环境监测与技术控制的论文

浅议遥感技术在环境污染监测中的应用论文

1概述

随着我国经济的高速发展,环境污染和生态破坏日益严重,突发性环境污染事故也时有发生。环境监测作为环境管理和污染控制的主要手段之一,正在发挥不可替代的作用。但是,由于我国面积辽阔,地面环境监测网点分散,仅依靠现有的监测台站和传统监测技术方法不能满足连续、动态、宏观、快速监测环境污染的要求,也满足不了及时、准确地做出环境质量报告和污染预报的要求。因此,日益恶化的环境迫切需要实时、快速、宏观、准确的监测技术,以便更加全面准确地反映环境污染对生态系统和人体健康的影响。近年来国内外大量实践表明,遥感技术是获取环境信息的强有力手段,是实现这一目的的极其有效的技术。运用遥感技术监测环境污染及生态环境状况,正确评价环境质量,寻求改善生态环境的途径和措施,具有重要的意义。

遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态监测等优势,还能发现用常规方法往往难以揭示的污染源及其扩散的状态,因此遥感技术正广泛地应用于监测水污染、大气污染等环境问题。它不仅可以快速、实时、动态、省时省力地监测大范围的环境变化和环境污染,具有其它常规方法不可替代的优越性;也可实时、快速跟踪和监测突发环境污染事件的发生、发展,并及时制定处理措施,减少污染造成的损失。因此,发展我国的环境污染遥感监测技术,建立重大环境事故的预报、预警和应急响应系统,对保护我国环境及发展经济都具有重要作用,能产生巨大的社会、经济和环境效益。

2环境污染遥感监测技术

遥感技术是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性,远距离不直接接触物体而识别、测量并分析目标物性质的技术。根据所利用的波段,遥感监测技术主要分为可见光、反射红外遥感技术,热红外遥感技术,微波遥感技术三种类型。当前,遥感的应用已深入到农业、林业、渔业、地理、地质、海洋、水文、气象、环境监测、地球资源勘探、城乡规划、土地管理、和军事侦察等诸多领域,从室内的工业测量到大范围的陆地、海洋、大气信息的采集以至全球范围的环境变化的监测。

遥感技术在环境污染监测中的应用发展很快,现在已可测出水体的叶绿素含量、泥沙含量、水温、水色;可测定大气气温、湿度、CO、NOx、CO2、O3、ClOx、CH4等主要污染物的浓度分布;可测定固体废弃物的堆放量、分布及其影响范围等,还可对环境污染事故进行遥感跟踪调查,预报事故发生点、污染面积、扩散程度及方向,估算污染造成的损失并提出相应的对策。近几年来,随着全球环境问题日益突出,具有全球覆盖、快速、多光谱、大信息量的遥感技术已成为全球环境变化监测中一种主要的技术手段。国际上相继提出了一系列的全球环境遥感监测计划,其中主要有美国宇航局(NASA)的对地观测计划(EOS)、欧空局的对地观测计划和日本的对地观测计划等。这些计划将极大地推动环境遥感技术的实用化和遥感技术的发展。

3遥感在环境监测中的应用

水环境污染遥感监测

对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究为基础的。总的看来,清洁水体反射率比较低,水体对光有较强的吸收性能,而较强的分子散射性仅存在于光谱区较短的谱段上。故在一般遥感影像上,水体表现为暗色色调,在红外谱段上尤其明显。为了进行水质监测,可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术。

遥感监测视野开阔,对大面积范围里发生的水体扩散过程容易通览全貌,观察出污染物的排放源、扩散方向、影响范围及与清洁水混合稀释的特点。从而查明污染物的来龙去脉,为科学地布设地面水样监测提供依据。在江河湖海各种水体中,污染物种类繁多。为了便于遥感方法研究各种水污染,习惯上将其分为泥沙污染、石油污染、废水污染、热污染和水体富营养化等几种类型。

