發(fā)布時間：2022-08-03 08:27:30
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的環(huán)境監(jiān)測論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著重要的作用，監(jiān)測系統(tǒng)提供的準確、有效的數(shù)據(jù)能夠為環(huán)境污染的防治提供科學(xué)、有效的數(shù)據(jù)。但是，現(xiàn)階段環(huán)保局的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在實施過程中出現(xiàn)的一系列問題直接對監(jiān)測工作、監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性等產(chǎn)生了影響。
1.1環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中壓縮傳輸以及處理過程中出現(xiàn)問題
環(huán)保局的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能夠搜集高精度的數(shù)據(jù)，也能夠提高人工監(jiān)測的效率以及監(jiān)測的準確性等，它主要是由微型傳感器節(jié)點相互連接組成的傳感網(wǎng)絡(luò)。但是隨著科學(xué)技術(shù)的進步，傳感器設(shè)計種類增多的同時，其質(zhì)量也在下降，尤其是在環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中使用的傳感器，出現(xiàn)故障的頻率也在增加，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的存儲、檢索、搜集等出現(xiàn)問題，并且數(shù)據(jù)在處理過程中的精確程度也大大降低，這些問題嚴重影響了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的準確性。
1.2環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的有線監(jiān)測、傳輸?shù)炔荒軡M足環(huán)保局的需求
時代的發(fā)展、科技的進步以及環(huán)境的復(fù)雜多變，使得環(huán)保局不再滿足現(xiàn)階段的監(jiān)測需求，開始對環(huán)境監(jiān)測提出了新的要求以適應(yīng)當前的發(fā)展情況。對其提出的更高、更新的要求就是環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)不僅能夠?qū)ξ廴疚锘蛘呤俏廴驹催M行動態(tài)監(jiān)測、采集數(shù)據(jù)信息以及預(yù)測污染物的變化趨勢，還能夠?qū)?shù)據(jù)進行分析與管理。但是傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測手段只能以有線監(jiān)測的方式進行，不能對遠距離的污染物進行監(jiān)測以及數(shù)據(jù)信息的傳輸，使得環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的使用產(chǎn)生了一定的局限性，使其不能滿足環(huán)保局對污染物監(jiān)測狀況的需求。
1.3環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的遠程監(jiān)測方面發(fā)展還不完善
我國地域遼闊，環(huán)境污染的現(xiàn)象較為普遍，污染因子種類繁多，分布也較為廣泛。因此，為了能夠更好的控制大范圍的環(huán)境污染狀況，就需要對其進行監(jiān)測并采集有用信息。但是，在傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，主要是以模擬傳感器為主來采集數(shù)據(jù)的，通過A/D的轉(zhuǎn)化實現(xiàn)現(xiàn)場污染物的監(jiān)測，而且這種環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)僅僅適用于污染物分布比較集中、布線較為簡單以及近距離的區(qū)域，對于污染物分布較分散，地形較為復(fù)雜的區(qū)域是無法實現(xiàn)污染物的準確監(jiān)測的，使用范圍有一定的限制。那么，在使用傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)實施過程中，對于遠程污染物的數(shù)據(jù)采集就會產(chǎn)生一系列問題，不利于環(huán)保局對環(huán)境監(jiān)測工作的順利實施。
