环保监测中空气污染监测点的布设方法初探

蔡鹏飞

（廊坊市生态环境局三河市分局，河北 三河 065099）

空气污染是环境污染的一项重要组成部分，与人类乃至地球上所有生灵的生存息息相关。与此同时，空气污染不同于肉眼可见的环境污染，常常伴有隐匿性，人们很难及时发现并采取相应的防治措施。空气污染一经发生，会在大范围内扩散，往往将局部的空气污染在极短时间内弥散至大面积污染，威胁范围广泛。空气污染一旦发生，其污染防治和后续改善将是一个漫长的过程，需要耗费大量的人力物力和财力来平衡，对社会生活和经济发展都会造成不可估量的损失。因此，空气污染监测点的布防就显得尤为重要，这些布防在不同区域的空气污染监测点，连接着共同的大数据终端平台，对各个地区的空气质量提供着实时监控，便于空气质量的实时更新和环境防治的有效指导。

一、空气污染监测点布防过程中的影响因素

（一）自然地理环境

空气污染监测点布防过程中首要考虑的因素便是自然地理环境，具体包括地理位置、所处环境以及与周边的地势差异。一般来说，不同的地形分布如平原、山地等对空气污染物的产生与扩散存在着不同的差别。通常在人迹罕至的高海拔地区，空气流通阻碍少，速率高，空气污染监测点的布防可以相应减少，而对于人口密度大的、空气流通速度较慢的低洼平原地带，空气污染监测点的数目则要依据实际情况适当增多。而且对于布防的每个监测点，其覆盖面积要精准，空间分布要科学合理，伴随着监测点的逐一布防和增加，整个区域的监测范围不断扩大，直至形成一张精确严密的空气污染监测网。与此同时，空气污染监测点的布防位置还要考虑当地独特的气候因素，尤其以风向、风屏等最为重要。这些自然因素会影响空气的流动速率和方向，对布防地点空气污染监测的准确性具有重要的意义。一般来说，在上风口设置的监测点较少，而下风口则更多，便于对污染物的浓度、扩散方向进行准确的追踪。

（二）人口分布密度

人口分布密度是影响空气污染监测点布防的重要因素。通常来说，人口密度集中的地区工业密集程度也相对较高，这是人类社会中造成空气污染的主要因素之一，其次，人口聚集区域的空气质量也较植被覆盖区的差。基于此，空气污染监测点的布防密度在人口密集区域要显著大于人口稀疏区域，使得空气中污染物的监测更具有针对性，准确性也更高。同时对于城市郊区绿色植被覆盖区，空气污染监测点的布防也要尽量避开，一方面在布防监测点选择时必须要注意宽广，满足空气监测的基本要求，另一方面，也要兼顾绿色植物的正常生长。如果监测点周围全部被植物覆盖，那么监测数量就会大大偏离正常指标，对监测结果在成一定误差。

（三）基础污染程度

现今，依据各地空气监测结果的综合分析，对空气污染程度划分为三个不同的等级：轻度污染、中度污染及重度污染。空气污染指数（API）是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式，并分级表征空气污染程度和空气质量状况，常适合表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。空气污染指数划分为0-50、51-100、101-150、151-200、201-300 和大于300 六档，对应于空气质量的六个级别，指数越大，级别越高，说明污染越严重，对人体健康的影响也越明显。一般轻度污染指数为151-200，几乎会影响到每个人的健康状况；重度污染指数大于300，所有人的健康都将受到严重影响。在布防一个地区的空气污染监测点时，首先要充分了解该地区的基础污染程度，依据现有等级对空气污染监测点进行合理精密的排布，并依据污染基数对相应的数量做出细致调整和层级控制，使污染状况与监测点密度尽可能地做到最优匹配。另外，在布局上，要使每个监测点的位置、数量设置、测试频率等信息详尽地汇聚在一起，形成一个层级严密的空气污染监测运行整体，便于对整个地区的空气污染监测、建模分析，确保监测的精准性和可靠性，为进一步的污染防治提供第一手资料。

二、空气污染监测点布防的常见方法

（一）网格布设法

网格布设法也称点状排布法，是空气污染监测中常用的一种方法。这种方法的最大优势是兼顾地理地形因素对监测点布防的影响，通常依据城市或乡村的地形地貌及特殊的气候特点，将整个监测区域划分成不同的网格，在每个既定的网格中规划一个监测点。随后考虑风向的影响，在上风口处布防的监测点较少，而下风口处的监测点密集分布。具体而言，在某一区域运用网格布设法时，首先要对该区域在 x 轴、y 轴的方向上进行轴线切割，并以x 轴、y 轴为依据展开网格化污染监测点的排布，以散点结构中的两条直线交点形成的一个封闭的方格作为一个污染监测点监测的具体区域。划定区域后，综合考虑每个封闭网格所处的地形特点、地势高低以及气候变化和风向类型，对监测点做出科学合理的布防，监测小范围空间内的空气污染状况。具体针对某一区域而言，监测点最有成效的布防就是网格疏密程度与城市环境的空气污染状况相符合，这样就能保证空气污染物监控的实效性和科学性。

