最优指标法在环境监测优化布点中的应用
大气环境监测布点及优化方法分析
大气环境监测布点及优化方法分析摘要：近年来，我国对石油资源的需求不断增加，石油燃料的使用规模也在不断增加，大量污染物排入到大气中，我国大气环境污染越来越严重。
大气监测可以有效了解大气环境整体污染程度，帮助工作人员查找大气污染根源。
大气环境监测布点是影响监测质量的关键因素，合适的采样点可以有效获得代表性数据。
笔者结合实际情况对当前大气环境监测布点原则、方法进行了简要阐述，以期为其他工作者起到借鉴作用。
关键词：大气环境；监测；布点；优化引言传统粗放型经济发展模式对大气环境造成严重破坏，光化学烟雾和雾霾等问题的产生，导致人类生存环境日益恶化，同时威胁生命健康安全。
大气环境监测工作的开展，能够对大气污染问题进行综合分析，明确大气质量的变化趋势，为后续质量监管、环境执法等工作提供科学化数据支撑。
在布设采样点时，应该确保能反映该区域的实际大气环境状况，增强数据的可靠性。
1大气环境污染产生的原因分析引起大气环境污染的原因主要有三种，第一种是工业生产污染。
在我国工业发展迅速的形势下导致大量大气污染物产生，这些污染物质在没有经过污染治理后直接排放到大气中，长此以往必然会造成严重的污染问题。
虽然我国出台了不少法律法规，明确指出相关排放标准，但是执行起来却难度很大，尤其是无法采取有效的措施加以监测管理。
而有的生产商为了能降低成本，没有采取有效的环保措施，不愿意投入环境治理资金，本身环保意识也不够强，直接将工业废气废水排放到环境中。
第二种是交通尾气排放。
随着我国机动车经济的飞速发展，机动车的生产和使用量急剧增长，机动车尾气对环境的污染日趋严重，许多大城市的空气污染已由燃煤型污染转向燃煤和机动车混合型污染，机动车尾气中主要污染物一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、二氧化碳(CO2)和微粒物(PM)等，对大气环境和人们身体健康的危害已相当严重。
2大气环境监测布点方法2.1同心圆布点法同心圆布点法主要适用于有多个污染源、且分布相对集中的区域，主要步骤是在明确污染源位置之后，以该点为圆心画出多个半径不同的同心圆，在以圆心为起点设置射线若干，将圆与射线的交点作为采样点。
环境监测大气布点方法及优化
环境监测大气布点方法及优化◎周磊（作者单位：黑龙江省黑河生态环境监测中心）大气环境监测涉及颗粒状污染物、一氧化碳、氮氧化物等物质的监测。
为确保监测结果准确性需在综合考虑气象变化、污染源、监测区域等信息的基础上合理布点。
近年来，我国相关专家非常重视环境监测大气布点的研究，取得了系列研究成果，为环境监测大气布点提供了有价值的指导。
一、环境监测大气布点原则环境监测大气布点时为达到预期的监测效果，一般应遵守以下几项原则：（1）布点应注重全面性。
布点时应结合监测地区污染程度，在低、中、高三个污染程度的区域进行布点，确保监测数据的完整性。
（2）布点应具代表性。
布设监测点时不能随心所欲，而应确保其具有较好的代表性，能客观、准确的反映大气污染及变化情况。
一般情况下，将采样点布设在盛行风向的下风向。
另外，在污染程度严重、人口密集的位置适当增加采样点数量。
而且布点环境应比较开阔，确保采样口水平线和附近建筑角度夹角不超过30°，采样点附近避开局部污染源以及具有吸附能力的树木及建筑物。
（3）采样数据应具有可比性。
设置采样点时为确保采样数据的可比性，设置采样点的条件应保持一致，而且一旦采样点确定后，不能随意变动。
另外，设置采样点的高度应合理。
一般情况下依据实际情况及监测目标对采样点的高度加以确定。
例如，当研究大气污染给人带来的影响时，应将高度设置在1.5~2.0m 范围内。
二、环境监测大气布点方法及优化1.环境监测大气布点方法。
环境监测大气布点方法有多种，其中功能区域分布点、网格分布点以及同心圆、扇形分布点方法。
不同的方法接下来逐一进行分析。
（1）功能区域布点法。
该种方法是大气环境监测应用率较高的布点方法，布点过程中需对监测区域的功能进行全面的规划、认真分析，而后依据相关的规范标准及一定的原则进行布点。