2環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)實施的改進措施
雖然我國的環(huán)境監(jiān)測水平和國外相比還有很大的差距，但是科學(xué)技術(shù)的不斷進步，使得我國的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)也得到了相應(yīng)的提升。面對環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在實施過程中出現(xiàn)的一系列問題，為了能夠有效提高環(huán)境監(jiān)測的工作，采集數(shù)據(jù)的準確性，保證環(huán)保局工作的順利開展，為環(huán)境污染防治提供科學(xué)、有效的數(shù)據(jù)，需要不斷改進環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在實施過程中的問題。
2.1解決壓縮、傳輸、處理等問題，提高數(shù)據(jù)的準確性
對壓縮數(shù)據(jù)進行準確、有效的分析是解決壓縮數(shù)據(jù)問題的關(guān)鍵所在。此時需要使用FAST協(xié)議，以實現(xiàn)壓縮、傳輸以及處理等問題，該協(xié)議的主要功能就是對搜集到的相應(yīng)數(shù)據(jù)、信息等進行處理、存儲以及傳輸?shù)龋瑥亩軌蛴行ПＷC環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、穩(wěn)定性以及有效性；該協(xié)議還可以有效減少數(shù)據(jù)流中比較長的信息，通過傳輸編碼序列化的數(shù)據(jù)，對環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的壓縮數(shù)據(jù)進行傳輸，并且在傳輸?shù)倪^程中能夠提升數(shù)據(jù)壓縮的效率，提高信號的準確性等，能夠為環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的實施工作提供基礎(chǔ)。
2.2將有線監(jiān)測改為無線監(jiān)測，為環(huán)境監(jiān)測提供科學(xué)、有效的依據(jù)
隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及信息網(wǎng)絡(luò)化的不斷進步，在環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中逐漸開始引進以SMS以及CPRS等為基礎(chǔ)的無線通訊技術(shù)。雖然這些技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境監(jiān)測實施中的無線監(jiān)測，但是不能從根本上解決監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸問題，因此，需要在這兩中通訊技術(shù)的基礎(chǔ)上再添加一種GIS的短信業(yè)務(wù)以及GPRS的環(huán)境系統(tǒng)方案，使其和SMS以及CPRS通訊技術(shù)相互結(jié)合在一起，實現(xiàn)對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行遠距離無線傳輸，并對數(shù)據(jù)進行處理，從而實現(xiàn)對污染源的分析與監(jiān)測，進而為環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測提供科學(xué)、有效的依據(jù)，保障環(huán)保局工作的順利開展。
2.3完善環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的遠程控制問題
網(wǎng)絡(luò)化的快速發(fā)展，使我國利用公共網(wǎng)絡(luò)完成遠程控制已經(jīng)成為一種現(xiàn)實。并且將公共網(wǎng)絡(luò)的通訊技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境監(jiān)測的遠程控制問題，還能夠降低環(huán)保局的投資成本、具有較高的可靠性，除此之外，還不需花費人力、物力、財力等對其進行維護，具有較高的可實施性，有效解決了環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測的遠程問題以及數(shù)據(jù)傳輸問題。此外，為了能夠更好地環(huán)境監(jiān)測技術(shù)以及傳感器等方面的問題，還可以采用嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)對環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進行很好地管理，該系統(tǒng)的使用不再具有局限性，它主要是將溫度以及濕度等為基礎(chǔ)的數(shù)字傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)分布較分散、遠距離污染物的控制，進而為環(huán)保局對污染物的研究提供準確的數(shù)據(jù)。
