空气监测的质量控制探析
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摘 要：当有毒有害的气体排放到空气中，浓度超过环境所能允许的极限时，就会对我们的身体造成危害。空气污染已经成为我国当下以及未来必须面对的一个严重问题，对空气中污染物的种类、浓度无疑成了日常环境监测的重中之重。污染趋势逐年增加，空气质量每况愈下，为了应对越来越严重的空气污染，我国初步建立了标准化的城市空气监测体系，从而进一步规范了空气监测的具体工作，并完善了相关的法律制度。
关键词：空气的监测;污染的危害;环境质量控制;最少监测点
中图分类号：X830.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）35-0058-02
随着工业化社会进程的加剧，特别是工业革命以来，石油、煤炭、天然气等的大量使用和开采，当有毒有害的气体排放到空气中，浓度超过环境所能允许的极限时，就会危害人们的工作、生活和身体健康等，这种情况即被称为空气污染或大气污染。加上一些企业和个人漠视环保法律，给环境带来了越来越严重的影响。
1 环境空气的现状
1.1 空气污染导致大量的人死亡
空气主要是由氮气和氧气构成，干净清洁的空气是我们赖以生存的基础。为了维持我们肌体正常的生理活动，我们每人每天一般需要吸收10～12 m3的空气。呼吸本身并不会杀死人，但吸入污染严重的空气有时却可以严重危害身体健康。
历史上曾发生过著名的“伦敦烟雾事件”，在短短一周时间内，雾霾造成伦敦地区4 700多人死亡。
根据最近的《新世纪》周刊报道，早在2007年，世界银行就进行了一项调查，研究的结论之一是：以PM10为指标衡量的空气污染，每年在中国导致35万～40万人“早死”。
1.2 我国在空气环境治理、监测等方面还处于初级阶段
我国在空气环境治理、监测等方面相比于欧美等发达国家还十分欠缺，处于初级阶段。尽管在监测器材和监测手段以及治理水平上，我们与发达国家仍有较大差距，但是，随着近几年我国经济的飞速发展，以及全国各地大中型城市上空越演越烈的“十面霾伏”，空气质量越来越受到人们的关注，我国相关部门对环境监测的技术投入和经费支持也越来越大，国内很多大中型城市都能够对环境空气质量进行实时监测、实时预报。
为了应对越来越严重的空气污染，我国初步建立了标准化的城市空气监测体系，从而进一步规范了空气监测的具体工作和完善了相关的法律制度。目前，从全国大中型城市的实施数据分析不难看出，在一定程度上提高了我国空气监测整体的可操作性、可靠性、准确性、规范性和科学性。
2 空气监测的质量控制
2.1 监测的对象
目前，对室外空气组成成分的主要监测有NOX、SO2、Cl2、CO以及总悬浮颗粒物TSP等。室内空气有毒有害气体的采样还会监测甲醛、苯、氨、氡等挥发或放射性气体污染物。针对空气中NOX的浓度监测，多采取溶液吸收法进行样品的收集采样，测定的时候可用四氯汞盐吸收测定。对于空气中的SO2，主要采用“四氯汞钾溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法”等常规的监测方法。
存在于空气中的悬浮颗粒状物质也是环境大气的主要污染物，如硫酸烟雾、光化学烟雾等。这些光触媒物质在强烈阳光照射下，发生化学反应，形成臭氧、醛类等物质悬浮于大气中而构成光化学烟雾。
由于悬浮颗粒物稳定性较弱、成分十分复杂、危害性也相当大。分散在空气中的悬浮颗粒状污染物，甚至还有一些飘尘具有工业毒性，所以对人体健康危害极大。通常悬浮颗粒状物使用滤料阻留法进行测定，按照一定速度抽取空气，对比滤膜表面悬浮颗粒物前后的质量，得出TSP浓度。
2.2 空气监测前准备
在采样之前，需要彻查采样装置的准确度、精确度以及灵敏度。这里特别需要注意的是采样装置乳胶管的老化问题，发现老化及时更换，确保设备的灵敏度。
3 监测点的质量控制
3.1 监测点的选择
每个监测点代表的都是该点半径内4～5 km范围内的空气状况，国家标准要求监测点50 m范围内不能有明显的污染源，四周不能有明显的遮挡等。远离马路、绿化又很好的绿化带里的空气，要比马路边、居民密集区、工地这些地方好很多。
据2012年3月16日《扬子晚报》报道，南京的PM2.5监测点将实时PM2.5数据，而南京选取的3个PM2.5监测点分别是草场门、玄武湖以及仙林大学城。消息一经公布，即引起网友的广大质疑。质疑原因是这三个地点都在绿地湖畔、绿化率较高，并且远离主干道，测出的数据没有代表性，有存在刻意选点、人为“净化”数据的嫌疑。
3.2 监测布点要科学
根据污染程度对监测的区域进行区分设置，通常按低、中、高三个层次进行划分。建立模糊优化模型的方法来解决布点问题，根据地区的地理环境、人口密度及面积，利用网格实测法，每一个网格中心处放一监测装置，每隔一小时测一次数据。