（2）网格布点法。
如监测区域的污染源分布比较规律，此时可采用网格分布点法。
即，将布点位置选择在网格中污染源纵向或横向直线交点位置。
环境监测技术的应用及质量控制方法探讨
环境监测技术的应用及质量控制方法探讨摘要：随着全球环境问题、生态恶化日益严重，人们提高了对环境保护的重视，并针对环境问题进行一系列的保护措施，经过多年努力已经取得一定的成效。
在环境保护中，环境监测是重要的工作，如何保证环境监测的质量，是环保工作人员重点研究的问题，也是社会各界人士广泛关注的问题。
因此，本文主要针对环境监测中的质量保证问题进行探讨，提出开展环境监测质量保证工作的几点建议，希望可以为环境监测工作人员提高工作效率提供一些参考。
关键词：环境监测；质量控制；监测技术随着城市化进程不断加快，环境污染和生态问题日益严重，在全球范围内引起了广泛关注，各国家纷纷采取各种行之有效的环境保护措施维护生态平衡、控制环境污染问题。
环境监测的质量是否良好，与环保事业的发展有着密切关系，因而将环境检测质量的控制工作推向了十分重要的位置，成为了环保事业工作中的重中之重。
在这种要求下，环境检测人员应不断创新环境监测手段、提高自身的环境监测知识与操作技能，科学、理性地选择环境检测方案，提高环境监测工作的质量，进而制定有效的环境保护措施。
1 环境监测技术在我国，环境监测技术主要包括采样技术、测试技术和数据处理技术。
其中，测试技术作为最基础的一种环境监测技术，其主要任务是测试与鉴定环境样品中的污染物组成，以此为依据研究一定空间下的环境在一定时期内的质量现状。
下面将主要分析环境检测的过程与方法，具体内容如下。
1.1 环境检测过程一般情况下，环境监测的过程是针对检测对象，按照相关具体规定进行实地调研，然后指定符合地区特点的检测方案。
具体过程：优化布点-采集样品-运送保存-分析测试-数据处理-综合评价-提出方案-专家评审-上报材料等。
在这一过程中，为了保证环境监测工作的质量，工作人员必须按照相关规范与准则实施相关工作，如环境质量保证体系。
1.2 环境检测方法综合来看，分析环境样品的污染物组成成分与构成主要有两种方法，一是化学分析法，二是仪器分析法。
大气环境监测布点的有效方法
我国十四个五年规划提出，要持续推进环保工程，加快生态文明建设，有效解决生态环境问题，改善人与自然的关系。
在生态文明建设工作中，大气环境治理是重要内容，而要想做好大气环境治理，就必须科学开展大气环境监测工作。
下面结合实际，主要就大气环境监测中的布点问题做具体分析。
一、大气环境监测点布设原则为保证大气环境监测结果的真实性、全面性，在进行布点时要严格遵循各项原则，按照相关要求规范布点，从而保证最终的监测结果能客观反映出监测区域的大气环境质量。
具体来说，在开展大气环境监测布点工作时，应当遵循可比性、代表性、整体性以及目的性、层次性与前瞻性、稳定性等原则。
在布设点位时，要使监测数据能进行空间上的对比，对同类型的监测点，布设时要将其置于相似或相同条件下，从而使最终的监测结果更为准确与合理。
在布点时，要从监测区域内大气环境污染物浓度、空间分布等需求出发，确保最终的监测结果有一定的代表性。
除此之外，开展大气环境监测布点工作时，要对监测区域以及整个城市的环境状况、自然地理条件以及人口分布、工业布局、气象特征、功能区划分、大气污染来源等各因素做综合分析。
从全局、整体的角度出发，有机协调、统筹兼顾，确保最终监测结果全面、真实、精准、合理。
布点时要按照具体的监测目的与目标进行，并且在监测点的位置确定后就不应随意变更，要保证环境空气质量监测数据时间上的连续性与空间上的可比性。
二、大气环境监测点布设要求在进行大气环境监测点布设时，要保证各监测点能满足不同的监测要求。
具体如，如果大气环境监测工作主要是针对已建成的城区开展，那么监测点要布设在城区内，点与点之间的位置关系、距离关系要合理，监测点在空间分布上不能出现不均衡的情况。