3結(jié)語
環(huán)境監(jiān)測主要是對環(huán)境中各種物質(zhì)的含量、排放量進行檢測，然后對環(huán)境質(zhì)量變化進行跟蹤，對環(huán)境質(zhì)量水平、環(huán)境管理以及污染治理等方面工作進行保障。人們要想對環(huán)境水平進行掌握，就要進行環(huán)境檢測，同時也是開展環(huán)境工作的前提。在上個世紀五十年代，環(huán)境監(jiān)測主要是利用化學(xué)分析方法對污染物進行分析，但是，由于環(huán)境污染物含量低，在變化速度方面也非?？欤虼?，這個階段被稱為污染源監(jiān)測階段。從上個世紀六十年代開始，人們對環(huán)境污染的認識發(fā)生了很大的變化，認為環(huán)境污染不僅僅包括化學(xué)物質(zhì)污染，同時也包括噪聲污染，因此，在這個時期進行環(huán)境監(jiān)測，對環(huán)境背景指的監(jiān)測也在其中。環(huán)境監(jiān)測的范圍在不斷的擴大，而且應(yīng)用的手段也在不斷的增加，這個階段被稱為環(huán)境監(jiān)測階段。在之后，環(huán)境監(jiān)測技術(shù)得到了更好的發(fā)展，不斷的實現(xiàn)了自動化和數(shù)字化，很多的國家都建立了自動化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，因此，環(huán)境監(jiān)測進入到了自動監(jiān)測階段。
2環(huán)境監(jiān)測對于環(huán)境保護的作用分析
2.1通過環(huán)境監(jiān)測可以準確的評價環(huán)境質(zhì)量在環(huán)境監(jiān)測工作開展過程中，可以利用物理、化學(xué)以及生物等多種手段來進行，同時，對生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測時，一定要保證連續(xù)進行，對監(jiān)測的要素以及對象要進行全面的反映，并且借助準確的數(shù)據(jù)資料實現(xiàn)全面的監(jiān)測，對環(huán)境質(zhì)量進行評判，這樣能夠更加有利于了解生態(tài)環(huán)境的實際狀況。
2.2環(huán)境監(jiān)測可以有效的遏制環(huán)境污染問題的發(fā)生發(fā)展環(huán)境監(jiān)測工作主要包括對大氣、水、土壤、生物以及固體廢棄物等進行跟蹤監(jiān)測，在整個過程中要保證監(jiān)測的長期性和穩(wěn)定性，因此，對監(jiān)測要進行必要的管理，避免出現(xiàn)各種污染問題。通過對環(huán)境監(jiān)測進行管理，避免出現(xiàn)誘發(fā)環(huán)境污染的問題，對已經(jīng)發(fā)生的環(huán)境污染問題也要進行動態(tài)、持續(xù)的跟蹤監(jiān)測，對環(huán)境污染治理工作的動態(tài)進行掌握，防止環(huán)境污染問題進一步擴大，這樣能夠起到有效遏制環(huán)境污染問題的再次出現(xiàn)。
2.3環(huán)境監(jiān)測工作可以為環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法管理提供支持對污染物進行跟蹤監(jiān)測，能夠?qū)ξ廴疚锏膩碓催M行及時準確的掌握，同時，對可能造成的危害情況也要進行了解，因此，環(huán)境執(zhí)法管理部門要依照環(huán)境法律法規(guī)進行處理。環(huán)境污染事故的出現(xiàn)對人們的生活以及工作會產(chǎn)生很大的影響，而且，也會導(dǎo)致一些社會糾紛出現(xiàn)，對環(huán)境監(jiān)測的結(jié)果進行分析，能夠?qū)ξ廴驹匆约拔：M行分析，為糾紛的仲裁也能提供依據(jù)。
3數(shù)字環(huán)保的概述
數(shù)字環(huán)保主要是對數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)等手段進行利用，對環(huán)保數(shù)據(jù)的要求以及業(yè)務(wù)要求要進行深入的挖掘和整理，這樣能夠?qū)Νh(huán)保業(yè)務(wù)進行更好的整合，而且要對環(huán)保信息化水平、監(jiān)管執(zhí)法水平以及工作協(xié)同水平也要進行提高，這樣才能更好的保證環(huán)保工作的科學(xué)化、規(guī)范化以及公眾化。
