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浅析国内环境监测技术现状与发展趋势周丹

2021-10-02

中国科学探险 2021年4期
关键词:重金属污染物环境监测

环境监测是环境治理的重要手段。随着我国环保力度的日益加大,对环境监测技术的要求也随之提高。环境监测这门科学具有技术性、实验性等特征,工作的开展通常包括监测设备、监测预警系统、监测技术等内容,旨在更全面、准确、及时地评估环境质量情况,从而为环境污染防控工作提供有效的科学依据。为此,本文先对环境监测工作进行了简单概述,然后介绍了常见的几种技术,最后展望了国内环境监测技术未来的发展趋势。

近年来,国家加大了环保力度,对环境污染问题也采取了严厉的整治措施,生态环境得到明显改善。在此背景下我们仍需要做好环境监测工作,将监测结果更好地用于环境保护与环境污染治理领域,从而实现人与环境的和谐发展。

1    环境监测概述

环境监测在环境保护与环境污染治理等领域起着重要作用。这项工作主要为环境执法、环境保护、环境污染治理等工作的开展提供有效依据。同时,也对环境工作的方向产生直接影响。其工作的开展通常包括样品采集与保存、样品分析、数据处理等等,在此基础上生成环境监测报告。其中,必须确保环境监测报告的准确可靠性,否则将对后面的环境工作带来严重影响。样品采集与保存在很大程度上影响到样品的质量与完整性,也对后续的样品分析与数据处理工作造成较大的影响[1]。为此,在开展环境监测工作时,一定要确保前期技术与操作的规范性与准确性。目前,国内已建立起健全的环境监测系统,采用了先进的环境监测技术手段与先进的监测设备,大幅提高了我国环境监测能力。近年来,我国与其他国家加大了环境监测技术领域的合作,构建起健全的环境监测信息系统,有效提高了环境监测信息的采集能力。

2    国内环境监测技术发展现状

2.1 3S技术的应用

遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息技术(GIS)就是所谓3S技术,在环境监测中起到了重要的作用。它涵盖了遥控技术、传感技术、空间技术、卫星定位技术等多学科知识。其中,RS技术是指从外层空间、高空扫描地球表面的一项技术,用于了解水体、土壤、气象情况,从而评估环境质量与状态。GPS技术可以实现高效、准确、快速地定位,为环境工作提供精准的位置。GIS技术对地理数据的处理主要依靠专门的软件,将其呈现在地图上,人们可以更直观清晰地看到对应的地理信息[2]。比如,运用3S技术监测水资源时,可以获得水体的浊度、色度、富营养化程度等信息,便于环境监测工作者远程、精准监控水体信息,并能提高监测质量。

2.2 生物技术的应用

环境监测中所涉及的生物技术有很多种,不仅有生物学、微生物学,也包括遗传学、细胞学。为了追踪土壤、水体、大气中的相关污染物,一般可选择生物大分子标记物检测技术。通过掌握扩散速度、分布密度、扩散系数等污染物的重要数据,方便环境监测工作的顺利展开[3]。相较于其他技术而言,生物分子技术的主要特点包括预警性、特异性与广适性,可以反映生物与环境之间的相互作用机理,为环境污染防控管理提供依据。这类检测技术有不少优点,不仅检测准确,而且操作簡单、快速。

2.3 信息技术的应用

在环境监测领域所使用的信息技术通常与遥控技术配合使用,用于调查、监测水位、水流量、空气指标、地表温度等信息,可以为防汛抗旱提供远程支持,也为环境监测工作收集了大量有效数据。其中,无线传感器技术将获取的相关检测数据及时、准确传回数据处理中心,供工作人员分析。PLC技术可适应极其恶劣的环境条件,其优势包括抗震、耐热、防尘,多用于防汛抗旱遥感监测,为农业生产提供重要信息。同时,PLC技术可以获取水文信息,包括河流的水速、水质及水位等数据。

3    我国环境监测技术的发展趋势

3.1 向自动化与智能化方向发展

目前,国内环境监测自动化程度有待提高,环境监测工具较为单一,便携式监测设备较少。自动化监测程度较低,很多工作仍依靠人工完成,对工作人员的业务素养要求极高。近年来,人工智能在很多领域得到广泛应用,也促使了环境监测设备的快速发展。可以预计,在未来的日子里,各种高精度、高效率的环境监测机器会逐步涌现,并应用到环境监测工作中。环境监测工作就逐步实现了自动化与智能化管理。在环境监测实践中,样品前期处理是比较关键且处理流程较为复杂、花费的时间较多的环节。为此,可将GIS、GPS技术,相关大型高精密分析仪器与设备运用于样品前处理中,并配合先进的处理技术,包括固相萃取、超声波提取、旋转蒸发等技术,可大幅提高监测信息的准确性,并能减少样品分析时间。