利用模拟法对城市建成区各污染物浓度的总体平均值进行计算时，该数值要能代表城市建成区所有网格的污染物浓度计算得到的总体平均值，且同一时期内，两者的相对误差不能超过10%。
对于环境空气质量评价区域点、背景点，在布设时要严格控制点与主要大气污染源以及建成区之间的距离，两者不能相距过近。
环境监测技术创新与应用方案
环境监测技术创新与应用方案在当今时代，环境问题日益严峻，对环境进行准确、及时、全面的监测显得尤为重要。
环境监测技术的创新与应用，不仅是解决环境问题的关键手段，也是推动可持续发展的重要支撑。
本文将探讨环境监测技术的创新方向以及应用方案，以期为改善环境质量提供有力的技术支持。
一、环境监测技术的创新方向（一）传感器技术的发展传感器作为环境监测的关键设备，其性能的提升直接影响监测数据的准确性和可靠性。
目前，新型传感器不断涌现，如纳米传感器、生物传感器等。
纳米传感器具有极高的灵敏度和选择性，能够检测到极低浓度的污染物；生物传感器则利用生物活性物质对污染物的特异性反应进行监测，具有快速、准确的特点。
此外，传感器的微型化和智能化也是发展的趋势，微型传感器可以实现对微小环境区域的监测，智能化传感器能够自动进行数据采集、处理和传输，大大提高了监测效率。
（二）遥感技术的应用拓展遥感技术在环境监测中发挥着越来越重要的作用。
通过卫星遥感、航空遥感等手段，可以实现对大范围区域的环境监测，获取土地利用、植被覆盖、水体污染等信息。
随着高分辨率遥感影像的普及和多源遥感数据的融合，遥感技术在环境监测中的精度和应用范围不断扩大。
例如，利用热红外遥感可以监测城市热岛效应，通过微波遥感可以探测土壤湿度和地下水情况。
（三）大数据与人工智能的融合大数据和人工智能技术为环境监测带来了新的机遇。
通过收集大量的环境监测数据，并运用人工智能算法进行分析和挖掘，可以发现潜在的环境问题和规律。
例如，利用机器学习算法对空气质量数据进行预测，可以提前采取措施应对污染天气；通过深度学习算法对图像数据进行处理，可以实现对水体污染的自动识别和分类。
此外，基于大数据的环境监测平台能够实现数据的共享和整合，为环境管理决策提供更加全面和准确的依据。
（四）便携式监测设备的研发为了满足现场快速监测的需求，便携式监测设备的研发成为热点。
这些设备体积小、重量轻、操作简便，能够在短时间内给出监测结果。
浅议环境标准在环境监测工作中的应用
３２ 标准 的选择 使用 ． 应针对监测 对象， 制定监测方 案， 择合适 的环 境标准， 选 区分选 择 国家标准 还 是地方 标准 ， 已有 地方 污染物 排放标 准 的区域排放 污染物 时， 应执行地 方污 染 物排放 标准 ， 对于 地方 污染物 排放标 准 中没有规 定的指标 ， 执行 国家污 染物 排 放标准 中相应 的指标 ： 区分选 择综合 标准 还是行业 标准， 对于综 合性和 行业
实验室 样 品分析使用 的标准 规范， 监测 因子 的分析测试， 应采用 国家颁 布 的环 境质量 标准 、国家 或地 方污染 物排放 标准 中规定 的相应监 测方法 。现 有 的技 术规 范 《 和废水监 测分 析方法 》第 四版） 《 气和废气 监测分 析方法 》 水 （ ，空 （ 四版） 第 中每 个监测 项 目都有 Ａ 、ｃ 种分析 方法， 、Ｂ 三 一般 选用等 同于 国标 的 监 测分析方 法 即 Ａ 分析方 法 。在 环境 监测分 析 中使 用 国家 环境标 准样 品对 类
环 境监 测 的科 学性 不仅 依 赖于 实验 室仪 器 设备 、人 员素质 、环境 等硬 件 建设， 而且应 重视实 验室质 量体 系的完 善， 别是环 境标准 规范 的收集应 用 特 尤 为重要， 因为环境标 准也 是环境 法律 、法 规范畴 ， 是环境 监测 产品一 监测 它 报 告科学 性 、准 确性 、公正性 的保 证 。
执行 经环境保 护行 政主 管部 门在批准 的建 设项 目环境影 响报 告书 （ ） 表 中所确 定 的 污 染物 排 放 标 准