监测本身是否真实反映城市空气质量低劣的问题。目前，大多数城市的PM2.5监测点都设在绿化带、公园、大学甚至郊区等绿化较好的地方，会不会让空气质量监测数据“被好转”？所以，布点的选择要具有代表性，即能够代表一定范围内的污染程度，使此范围内的污染状态和变化规律通过此个布点突出的反映出来。
显然，这个问题的解决，绝不是靠争议就有结果的，由于在稳定的环境条件下，由于气象条件是影响空气中可吸入颗粒物浓度的主要因素，因此大气中PM2.5的质量浓度也随气象条件的改变而发生变化，在不同的季节，各地区的风速、空气湿度等也不相同。
所以，可以选取某一时期内的PM2.5质量浓度变化为研究对象，结合搜索的数据，绘制相应的表格，研究不同时段、风力、相对湿度下空气中PM2.5浓度的变化特征，最后利用数据资料做出描述春、夏、秋、冬四季PM2.5质量浓度变化特征的图表。总结出气象条件对PM2.5浓度的影响，进而为监测点的合理布局提供参考。
3.3 监测数据的分析
以PM2.5为例，在PM2.5监测网上查到7月28日～29日南京市区48 h内PM2.5的浓度变化，如图1所示。
由上图不难看出，南京市区48 h内PM2.5质量浓度最高峰出现在晚上9？00，次高峰值出现在晚上10？00，最低谷值出现在凌晨3？00，次低谷值出现在下午3？00。这一现象一方面可能是由于PM2.5与早晨南京市区上班交通高峰，中午车流量趋于降低有关;另一方面，以往学者的研究认为，交通对空气的贡献仅占0.43%，说明还存在其他关键的因素，高温有利于颗粒物扩散，中午13？00气温较高，因高温扩散造成PM2.5浓度降低。凌晨3？00～5？00车流量减少，但此段内的谷值比中午的要高，也可能与低温容易形成逆温层有关。
4 监测布点的合理控制
4.1 确定最少的监测点数
南京PM2.5数据，选取布点的三个区域的类型明显趋同，这样获得污染物的参考数值不具有代表性、大有以偏概全的嫌疑，所以，被大家质疑便在情理之中。局部代表不了整体，这是一项基本常识。按照统计学来讲，选取的监测点越多、分布的范围越广、区域类型越全，最后得到的监测数据也就越具代表性。
由此，这样的检测结果也就越能真实地反应当时的大气质量状况。但是，反过来讲，并非监测点越多越好、分布的范围越广，因为这还要考虑到监测人员的精力以及各监测地区的经济发展水平和资金投入能力，所以，各地监测部门追求的目标无疑是确定投入资金最少的监测点数目。
那么，怎样确定监测点数是最少而不影响监测结果的呢？这就要求在误差允许的测定范围内，以最少的监测点反映区域内整体污染水平。
根据监测地区的地理环境、人口密度、大气污染物浓度实测数据，利用地理变异系数法来求出该地区的最少监测点数。地理变异系数法是用不同地点的数据差异程度来估算设点数的统计学方法。采用抽样计算，得出各污染地区需要的最少监测点数。
最少监测点位数
M=（1）
式（1）中，t与自由度、置信水平相应的偏离值。当自由度大于120，置信水平取90%时，t=1.64
为所要求的平均污染水平的最少偏差。取？滓=10%X;
N为网格布点儿监测的总样本数;
n为单一网格布点的样本数;
s为网格布点监测所给出的总体平均浓度的标准偏差。
由下式计算：
s=■（2）
式（2）中：Xi，X分别为i次测定值和总体平均值;N同上。
把网格布点监测得到的各污染物数据和确定的各项参数代入以上公式，算出值。取为整数，就得到各污染物所需最少监测点位数。
4.2 路边监测点
路边监测点这个名词是来自于香港，对应的是大都市的交通干线区域的空气，这和一般居住环境空气质量是截然不同的，交通干线的车流量比普通住宅区大很多，突出的是机动车尾气对空气质量的影响。
像香港设置了14个空气监测站，分为一般和路边两种空气质素监测站。路边空气质素监测站设置在繁忙街道旁，以监测路边污染水平。
目前，除了香港外，大陆还没有路边监测点。空气质量的监测与垃圾焚烧厂等建设大的污染项目不同，建设项目可能会对环境造成极大的影响，此时就要有公众意见咨询。监测点的点位向公众征集不是说不必要，要区分于一般建设项目。不管采取哪种方式，作为环境监测点位要遵守科学性、代表性、客观性、真实性，应首先依据论证报告。
参考文献：
[1] 王荟，王格慧，黄鹂鸣，等.南京市大气中PM10、PM2.5日污染特征[J].重启环境科学，2003，（5）.
[2] 郭清彬，程学丰，候辉，等.冬季大气中PM10和PM2.5污染特征及形貌分析[J].中国环境监测，2011，（4）.
[3] 周卫华.手工采样环境空气监测的质量控制[J].化学分析计量，2009，（2）.
[4] 林俊，刘卫，李燕，等.大气气溶胶粒径分布特征与气象条件的相关性分析[J].气象与环境学报，2009，（1）.
[5] 蒲维维，赵秀娟，张小玲.北京地区夏末秋初气象要素对PM2.5污染的影响[J].应用气象学报，2011，（6）.
[6] 韩中庚.数学建模方法及其应用[M].北京：高等教育出版社，2008.