3.2 融入大数据技术

大数据、云计算、物联网等新生技术的出现,为环境监测信息化发展提供了新的路径。其中,主要应用了智能多元化环境传感器,并配合数据深度挖掘技术与模型构建、智能管理决策与信息技术,可以与监测信息进行交互。同时,也能生成标准一致的环境监测数据库。借助大数据技术制订科学合理的环境监测方案,选取恰当的监测技术,也能实现监测信息的交流与共享,大幅提高环境监测水平[4]。这样便促使我国环境管理从最初的粗犷型转变为精准型、精细型,从过去的被动应对到未来的主动预见,从而在源头上防控,并采取综合治理与过程监管的措施。

3.3 光学遥感技术的大量普及

经过20余年的发展,国内光学遥测技术得到了极大的发展,已初步建立起典型区域大气环境综合立体监测网络。这项技术可以远程监测目标环境情况,省略了取样、预处理、实验室检测等流程,大幅提升了环境监测效率[5]。目前,国内关于环境监测的单项技术获得很大的进步,基本构建起符合常规监测需要的技术体系。比如,单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪、气溶胶雷达等研发的最新设备已投入使用。此外,国内第一个大气环境综合立体监测系统也是我国自主建设的,为大气监测工作的开展提供了便利。伴随质谱、色谱、生物等技术的不断进步,极大促进了国内环境监测技术体系的形成,在卫星遥感、激光雷达等环境监测领域我国也迈入全球先进行列。未来可运用遥感技术,构建短、中、长3种距离的远程化监测体系,并在短距离内配备实时应急警报系统,一旦遇到环境污染问题立即启动警报系统,尽量减小环境污染以及由此造成的损害。

3.4 重视对有机污染物的监测

目前,有机污染物已成为世界多国的主要环境污染物,与无机污染物相比,有机污染物的清除难度更大,它们一般会稳固地存在于土壤、大气、水体中,对环境造成严重伤害。很多有机物带有毒性,可经食物链不断富集,从植物、动物最终富集到人体内,从而严重影响人类健康。可见,在今后的环境监测技术的发展进程中,一个重点方向就是监测有机污染物,需要实现对有机污染物的有效追踪。

3.5 重视对重金属有毒物质的监测

伴随工业生产的快速发展,重金属物质被广泛应用于生产生活中。比如,手机、笔记本、IPAD等智能设备中一个重要的零部件就是锂电池。如果对锂电池等重金属产物不能有效回收,直接丢弃或填埋可致使重金属污染附近的地下水与土壤。自然条件下重金属产物往往不容易发生分解,一般需要上百年甚至上千年的时间才能被降解。在这一过程中周边环境将遭到不断的污染。可见,重金属追踪技术属于今后环境监测的一大发展方向,要实现对环境中重金属残留物质的有效监测。

3.6 提高环境监测的精度

有不少高毒性的污染物即使浓度非常低,也会给周边生态环境与生物带来严重的破坏。这要求环境监测的精度水平必须要高,建议研发超痕量级别的监测技术,可检测到0.1 PPb的痕量元素,也就是说对有毒物质的检测精度可达到十亿分之一。那么,即便有毒污染物的浓度极低,运用上述技术也能被发现。

4    结语

综上所述,在环境污染防治与环保领域中都离不开环境监测所提供的重要数据。尽管国内在这一领域的技术与发达国家还存在一定差距,但随着国家的飞速发展,不少监测技术已基本成熟,达到较好的水平。可以预见,未来中国环境监测技术会逐步完善,环境治理工作也越来越好,最终实现人与环境的和谐发展。

(本文作者:周  丹   工作单位:四川省南充市高坪生态环境监测站)

参考文献

[1] 王丹.环境监测技术的应用现状及发展趋势[J].科技风,2020(16):151.

[2] 石晶晶.环境监测技术的应用现状及发展趋势研究[J].建材与装饰,2017(19):154-155.

[3] 杨珊珊.谈我国环境监测技術的现状与发展[J].城市建设理论研究(电子版),2016(9):2763.

[4] 翟晓,张磊,卢玉英.我国环境监测技术的现状与发展[J].科技风,2019,22(20):142.

[5] 吴君莲,杜燃利.浅析环境监测技术的应用现状及发展[J].科技经济导刊,2019,27(18):102.

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