４结 语 环境 监测 是政府行 为， 政府行 为就 是要依 法行政 的过程， 环境监 测依照 的 法就 是标准 规范， 环境 监测应 按照 标准规 范的程 序操 作， 则环境监 测就会 失 否 去科 学性 、公正性 。
环境监测第四版部分课后习题答案
环境监测部分课后习题答案第一章绪论一、名词解释1、环境监测：环境监测是通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量或环境污染程度及其变化趋势。
2、特定目的的环境监测：特定目的的环境监测又称为特例监测，是具有某些特定目的或用途的环境监测。
3、环境标准：为了保证人群健康，防治环境污染，促使生态良性循环，合理利用资源，促进经济发展，根据环境保护法和相关规定，对有关环境的各项工作所做的相关规定。
4、环境优先监测：对环境优先污染物（对众多有毒污染物进行分级排队，从中筛选出潜在危害性大，在环境中出现频率高的污染物作为监测和控制对象。
这一过程就是数学上的优先过程，经过优先选择的污染物称环境优先污染物）进行的环境监测，称为环境优先监测。
二、简答思考1、环境监测的主要目的是什么？答：环境监测的主要目的可归纳为以下四点：根据环境质量标准，评价环境质量根据污染物特点、分布情况和环境条件，追踪污染源，研究和提供污染变化趋势，为实现监督管理、控制污染提供依据。
收集环境本底数据，积累长期监测资料。
为研究环境容量，实施总量控制、目标管理、预测预报环境质量提供数据。
为保护人类健康、保护环境、合理使用自然资源、制定环境法规、标准规划等服务。
2、环境监测技术有哪些？并简述其发展趋势。
答：（1）环境监测技术包括采样技术、测试技术和数据处理技术。
以下以测试技术为主说明其类型。
环境监测的测试技术包括以下两种：、化学物理技术：对环境样品中污染物的成分分析及其结构与状态的分析多采用化学分析方法和仪器分析方法。
仪器分析则是以物理和物理化学方法为基础的分析方法。
、生物技术：生物技术是利用动植物在污染环境中所产生的各种反应信息来判断环境质量的方法。
生物监测技术包括测定生物体内污染物含量，观察生物在环境中受伤害所表现的症状，通过测定生物的生理化学反应，生物群落结构和种类变化等，来判断环境质量。
（2）环境监测技术的发展趋势可归纳为以下三点：①、新技术不断应用到监测技术中，新技术的应用使环境监测的精确度、覆盖面积、监测能力得以提升。
环境监测大气的布点方法及意义分析
１环境 监 测大气 布 点方 法
１ ． １功能 区域分布点方法
面详细的空气环境质量分析。其次 ， 我们再依照 当前先进 的系统 聚类法 、 检验法等多种 优化方法 ． 建立 分布点的空间 物理 或数学 模型。在对分布点进行优化的过程 中， 我们要利用具体 的物理检
当前 ， 我们在 对大气环 境进行监 测时 ， 最为 常用 的就是 按照 测数据进行物元分析法以此来进一步加强点位的科 学性 ， 通过构 区域功能划分 的分布 点的方法 ， 此方法在 开展 的过 程中需要 结合 建两者 的极差 ， 来得 到相关 的函数模 型 ， 在具体 的图形 上得 出最 该 区域 的具体功 能进行规 划分 析 ， 随后才 能进行相 应的区域性常 佳 分 布 点位 。
一
与该 域 的具体情况相适应 的 ，比如 在利用扇形法分布点时 ， 我 们要 注意它 的弧度数 ，每个弧度上 的点设置只能在 ３ － ４个左 右， 同时 每个点之间的弧度 数必须在 １ ５ — ２ Ｏ度之问。分布点选择除 了
考虑代表 性和结合实际情况 的特性外 ， 还需要考虑经济方面的因 素， 要尽可能地减少对人力 、 物力等多个 方面的浪费 ， 并对监测点
１ ． ３扇 形 、 同心 圆 分 布 点 方 法
就现阶段它 的主要意 义， 我们可 以从这两点 分布出发 ： 第一 ， 它对
大 气 环 境 的污 染 物 是 存 一 个 合 理 的 时 间周 期 内进 行 连 续 监 测 的 ， 除 了相应 的网格分布法 ， 还有扇形 、 同心圆等 布点法 。 需要注 我们将这个数据作为基础依据 ， 可 以为后期的大气环 境整顿工 作 意 的是 ， 我们在测量大 气环境 时关 于影响其准确性方面一个非常 提供有力依据 。第二 ， 它可以进一步加强我们对大气质量监测的 重要 的 因素就是 该区域 的常 年主导风 向 ， 一 般来说 ， 扇形 布点法 工作水平 ，并 以此为 前提条件来接 着开展大气 环境 质量研究 分
