范思思　許同桃

摘 要：環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)高低，及其應(yīng)用效果對(duì)環(huán)境保護(hù)有著重大意義，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)研究，保證監(jiān)測(cè)的及時(shí)性、全面性和準(zhǔn)確度。本文分析了目前幾種常用的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，然后對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；信息化；自動(dòng)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.243

0 引言

工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了現(xiàn)代社會(huì)物質(zhì)生活水平的提升，同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，給人類發(fā)展埋下了危機(jī)。如今，環(huán)境保護(hù)備受關(guān)注，成了時(shí)代主題，要想采取有效的保護(hù)措施，必須實(shí)時(shí)對(duì)環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)，收集樣品，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)分析結(jié)果才能了解環(huán)境污染的原因、危害程度等信息，進(jìn)而采取相應(yīng)的解決對(duì)策。目前，我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)體系已經(jīng)初步形成，過去幾十年間，也取得了不少成績(jī)，但隨著各種新污染物的出現(xiàn)，對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)要求更高。針對(duì)當(dāng)前監(jiān)測(cè)技術(shù)中存在的不足，還應(yīng)進(jìn)一步完善。

1 環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

1.1 3s監(jiān)測(cè)技術(shù)

現(xiàn)代科學(xué)的一項(xiàng)重要成就就是3S技術(shù)的發(fā)明，即地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和遙感技術(shù)的完美結(jié)合。三種技術(shù)其實(shí)都有其獨(dú)立的領(lǐng)域，但也存在有相同之處，在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的聯(lián)結(jié)下，形成了一項(xiàng)應(yīng)用廣泛、功能多樣的綜合技術(shù)。該技術(shù)在水資源調(diào)查和水環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用較多，例如流域水紋模擬、生態(tài)耗水分析、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)環(huán)境變遷等。在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，可實(shí)時(shí)對(duì)水域的分布和變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，另外對(duì)水質(zhì)渾濁度、PH值都能做出準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)。

同時(shí)，濕地也是環(huán)境保護(hù)的重要組成部分，而3S技術(shù)同樣適用于濕地監(jiān)測(cè)。利用遙感技術(shù)和全球定位技術(shù)可以準(zhǔn)確地把握所監(jiān)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)的濕地的動(dòng)態(tài)變化。地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的空間分析能力，且能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，如此保障了信息的更新速度。此外，3S技術(shù)在森林、草地等領(lǐng)域監(jiān)測(cè)中也發(fā)揮著重要作用。

1.2 信息監(jiān)測(cè)技術(shù)

在當(dāng)前信息化時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)在社會(huì)各個(gè)角落都有著廣泛應(yīng)用，環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域同樣如此。環(huán)境屬于一個(gè)很大的范圍，人工監(jiān)測(cè)工作量大，效率低，很多監(jiān)測(cè)工作無(wú)法完成，需要依靠信息技術(shù)。比如使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為層次型結(jié)構(gòu)，最底層是傳感器節(jié)點(diǎn)，即在監(jiān)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)按照一定的方式進(jìn)行節(jié)點(diǎn)布置，方便對(duì)環(huán)境變化的監(jiān)控，及其他信息的收集。上部層次為傳輸網(wǎng)絡(luò)，即節(jié)點(diǎn)在收集到環(huán)境有關(guān)信息后，需要通過網(wǎng)絡(luò)途徑傳輸至基站進(jìn)行下一步傳遞。基站屬于另一層次，即和網(wǎng)絡(luò)相連的計(jì)算機(jī)，能夠把收到的數(shù)據(jù)信息傳送至數(shù)據(jù)處理中心，且為了能夠存儲(chǔ)大量信息并保證信息的及時(shí)性，基站通常建立有專屬數(shù)據(jù)庫(kù)，可以及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

PLC技術(shù)又叫可編程邏輯控制器，在現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要作用。該裝置結(jié)合了計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化多種技術(shù)，硬件配置優(yōu)越，具有濾波、屏蔽等功能，可以有效防止外部干擾，即便在惡劣天氣以及環(huán)境較差的地方也能應(yīng)用。同時(shí)，該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常全面，具有良好的防塵、防潮效果，且還耐高溫、抗震，適用于對(duì)水質(zhì)、河水水位的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

1.3 生物監(jiān)測(cè)技術(shù)

