SO2、NO2、O3、CO。布点工作是大气环境监测的基础和关键，对大气质量监测的效果起着十分重要的作用。鉴于大气中污染物存在时空变化特点，且城市大气环境监测点的功能相对单一，大气监测点位需要不断地优化，以满足准确、及时地监测城市大气质量及发展趋势的现实需要。
1 大气环境监测布点优化原则
城市大气环境监测是由多个独立的监测点位结合起来的监测网络，点位的设置要满足：
1.1 目的性
常规的城市大气环境监测点分为污染监控点、大气质量评价大气质量对照点和大气质量背景点。监测点位的优化设置要依据相应的目的，如确定监测区域城市大气质量分布特点、城市大气变化趋势、作为区域大气污染防治对策或规划的拟定依据等目的不同，构建由多种功能属性监测点位组成的监测网络[1]。
1.2 代表性
城市大气环境监测点位的选择和优化要满足代表性，尤其是要能够代表城市主要环境污染特征下的城市大气环境监测点位的布设，要在有限的点位中尽可能地反映出监测区域的污染物浓度及种类分布和变化规律。代表性既包括时间分布的代表性，也包括空间分布的代表性。
1.3 完整性
完整性是应用相关信息对事物的整体进行全面分析。大气环境监测布点优化的整体性原则是指布点监测点位时要充分考虑城市区域中高、中、低污染程度的区域点位的数量，既要重点考虑污染物程度较重区域的大气环境污染状况，也要在人流量大、污染物排放多和工业密集区的区域布设一定数量的点位，全面反映城市区域大气污染分布特征[2]。
1.4 可比性
同类型的大气监测定位监测设备应尽可能的保持一致，使监测点位所获取的监测数据具有可比性，帮助分析预测监测区域中污染物浓度的分布特征和变化发展趋势。大气环境监测点位布设优化实质是一种抽样必选，以地形条件、气象因素、人口分布和产业结果作为依据，通过监测区域的大气环境分布特征，及统计一定年限里的数据，预测城市大气变化趋势。
2 基于大气特征污染物监测布点选址优化
2.1 布点优化方法流程
大气特征污染物监测布点选址优化，首先要熟练掌握布点优化方法的主要流程。具体来说，就是先做好城市大气环境方面基础资料的收集，包括地形地貌、气象资料（风速、风向、降水量、温湿度等）、污染源特征（如，点污染源、线污染源和面污染源，以及持续源、间歇源和瞬时源等）。其次是要在基础资料收集基础上，筛选出特征污染物，构建监测布点多目标规划模型及其子目标体系（包括经济子目标体系、社会子目标体系和环境子目标体系），并确定不同子目标的权重[3]。第三步是根据确定的模型优化求解，确定城市监测点位的具体布局，得出相应的布点优化结果和优化方案。
2.2 特征污染物筛选方法
基于特征污染物的大气质量监测布点优化的核心是要筛选出优化布点城市的特征污染物。所谓特征污染物，是指反映该城市大气环境中存在的污染物中最具代表性的部分，也能够反映该城市大气污染的程度，通常会选择污染物含量较大的污染物，或者对大气环境质量产生较大影响的那些污染物，甚至于对城市居民健康影响较大的污染物也会被纳入到特征污染物中。目前，特征污染物筛选的方法主要由评分排序法、潜在危害指数法、Hasse图解法等。这些方法常常是通过衡量化学物质自身的毒性和环境行为的联系，在筛选出相应的特征污染物时要综合分析化学物质本身性质及其在周围环境中的残留状况，再根据区域实际大气污染特征，构建特征污染物筛选综合评分系统，赋予化学物质一定评价分值，从高分到低分列出相应化学物质排序，从而确定出具体的特征污染物质[4]。
2.3 大气环境监测布点方法
优化大气环境监测布点最主要的目的是通过城市环境监测点位的優化布点，更好地反应并体现出城市的大气环境污染实际状况。目前，大气环境监测布点方法中应用最为常见的有物元分析法、系统聚类法等。这些方法在实际应用过程中也都有一定的不足，因此，十分有必要进行环境监测布点优化。通常来说，影响城市环境监测布点的因素有经济因子、社会因子和环境因子，起决定性影响因素的是环境因子。
3 基于大气特征污染物监测布点优化实例分析
优化监测区域位于北方某中型城市，监测范围为30km2，常住人口25万，拥有工业园区8个。近年来，该市坚持绿色发展理念，积极打造生态、文明城市，对大气环境质量提出了更高的新要求。通过实际走访、资料收集，发现现有空气监测点所监测出的空气质量与实际有一定出入，居民对工业粉尘污染投诉量较大。
3.1 区域网格划分
为开展特征污染物监测，在实际监测之前要做好被监测区域的网格划分。具体划分时，以该城市最南端点作为横坐标轴，以城市最西端点位纵坐标轴，以1km×1km为一个网格单元，并用数字进行标注，共划分出85个监测网格单元。
3.2 环境子目标计算
根据大气环境综合损失率、城市受工业污染源影响程度计算环境子目标的所占分值情况。由于在前期调查过程中，法相居民反映问题最多的是粉尘污染问题，于是应用综合评分法及相关评分指标（见表1），具体了解该城市区域实际大气环境污染状况，通过调查，该区域主要存在的特征污染物有：可吸入颗粒物、降尘、总悬浮微粒和可入肺颗粒物，这些工业粉尘对市民的健康产生较大影响。
3.3 社会目标分析
城市被监测区域有居民区、学校、商业以及工业集中区等，具体分布为，南北为工业区，中间地带为学校、商业和居民区。由于该城市常年以东南风向为主，因此，对居民、学校及商业区影响较大。由于前期监测点位布设不当，以及监测力度不够等因素，监测结果常受到居民的质疑。需要进行监测点位的优化布设，进一步做好城市大气环境质量监测工作。
4 结语
基于大气特征污染物监测布点优化能及时发现城市大气的主要污染物状况，及其在城市大气污染中的贡献值，可为监测点位的优化布设提供科学依据。但该方法主要应用于区域大气受工业污染源突出、常规监测难以发现特殊污染状况的地区，对普通区域的环境监测点位布设优化还存在一定的局限性。在实际应用中，除了重点分析环境因子外，还要兼顾社会因子和经济因子，为精准优选出监测布点提供科学、准确的大气污染信息。
参考文献
[1]袁霞.大气环境监测布点方法及优化研究[J].资源节约与环保，2016，（8）：127.
[2]唐欢，施炜.基于大气特征污染物下监测布点选址的优化分析[J].环境与发展，2017，（6）：153-154.
[3]张剑平.浅谈大气监测布点的优化[J].黑龙江科技信息，2015，（11）： 30.
[4]于连生，李巍，房春生，段晓秋，李俊奇.大气环境监测优化布点系统[J].中国环境监测，1994，（4）：95.
收稿日期：2018-05-02
作者简介：徐志韬（1983-），男，本科，研究方向为环境影响评价，大气污染影响预测。