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文章编号:1009-6094(2004)02-0066-02最优指标法在环境监测优化布点中的应用张苗云1,2,3, 张 迎3, 钱益跃3(1中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳550002;2中国科学院研究生院,北京100029;3金华市环境监测中心站,浙江金华321000)摘 要:采用最优指标法对郑州市17个大气环境采样点的监测数据进行优选,得到的优化点位基本能反映城市空气质量的总体情况,可以达到环境监测优化布点的目的。
关键词:环境工程;最优指标法;排序;优化布点;环境监测中图分类号:X830.1 文献标识码:A0 引 言环境监测中如何优化采样点十分重要,它关系到能否客观准确地反映某区域的环境质量。
近年来国内外对环境测点的优化问题进行了不少研究,文献[1,2,3]提出应用物元关联分析法进行环境监测的优化布点,该方法计算简便,评价结果直观,在大气和水质监测优化布点中得到了较好的应用,但其关联函数的确定存在一定人为性。
最优指标法是在T O PSIS 法基础上总结出的一种新方法,它用接近最优水平的原理对多目标系统进行决策和评价[4]。
本文利用最优指标法进行大气环境监测点位优化,并对优选结果进行检验。
1 方法原理1)建立原始数据矩阵X 。
设有n 个监测点,每一监测点有m 个属性指标,则构成原始数据矩阵XX =x 11x 12…x 1m x 21x 22…x 2m …………x n 1x n 2…x nmn ×m 2)确定最优指标值。
最优指标值用向量Y 表示。
Y =(X 1,X 2,…,X m )其中 高优指标为X j =max {X 1j ,X 2j ,…,X nj };低优指标为X j =min{X 1j ,X 2j ,…,X nj };j =1,2,…,m 。
3)原始矩阵的最优指标归一化处理。
高优指标归一化数据为Z =X ij /X j ;低优指标归一化数据为Z =X j /X ij式中 X j 为最优指标,i =1,2,…,n ;j =1,2,…,m 。
数据经过归一化处理后,可建立优化决策矩阵ZZ =z 11z 12…z 1m z 21z 22…z 2m …………z n 1z n 2…z nmn ×m4)计算各采样点指标值与最优水平的接近程度。
Z i =mi =1Z ij m,i =1,2,…,n j =1,2,…,m 5)根据Z i 值大小确定排序,并结合点位优化原则进行优化布点[3]。
2 实例分析2.1 大气环境质量监测点位优化最优指标法应用于大气环境监测优化布点的实例资料摘自文献[2]。
表1列出了郑州市17个采样点SO 2,NO x 和T SP 等3项大气污染指标重污染季节的监测值。
表1 冬季大气污染物浓度mg /m 3Table 1 Concentration of atmospheric pollutants in winter (mg /m 3)编号采样点S O 2NO x TS P 1肉联0.1040.0730.4532董寨0.1020.0510.5123电缆厂0.1120.0640.4734工人路口0.1180.0870.7785监测站0.0840.0350.3656三官庙0.0730.0390.3917三厂小学0.1220.0430.6628东大街0.1150.0760.4369新华厂家属院0.0770.0290.38710手表厂0.1220.0620.52411铁路局0.1130.1140.84312烟厂0.1110.0710.61213火车站0.1140.1240.79414医学院0.1270.1080.81815二七广场0.1610.0950.73516大石桥0.0970.1090.78917郑纺机0.1200.0510.570根据建立的最优指标法优化模型,首先确定各污染项目的最优指标值。