4系統(tǒng)模塊實現(xiàn)與特點介紹
4.1數(shù)據(jù)標準規(guī)范化環(huán)境信息標準化體系的建立要保證系統(tǒng)的整體性，同時實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置以及合理布局。對環(huán)境保護部門的信息進行重視，建設(shè)應(yīng)用標準以及信息安全標準，這樣能夠指導(dǎo)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)，對環(huán)境監(jiān)測工作的順利進行非常有利。
4.2數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)品化數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)品化主要是要實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，將各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)利用ETL技術(shù)進行數(shù)據(jù)對比、補錄和交換，這樣能夠利用中央數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)初級產(chǎn)品，方便用戶的查詢。
4.3應(yīng)急防范智能化系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)信息產(chǎn)品的支撐，針對某一具體的突發(fā)事件，通過建立完備的應(yīng)急知識和應(yīng)急案例數(shù)據(jù)庫，將應(yīng)急處置常識按照突發(fā)事件發(fā)生演化的時空順序和特征進行依次分類存儲。運用智能化技術(shù)建立應(yīng)急處置模型，智能分析突發(fā)事件發(fā)展的各個階段所應(yīng)處置措施，形成高度智能化的突發(fā)事件應(yīng)急處置應(yīng)對系統(tǒng)。
5環(huán)境檢測技術(shù)和數(shù)字環(huán)保要良好結(jié)合
5.1創(chuàng)建綜合協(xié)調(diào)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)導(dǎo)小組要將環(huán)境監(jiān)測技術(shù)與“數(shù)字環(huán)?！庇行У亟Y(jié)合起來，首先，需要充分整合并創(chuàng)建一個綜合協(xié)調(diào)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)導(dǎo)小組，組織協(xié)調(diào)當前區(qū)縣級等相關(guān)部門現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測資源。包括農(nóng)林、衛(wèi)生、畜牧、環(huán)保等部門的專業(yè)設(shè)備、交通設(shè)施及技術(shù)人員等。將所有資源進行整合，并明確環(huán)境監(jiān)測分工，令小組人員之間相互密切配合。
5.2明確檢測目標依據(jù)當?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量狀況及經(jīng)濟發(fā)展水平，明確檢測目標，并制定出農(nóng)村地區(qū)環(huán)境監(jiān)測切實可行的方案，如確保供應(yīng)開展環(huán)境監(jiān)測工作所需的財力、人力、物力等，組建一支能機動、快速地進行環(huán)境監(jiān)測的專業(yè)隊伍；重點選準一些與農(nóng)村群眾生活生產(chǎn)等密切相關(guān)如飲用水源酸堿礦化度、畜禽排放污水的COD等相關(guān)環(huán)境項目進行監(jiān)測。
5.3采樣監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測要保證采樣地點的合理，同時，對采樣的頻次以及采樣的方法都要進行分析，對樣品的處理化驗以及期限都要進行明確的規(guī)定，對監(jiān)測取樣的化驗分析以及結(jié)果的準確性都能進行保證。在監(jiān)測結(jié)果分析以后，還要作出相應(yīng)的監(jiān)測分析報告。
5.4對環(huán)境監(jiān)測分析數(shù)據(jù)合理安排環(huán)境監(jiān)測分析報告在進行數(shù)據(jù)方面的渠道也要進行合理的安排，也要對出現(xiàn)的環(huán)境問題進行科學(xué)的指導(dǎo)，這樣能夠避免出現(xiàn)的環(huán)境問題給人們的生活帶來影響。
6結(jié)束語