（二）功能分区布设法

相比与乡村地区民居分布状况，一个城市的功能区分化更加明显：居民区、商业区、轻工业区及中工业区的区划分明。空气污染主要包括的一氧化氮NO、二氧化硫SO2、碳氢化合物、浮尘等污染物，这些物质在城市工业区的上空明显多于居住区。因此对城市中空气污染监测点进行布防时，要充分考虑城市的功能区分布。通常城市居住区的污染监测散点均匀分布，而在工业区，尤其是重工业区，污染监测点的布防显然要密集很多。布防时还要考虑该工业区的基础污染程度，在此基础上设置合理有效的监测数量，对于监测点建设的高度也要在重工业区重新考量，因为工业大烟囱的高度和监测点的相对位置及高度会影响到监测数据的科学性和准确性。运用功能分区布设法是针对城市居民区和功能区的空气状况实际而对监测点布防做出的科学性调整，对居民区和工业区的监测数量进行分类调整，使这两个部分在共用一套监测体系的情况下，能够对各自区域内不同的空气污染情况做出及时有效的反馈，共同在整个空气监测体系中发挥作用。

（三）扇形布设法

扇形布设法是在网格布设法的基础上，重点考虑所监测区域风向这一地理因素而进行的优化策略。其具体做法是选定某一区域的下风口，在下风口区域展开一个45°角的扇面结构，专门对城市或乡村顺风区域空气污染物进行监测。尝试运用扇形布设法时要特别注意该地区的风向，要抓住该区域内最为常见的主导风向，并以此方向作为扇形监测点布局的轴向，同时还要设置扇形监测点的顶点位置，以此扩散开来形成完整的扇面污染物监测点覆盖结构，确保该区域空气污染的各要素信息的正常监测与分析。针对城市工业区高烟囱排放等高空污染问题的监测，扇形布设法是一种极为妥当的布防策略。因为这些污染区域往往更需要在污染物密度聚集更高的地区进行布防，另一方面，由于这类高空污染源的排放量通常更大，影响范围也更广泛，因此也就需要在更高位置进行布防、覆盖面积更为全面的污染监测点，从而达到对高空空气污染物的排放浓度、空气污染状况等信息做出真实有效的评价。

三、空气污染监测点布防的监测要点

（一）明确空气污染物监测的目标

空气污染物的种类包括粒子污染物和分子污染物两大类：粒子污染物即为颗粒物，粉尘。检测对象是TSP、PMIO 以及PM2.5；分子状污染物主要包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭氧等。在布设空气污染监测点时，首先要必须明确监测区域、监测哪些指标以及监测得到的数据要怎么处理，才能使得监测到的数据产生实际的工作意义。只有明确这些基础要素，才能有计划地进行一系列数据信息的搜集和处理，在此基础上要合理控制多种内、外部因素的不利影响，认真切实地落实对所选区域空气污染监测的各项工作。

（二）理解空气污染指数的量化条件

布防在城市或乡村的各个空气污染监测点能够精确地提供每一项空气污染物的数量指标，这些空气污染物的数量指标变化需要进过复杂有序的计算公式和程序，进而在监测点的大数据终端简化为单一的概念性指数值形式。这些指数值形式简单，生成的图形直观实用，可以用来分级表征空气污染程度和空气质量状况，常适合表示某一地区短期的空气质量状况和变化趋势，也就是我们在日常生活中常常关注的空气污染指数。空气污染指数的监测涉及多种影响因素，不同时刻的风向、风速甚至是天气状况都会影响这些监测指标的量化分析，因此空气污染指数常常是多变的，一般的衡量标准是在某一个范围，例如，空气污染指数151-200 为轻度污染；空气污染指数大于300 为重度污染等。在这些指定的范围内，空气污染物的各项指标的变化并不影响整体的空气污染量化情况。

（三）详细掌握站点情况进行综合布局

在对某一地区具体布防空气污染监测点时，首先要考虑的因素是该区域以往的地理位置、自然气候、污染状况等数据资料，之后要对所选不同区域进行现实环境的勘测，依据现实的勘测结果来制定出严格的空气污染物监测方案。此外，还要综合考虑城市或乡村地区的不同功能区域对于空气污染监测工作的影响，明确城市工业区布防监测点需要考虑到的距离和位置因素。站点周围的人口疏密程度也影响到污染状况的监测，监测点在布防时应根据这些实时数据进行及时的数量和位置调整。因此，在监测点的实际布防中，根据不同情况采取差异化方式，进行空气污染监测站点的布设，如对于人口密集程度较高的城市区域，则采取功能分区布设法、网格布设法进行污染状况监测；而地理位置较为偏远农村地区的空气污染监测，适合使用扇形布设法来完成监测。只有在现实生活中掌握各个监测点位的综合布局，才能保证污染因素监测结果的科学有效性。

四、总结

统计采样、模拟采样等方式是一般空气污染监测点的常用到数据采样，由于这些采样方式简单而无法达到现实环境中的空气污染监测实效。本文围绕空气污染监测点在现今环境保护中的实效功能，论述了影响监测点布防的三大因素：自然地理环境、人口分布密度及基础污染程度；并针对上述三大因素提出了相应的布防措施：功能分区布设法、网格布设法、扇形布设法。最后提出了空气污染监测的要点，明确在实际布防中要综合考虑各种因素，合理布局，并依据监测点提供的空气污染物指标结果，量化标准，及时了解区域内空气质量状况，提出相应的生态环境保护解决方案。