大气污染遥感监测

大气遥感是利用遥感器监测大气结构、状态及变化。大气遥感器除了测量气温、水蒸汽、大气中的微量成分气体、气溶胶等的三维分布以外,还用来进行风的测量及地球辐射收支的测量等。

影响大气环境质量的主要因素是气溶胶含量和各种有害气体。这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别。水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱,所以,实际上是通过测量大气的散射、吸收及辐射的光谱而从其结果中推算出来的。通过对穿过大气层的太阳(月亮、星星)的直射光,来自大气和云的散射光,来自地表的反射光,以及来自大气和地表的热辐射进行吸收光谱分析或发射光谱分析,从而测量它们的光谱特性来求出大气气体分子的密度。测量中所利用的电磁波的光谱范围很宽,从紫外、可见、红外等光学领域一直扩展到微波、毫米波等无线电波的领域。大气遥感器分为主动式和被动式,主动方式中有代表性的遥感器是激光雷达,被动式遥感器有微波辐射计、热红外扫描仪等。

4国内发展现状

我国环境污染遥感监测技术发展和应用的主要问题有:①环境污染遥感监测系统和技术方法基本上处于起步阶段。虽然我国的遥感理论、技术和应用发展很快,但与国外相比差距甚大,在环境污染监测中的应用基本还没有开展起来,目前在全国范围内基本上没有建立起环境遥感的监测体系与系统。②对于环境监测而言,传感器的技术性能要求较高,不仅要求传感器能提供高分辨率的探测,而且要求具有全天候、全天时、大范围、多谱段和灵敏度高的特点,这样才能满足环境污染动态、实时、多样的监测需求。当前所用的高分辨率传感器基本上依靠进口,在地面和飞机上测量化学成分的遥感技术还处于实验室的摸索阶段,而在环境污染监测中的应用基本空白。③遥感信息源缺乏。目前我国尚未发射自己的环境污染监测遥感卫星,遥感信息源主要来自于国外的相关卫星资料。同时国际上用于环境监测的遥感商业卫星寥寥无几,从而客观上制约了我国环境遥感监测技术和应用水平的发展。④新型遥感技术在环境污染监测上应用的理论和方法有待探索和发展,缺少环境污染遥感监测体系与系统。

5结论与展望

目前,遥感技术正从单一遥感资料的分析,向多时相、多数据源(包括非遥感资料数据)的信息复合与综合分析过渡;从资源环境静态分布研究,向动态过程监测过渡;从动态监测,向预测、预报过渡;从定性调查、系列制图,向计算机辅助的.数字处理、定量自动制图过渡;从对各种事物的表面性的描述,向内在规律分析、定量化分析过渡。就环境污染遥感监测技术而言,有待于在以下几方面加强研究:

(1)利用环境污染遥感监测技术,建立突发性环境污染事故的实时监测和预警系统。通过集成多种遥感传感器,并结合地面环境监测网站的监测数据,进行多环境参数的自动监测,并实时监测各种指标的时空变化趋势,以便在某些指标刚刚接近警戒线时预报可能出现的危机,确定环境污染事故所在的空间位置,并提供其空间影响范围的模拟和模型方法,为突发性事故管理决策提供信息,实现连续、自动监测和总量控制。如利用环境污染遥感监测技术,通过建立城市大气环境质量预测预报系统,可以对城市大气环境质量状况进行预报,并对可能发生的大气污染事件提出预警。

(2)高性能传感器的研制。重点发展能够选择监测某种或某类优先污染物(如氯苯和硝基苯等)浓度的遥感器。

(3)研制环境污染物的定量遥感监测技术。如利用水面反射光谱测量与水质参数进行回归分析,建立某一谱段上光谱反射率与某些水质参数的函数关系式。一般来说,水质参数中的透明度、固体悬浮物浓度、叶绿素含量和水面混浊度与光谱反射率或卫星影像的密度值之间往往存在比较明显的对应关系。