2006年，原國家環(huán)保總局以（環(huán)發(fā)[2006]114號）印發(fā)《環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理規(guī)定》和《環(huán)境監(jiān)測人員持證上崗考核制度》，從制度上明確了各級環(huán)境保護行政主管部門、監(jiān)測機構(gòu)、質(zhì)量管理機構(gòu)或質(zhì)量管理人員的職責、工作內(nèi)容，環(huán)境監(jiān)測人員持證上崗考核制度、考核內(nèi)容及方法、合格證的管理等，保證監(jiān)測人員持證上崗，具有從事監(jiān)測和分析的工作能力及知識儲備。
1.1選擇正確的監(jiān)測分析方法監(jiān)測分析方法首先選擇國家頒布的標準分析方法，其次選擇國家環(huán)保部頒布的標準分析方法，對沒有標準分析方法的監(jiān)測項目，可采用《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》中推薦的方法。此外，還應(yīng)考慮監(jiān)測對象的濃度水平和分析方法的檢出限。當實驗室不具備采用標準方法的條件，或采用標準方法不能獲得合格的測定數(shù)據(jù)時，必須對選用非標準的方法進行驗證和對比試驗，并報省級以上環(huán)境監(jiān)測部門審核、批準。我國目前常見大氣監(jiān)測指標有二氧化硫、總懸浮顆粒物TSP、可吸入顆粒物PM10、氮氧化物等。環(huán)境空氣中二氧化硫、氮氧化物常以有動力采樣法-溶液吸收法采樣，后以分光光度計測定樣品特征波長時的吸光度，以吸光度與濃度的關(guān)系得出樣品中待測物質(zhì)的含量。TSP、PM10通常使用濾料阻留法進行測定，按照某速度對大氣抽取，將懸浮顆粒物TSP留于稱重濾膜表面，對應(yīng)用前后的TSP重量進行計算，并根據(jù)采樣器流量與時間計算抽取空氣體積，以得出TSP、PM10濃度。固定污染源排氣中二氧化硫、氮氧化物常以定電位電解法進行監(jiān)測，煙氣中待測物質(zhì)擴散通過傳感器滲透膜，在電極上發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，產(chǎn)生擴散電流的大小與待測物濃度成比例關(guān)系，得出待測物質(zhì)濃度。
1.2采樣前準備經(jīng)檢定（強檢）或自行檢定（非強檢）的儀器需定期校驗和維護，形成校驗與維護記錄。現(xiàn)場采樣前對微壓計、皮托管、煙氣采樣系統(tǒng)、吸收瓶進行氣密性檢查，對煙氣測定儀、測氧儀、自動煙塵采樣儀和含濕量測定裝置的溫度計、電子壓差計、流量計進行定期校準?！豆潭ㄎ廴驹幢O(jiān)測質(zhì)量保證與質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)范》（試行）（HJ/T373-2007）要求定電位電解法煙氣（SO2、NOx、CO）測定儀應(yīng)在每次使用前校準。采用儀器量程20%~30%、50%~60%、80%~90%處濃度或與待測物相近濃度的標準氣體校準?！豆潭ㄔ磸U氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T397-2007）要求定電位電解法煙氣（SO2、NOx、CO）測定儀，應(yīng)根據(jù)儀器使用頻率，每3個月至半年校準一次。在使用頻率較高的情況下，應(yīng)增加校準次數(shù)。用儀器量程中點值附近濃度的標準氣校準。對排氣溫度測量儀表、斜管微壓計、空盒大氣壓力計、真空壓力表、轉(zhuǎn)子流量計、干式累計流量計、采樣管加熱溫度、分析天平、采樣嘴、皮托管系數(shù)至少半年自行校正一次。檢查空白濾筒有無裂紋、孔隙或破損，采樣嘴是否變形或損壞，乳膠管有無老化等。
1.3樣品的采集與運輸貯存采樣點的布設(shè)盡量均勻且具代表性，采樣時段能較好地反映高、低及一般污染濃度水平；監(jiān)測前用與待測物相近濃度的標準氣體對儀器進行校準，盡可能減少流量誤差對采樣體積的影響；嚴格控制采樣時間及采樣時的溫度；在對大氣環(huán)境充分了解的基礎(chǔ)上確定監(jiān)測頻率和監(jiān)測項目；明確采樣人員、接送樣品、分析人員在樣品傳遞過程中的義務(wù)和責任，有效確保樣品的完整交接，并做好平行樣品、空白樣品的采集和記錄工作。SO2甲醛吸收法采樣溫度需控制在23℃~29℃，四氯汞鹽吸收法采樣溫度需控制在10℃~16℃，溫度偏高或偏低，都將影響采樣吸收效率。在樣品采集、運輸和存放過程中應(yīng)避免陽光直接照射，如果樣品不能當天分析，應(yīng)在4℃~5℃下保存，但存放時間不得超過7d。