由于环境质量指标为逆向指标,即指标值越大,环境质量越差,因此用低优指标来确定最优指标值,然后对表1中原始数据用最优指标值进行归一化处理,构筑优化决策矩阵Z ,并计算各采样点指标值与最优水平的接近程度Z i ,最后根据Z i 值的大小确定各采样点优劣排序,同时结合点位优化原则进行监测点位的优化,具体结果见表2。
从表2可以看出,按照各采样点的Z i 大小及排序,郑州市大气环境质量监测点位最终可以优化为5、9、12、15和17号5个点位,以最优水平作为参照,分别代表了市区空气质量最好、较好、一般、较差及最差水平的情况。
2.2 与物元分析法优选结果的比较物元分析法通过构造标准物元矩阵和节域物元矩阵,应用物元分析理论中的关联函数实现对环境监测点位的优化布点目的。
最优指标法则是基于T O PSIS 法的思路,用接近最优水平的原理对多目标系统进行决策和评价。
比较两种方法的优选点位可以看出,最优指标法与物元分析法的优选结果基本相同,14、15号点与最优水平的接近程度最低,同属大气环境质量最差一类,并且均处在交通繁闹区,两者间不存在根本性区别。
—66—第4卷第2期2004年4月安全与环境学报 Jo ur nal o f Safety a nd Envir onmentVo l .4 No .2A pr.2004收稿日期:2003-08-11作者简介:张苗云(1966-),男,博士研究生,高级工程师,从事资源与环境地球化学及环境监测研究。
9号采样点与最优水平接近度最高,反映的是大气环境质量最好的情况,因此,最优指标法增加9号优化点作为空气质量最好点位的代表,更符合郑州市区大气污染的实际状况。
表2 各采样点的Z i及优化结果 Table2 Z i and optimal results of atmospheric environmentalmonitoring sites编号∑Z Z i 点位排序最优指标法优选点位物元分析法优选点位1 1.90490.635052 1.99720.665743 1.87660.625564 1.42110.4737135 2.69760.89922556 2.67710.892437 1.82410.608088 1.85350.617879 2.89120.96371910 1.76270.58761011 1.33340.44451512 1.66250.554211121213 1.33390.44461414 1.28950.4298161415 1.25530.4184171516 1.48120.49371217 1.81730.6058917172.3 效果检验依据环境空气质量标准将有关的污染物浓度等标化。
计算得到的空气综合污染指数可以定量地描述和比较环境污染的程度,反映城市空气质量的总体情况。
采用空气综合污染指数公式P= n i=1C i/S i分别对全体17个测点和用最优指数法优选出的5个测点及用物元分析法优选出的4个测点代表的环境质量计算综合污染指数。
式中的C i和S i分别为i项空气污染物的实测浓度和环境质量二级标准限值,n为污染物项数。
计算结果分别为P17=3. 45,P5=3.28和P4=3.37。
按综合污染指数分级方法评定,它们同属轻污染等级,表明用最优指数法优选结果能基本代表全部17个测点所表征的郑州市大气环境状况。
3 结 论最优指标法是在T O P SI S法的思路上总结出的一种决策方法,其排序结果充分利用了原始信息量,可以定量反映不同评价单元的优劣程度。
应用该方法进行大气环境监测点位的优化布点,概念明确,计算简便,具有直观、简明、准确的特点。
实例分析表明,优选结果基本上能够全面反映优化区域的大气环境质量。
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