生物技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)志著現(xiàn)代科學(xué)有了很大突破，現(xiàn)代生物技術(shù)具有極強(qiáng)的綜合性，以微生物學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等為基礎(chǔ)，同時(shí)又涉及化學(xué)、環(huán)境工程、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，使得環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)又有了很大進(jìn)步。目前常用的生物技術(shù)有生物傳感器、PCR技術(shù)、酶聯(lián)免疫技術(shù)等。PCR技術(shù)操作簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確度高，運(yùn)用原理跟生物體內(nèi)的DNA復(fù)制很相似，屬于體外合成特異性DNA片段的技術(shù)范疇，在試管內(nèi)提供DNA體外復(fù)制所需要的原料即可，如寡核苷酸引物、DNA聚合酶等。利用DNA片段完成體外擴(kuò)增，接著通過凝膠電泳等方法對(duì)被測(cè)物質(zhì)做更進(jìn)一步分析。該技術(shù)中的特異性，決定于人工合成的引物DNA序列，近些年來(lái)，與此技術(shù)有關(guān)的技術(shù)也有了很大突破，比如DNA直接測(cè)序、寡核苷酸探針雜交等，在研究生命環(huán)境科學(xué)具有重大意義。

生物大分子標(biāo)記監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)用性強(qiáng)，且具有預(yù)警性，能夠?qū)ο嚓P(guān)的生態(tài)問題進(jìn)行深入分析，對(duì)揭示生物和環(huán)境之間的關(guān)系有著很大幫助，在這些年的生態(tài)學(xué)研究中備受關(guān)注。

1.4 物理監(jiān)測(cè)技術(shù)

物理監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用較多，監(jiān)測(cè)范圍主要是光污染、噪聲污染、電磁輻射污染等。利用物理手段測(cè)定污染物中所含物理因子的強(qiáng)度，可以判斷其所占比重，并做出進(jìn)一步分析?？諝?、水質(zhì)、土壤大都會(huì)用到物理監(jiān)測(cè)技術(shù)，尤其是溫室氣體、空氣濃度等。

動(dòng)態(tài)膜壓法是常用的一種物理監(jiān)測(cè)方法，主要用于水域微表層環(huán)境監(jiān)測(cè)，能夠?qū)κ芪廴舅w進(jìn)行比較科學(xué)的分析。該技術(shù)是利用熱力學(xué)的原理，即在達(dá)到一定溫度時(shí)，溶質(zhì)的表面吸附量和溶液的表面張力、活度之間存在有密切聯(lián)系，在行業(yè)內(nèi)被稱為Gibbs公式。此方法的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需對(duì)采集的污染水樣做預(yù)處理，而且不會(huì)引起二次污染，應(yīng)用過程中可發(fā)現(xiàn)，有機(jī)成膜分子的濃度和性質(zhì)不同，所得的動(dòng)態(tài)膜壓圖譜也存在著明顯差異從中可分析出膜分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、狀態(tài)等有用信息。此外，動(dòng)態(tài)膜壓法操作起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，效率快，且具有較高的靈敏度，受外部環(huán)境影響較小，用于水域微表層監(jiān)測(cè)，可確保監(jiān)測(cè)的及時(shí)性和精確性。

1.5 化學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)

化學(xué)因素在環(huán)境污染成因中占著很大比例，所以經(jīng)常也會(huì)用到化學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過對(duì)化學(xué)因子濃度的測(cè)試，能夠很快地辨別出污染成分。根據(jù)污染程度不同，所采取的化學(xué)監(jiān)測(cè)方法也有所不同。比如面對(duì)程度較輕的一般污染，無(wú)需使用高尖端化學(xué)儀器，通過容量分析法、重量分析法等常規(guī)方法就能達(dá)到目的。容量分析即滴定分析，在測(cè)試水質(zhì)酸堿度、硬度時(shí)較為適宜。先收集污染溶液到相應(yīng)的化學(xué)器皿，然后調(diào)制試劑溶液，并滴入污染溶液中，當(dāng)混合溶液按化學(xué)計(jì)量發(fā)生反應(yīng)后，可從試劑的用量和濃度中得出被測(cè)物質(zhì)含量。重量分析法則適宜用于水中懸浮物、空氣污染顆粒等監(jiān)測(cè)。