(4)将环境污染遥感监测技术与GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)、ES(专家系统)技术集成。利用环境污染遥感监测集成系统,可以大大提高环境监测的科学性、合理性及智能化程度,从而大大扩展环境监测的应用范围。集成技术应用于环境污染遥感监测中的优越性具体体现如下:遥感监测技术为集成系统提供正确、迅速、宏观的环境污染监测数据,GIS可利用其强大的空间信息管理功能,建立各类有毒、有害、易燃、易爆物质的理化特性数据库,有关自然、经济、社会、生态环境数据库和图形库及模型库,同时可结合地面监测数据,经由GPS提供的精确位置信息,在ES技术支持下对监测数据进行有效的管理、分析和计算并将综合数据以直观、形象的图形化方式输出或显示出来,从而使环境管理者迅速了解和掌握各类突发事故的多发地带、发生频率、潜在事故发生源的时空分布、事故发生后污染物的影响范围及时空变化,更好地实现事故的预防、应急处置和灾后恢复。

当前,我国环境污染遥感监测技术应依托我国的对地观测技术和对地观测系统的发展计划,同时充分利用国际上资源环境卫星系统,开展广泛的国际合作和交流,大力发展我国的环境污染遥感监测技术,并充分利用现有的环境监测网点和常规监测方法,采用遥感技术与地面监测相结合的方法,建立我国的环境污染遥感监测系统。

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环境监测存在的问题分析和解决措施理工论文

一、前言

随着我国环境污染程度的日益严重,尤其是人们环境保护意识的增强,环境监测事业获得了较快的发展。环境监测从诞生至今已经经过了半个多世纪的发展,纵观其发展历程,环境监测大致经历了典型污染事故调查、环境污染监督以及环境质量监测等三个阶段。尤其发展历程可见,环境监测已经越来越重视重大环境污染事故的事前预防,也越来越科学化。

面对我国日益严峻的环境形势,环境监测工作在促进我国环境保护工作开展方面功不可没,但是我们同样也应该清醒地认识到,相对于国际先进水平,我国的环境监测工作在配套技术水平、监测管理、人员素质、经费投入以及工作体制和运行机制方面还是存在着较大的差异,使我国目前的环境监测普遍存在一些问题和不足。在下文中,笔者就环境监测存在的问题开展了有关分析,并在此基础上,探讨了解决当前问题的措施和方法。

二、环境监测存在的问题分析

1.监测手段比较落后

我国的环境监测手段比较落后和陈旧,污染物的类型不同通常会采用不同的污染物采样和分析方法,但是这些方法显然缺乏必要的系统性,没有形成一个完整的体系。例如,目前欧美发达国家已经普遍开展了关于POPs的系统化研究,虽然我国目前也有一些研究机构和高校开展了POPs的本底污染情况的`相关研究,但是研究的环境介质和地域范围均存在明显不足。当前,我国的环境监测部门仍然无法开展POPs的例行监测与调查,主要原因是我国目前还没有制定符合我国国情、而且统一颁布实施的标准化监测方法,并且我国的环境监测部门在设备、人员、投入等方面均无法满足要求。当前关于POPs的研究成果无法真实、全面地反应我国生物体、土壤、大气以及水体当中的POPs的污染程度,因此也无法开展POPs污染来源及其危害程度的相关分析和研究。

2.应急监测技术仍未体系化

当前我国的环境监测部门还没有一套完整、系统的应急监测技术体系,致使环境监测部门在出现重大的、突发性环境污染事故时很难实现及时有效地应对。现有的标准监测方案在环境污染动态监测尤其是现场监测方面存在着较大的不匹配性,而且环境监测和监测结果分析的成本较高,缺乏经济性。在应急监测设备和仪器方面也比较落后,并且某些应急监测设备和仪器的监测需要采用非标准方法,所获得的监测数据也只能够进行半定量分析和定性分析。同时也应该认识到我国国情的特殊性对于应急监测技术体系化进程的限制,即地域辽阔、地形复杂、经济发展水平不一,环境监测部门只能够开展一些能力范围之内的环境监测工作。

3.监测结果不全面

导致我国环境监察结果不能够全面反映环境污染情况的原因体现在监测指标、监测要素、监测频次以及评价方法等四个方面。

(1)监测指标方面。

我国目前所执行和采用的环境监测指标仍然不能够完全适应我国的环境状况。究其原因:首先,环境监测项目没有体现出针对性,存在重复监测的问题;其次,某些可以表征污染状况的有害参数出现漏测问题,对于应该增测的污染指标迟迟没有增测。例如,某些欧美发达国家目前已经有效控制特征有毒污染物,但是我国环境监测的有机污染控制指标仍然采用非特异性指标(例如非甲烷总烃、石油类、化学需氧量等)。在实际生活中,颇让环境监测部门尴尬的是,根据当前的监测因子和指标体系评价,环境质量明明是“良好”,但是群众的实际感受却是“恶劣”。

(2)监测要素方面。

当前我们仍然没有对生物体、大气颗粒物、固体废弃物、底泥以及土壤等环境要素进行监测,所以很难真实反映环境现状。

(3)监测频次方面。

当前的环境监测频次明显偏低,导致所获得的化境监测结果缺乏必要的连续性,很难真实、准确地反应当前的实际环境状况,造成了环境管理的被动化。

(4)评价方法方面。

在环境监测结果评价方面,通常采用对比分析检测数值和控制标准数值的方式,并用是否超标来决定环境的评价结果。这种环境评价方法不仅没有对环境监测数据进行深加工,造成了资源浪费,更加缺乏对检测数据背景及其相关性的分析。

三、解决措施

1.研究突发污染事故快速监测技术

第一,采取多种手段应急和预警。现场快速分析是应急监测的手段之一。应急仪器包括流动监测车,应在应急监测“实战”之前,充分做好准备工作,建立相应的应急监测方法标准,或掌握应急仪器所出具数据与经典标准方法的差异性,以提高实际应用时对报出数据的把握性。

第二,有研究实力的环境监测站可以联合企业开发价廉实用的快速测试仪器,有经济实力的环境监测站可以购置进口设备,但加快引进国外技术和国外仪器国产化是环境监测仪器的发展出路。

2.实现监测方法的标准化

基于多种有毒污染物在环境中能积累、迁移、转化的事实,要发展多环境介质(水/悬浮物/沉积物/大气/土壤/生物界面)污染物的监测方法并使其标准化,以利于开展污染调查与研究。对于目标有毒有害污染物,除了国际上已普遍重视的POPs外,还应关注各地特征性污染物及目前尚未重视的新型污染物如抗生素、内分泌干扰物等。

3.科学监测

第一,合理制定监测因子。应根据不同地区、不同污染源所产生的有害物质种类和浓度,选取危害大、出现频率高的污染物作为监测对象,删减长期未检出或在标准值以下的项目。

第二,强化自动、连续监测。研究多种常见污染物的在线连续自动监测仪器,并加强连续自动监测系统的联网与数据共享。

第三,重视生物、毒理学监测。除了用物理、化学手段监测外,还应逐步将生物监测和环境毒理学监测纳入环境质量监测体系,使用生物毒理学来检测污染物对环境的影响及对动植物和人类的危害性。

第四,有效评价监测数据。在获得大量可信的环境监测数据的基础上,对监测数据进行统计分析和深度加工,对监测数据本身的背景、相关性进行研究,提高环境质量综合分析水平。

四、结束语

环境监测工作是环境保护部门制定环境决策的重要信息来源,同时更是进行环境管理和环境保护的重要的基础性手段。环境监测工作的主要内容是了解目前的环境质量现状,掌握环境质量变化的原因和趋势,明确导致环境质量降低的各种主要的污染物种类及其排放总量,为我国环境保护的顺利开展提供必要的技术支撑,并以此为基础提出相应的污染防治对策和环境保护政策。