當(dāng)污染物較為復(fù)雜時(shí)，常規(guī)方法難以起到效果，往往會(huì)選擇儀器分析法。其具有很強(qiáng)的選擇性，和極高的靈敏度，應(yīng)用較多，常見的方法有色譜分析、電化學(xué)分析、光化學(xué)分析等。其中，色譜分析屬于快速分離分析技術(shù)，被測(cè)物質(zhì)在固定相中的吸附能力分配系數(shù)和在流動(dòng)相中是存在差異的，利用這之間的差異，可以對(duì)污染物進(jìn)行分離測(cè)定。又可分為液相色譜、氣相色譜等，前者可用于監(jiān)測(cè)水域酚類物質(zhì)、微囊藻毒素等，后者則可用于監(jiān)測(cè)甲醛、多環(huán)芳烴，以及土壤中農(nóng)藥成分。

電化學(xué)分析法適用于空氣中的氰含量、水體中的氟含量測(cè)定，具體方法有微庫(kù)侖分析法、溶出伏安法等。光化學(xué)法同樣也有著廣泛應(yīng)用，包括分光光度法、原子吸收光譜法、X射線熒光光譜法等。其中分光光度法適用于降雨中的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽，以及水體中的氮磷含量的測(cè)定，其原理在于污染物對(duì)光具有選擇吸收功能，在此基礎(chǔ)上便可測(cè)出污染物的組分。原子吸收光譜法受外界影響較小，且具有較高的靈敏度，對(duì)大部分有害元素都能進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 環(huán)境檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

如今，環(huán)境保護(hù)越來(lái)越受重視，加上現(xiàn)代科技的發(fā)展和推動(dòng)，許多新的監(jiān)測(cè)技術(shù)也開始出現(xiàn)。根據(jù)目前存在的問題來(lái)看，包括監(jiān)測(cè)能力不強(qiáng)、監(jiān)測(cè)結(jié)果難以全面客觀地反映環(huán)境現(xiàn)狀等。所以，在今后需要進(jìn)一步完善監(jiān)測(cè)信息化技術(shù)，目前在線監(jiān)測(cè)已取得一定成績(jī)，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有一段距離。如何提高技術(shù)監(jiān)測(cè)效率， 保障各個(gè)省市之間對(duì)于信息進(jìn)行數(shù)據(jù)互通、 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享是未來(lái)監(jiān)測(cè)中重點(diǎn)研究和發(fā)展的方向。

另外，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，不過其作用并沒有完全發(fā)揮，應(yīng)用范圍還不普及，今后幾年需當(dāng)作重點(diǎn)技術(shù)發(fā)展。比如，在水質(zhì)檢測(cè)方面，浮游植物對(duì)于水質(zhì)的監(jiān)控作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了物理化學(xué)手段的監(jiān)測(cè)范圍，且生物監(jiān)測(cè)技術(shù)還具有高效準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)手段。

在未來(lái)的環(huán)境監(jiān)測(cè)中， 大型儀器會(huì)向自動(dòng)化、 連續(xù)化方向發(fā)展， 在污染源的監(jiān)測(cè)中， 進(jìn)行全自動(dòng)在線監(jiān)控，提高檢測(cè)效率， 緩解現(xiàn)有階段技術(shù)人員缺少的問題。

最后，如何建立健全管理體系， 是發(fā)展監(jiān)測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵。在管理體系的建設(shè)中， 需要針對(duì)數(shù)據(jù)處理建立檔案以及平臺(tái)進(jìn)行合理規(guī)劃， 以實(shí)現(xiàn)快速便捷、 數(shù)據(jù)共享的目標(biāo)。

3 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)的前提工作，只有保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性，才能采取正確的應(yīng)對(duì)措施，減輕環(huán)境污染，維持生態(tài)平衡。因此，監(jiān)測(cè)技術(shù)水平的重要性愈發(fā)突出，如今有很多種監(jiān)測(cè)技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中都有著廣泛應(yīng)用，但也存在有不足之處，需要未來(lái)不斷完善，并調(diào)整目標(biāo)和重點(diǎn)，有計(jì)劃地開展高新技術(shù)研究。

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作者簡(jiǎn)介：范思思（1985-），女，江蘇徐州人，碩士研究生，講師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)。