1.4實驗室分析與數(shù)據(jù)處理實驗室質(zhì)量控制可分成實驗室內(nèi)部與實驗過程的質(zhì)量控制，內(nèi)部控制對于環(huán)境監(jiān)測來說是非常重要的，直接關(guān)系著樣品監(jiān)測分析以及數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，經(jīng)過特異質(zhì)量控制圖與其他方式分析應(yīng)用，對監(jiān)測質(zhì)量進行控制。在實驗室過程質(zhì)量的控制中，需要做好基礎(chǔ)工作，保證實驗室安靜清潔，全部儀器要檢測校驗，高精度的儀器室，應(yīng)對全部設(shè)備實施定期校驗及維護，保證儀器設(shè)備正常運行，對于監(jiān)測人員來說，專業(yè)理論技術(shù)要掌握，持證上崗，非專業(yè)人員不得實施監(jiān)測工作，保證監(jiān)測人員的工作質(zhì)量，確保實驗數(shù)據(jù)有效真實。要保證監(jiān)測數(shù)據(jù)能真實反映實際狀況，就要重視數(shù)據(jù)處理質(zhì)量的管理方法，可制定數(shù)據(jù)質(zhì)量的管理責任制，并貫徹執(zhí)行。數(shù)據(jù)處理質(zhì)量涉及實驗數(shù)據(jù)分析管理與報告審核程序的規(guī)范，當監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄與刪改時，應(yīng)依照相關(guān)規(guī)定，經(jīng)相關(guān)人員進行復(fù)核，并由負責人簽字，一旦發(fā)現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)，應(yīng)組織人員查證分析，及時糾正。
2大氣環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理存在的問題及展望
1．1項目規(guī)模增長迅速
隨著中國工業(yè)化、城市化進程的快速發(fā)展，同時伴隨著環(huán)境污染事故頻發(fā)。在嚴峻的環(huán)境形勢下，掌握環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，預(yù)警污染發(fā)生的可能，通過各種技術(shù)手段提供政府部門管理決策所需的監(jiān)測數(shù)據(jù)，是環(huán)境監(jiān)測的第一要務(wù)。目前環(huán)境污染因子正向著復(fù)合型發(fā)展，成分復(fù)雜［3］。為了弄清污染來源，提升環(huán)境監(jiān)測基礎(chǔ)能力，在國家、省級和地方政府財政的支持下，全國各級環(huán)境監(jiān)測部門實施了各類能力建設(shè)項目，通過引進大量先進的環(huán)境監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)，大力提升監(jiān)測分析水平。以江蘇省為例，2008年至今重大能力建設(shè)項目投資額超過10億元。項目內(nèi)容涉及水質(zhì)、大氣、噪聲、土壤、底泥等各方面，從現(xiàn)場采樣、實驗室分析至自動監(jiān)測、應(yīng)急監(jiān)測，項目種類繁多，數(shù)量眾多;資金來源復(fù)雜，包含中央財政資金、省級財政資金、地方配套資金等;地域跨越大，涉及省內(nèi)縣市多。總之，隨著環(huán)境監(jiān)測事業(yè)的高速發(fā)展，能力建設(shè)項目規(guī)模也迅速增長，實施任務(wù)日益繁重。
1．2項目管理模式相對落后
通過各類能力建設(shè)項目的實施，大幅提升了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)實驗室分析、自動監(jiān)測、遙感監(jiān)測等方面的裝備能力，推動了從單一的手工監(jiān)測到實驗室分析、自動監(jiān)測等多種技術(shù)手段相結(jié)合的監(jiān)測方式轉(zhuǎn)變。能力建設(shè)項目的實施是一個瑣碎且龐雜的系統(tǒng)工程，通常分為立項批復(fù)—資金到位—組織采購—合同審核簽訂—驗收付款等多個環(huán)節(jié)。但目前項目的實施管理模式相對落后，各類文件材料的登記、審核等流程多以手工方式為主，一方面耗費人力時間，另一方面由于管理人員的匱乏，導(dǎo)致項目管理方式較為粗放，無法詳細記錄實施過程并及時跟蹤項目實施情況，且一旦出現(xiàn)管理人員崗位變更，項目延續(xù)性管理便得不到保障。
1．3項目監(jiān)督需求迫在眉睫
環(huán)境監(jiān)測能力建設(shè)項目屬于基本建設(shè)項目，由各級政府發(fā)展改革部門或主管部門審批立項，資金來源通常為各級政府財政資金。根據(jù)2011年國家審計署頒布實施的《政府投資項目審計規(guī)定》，各級政府及其發(fā)展改革部門審批的政府重點投資項目，應(yīng)當作為政府投資的審計重點。近幾年，政府投資審計越來越全面，從過去的資金投入支出轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y金、實施程序、績效產(chǎn)出等全方位深入審計，這對如何科學(xué)規(guī)范化管理項目提出了更高的要求。同時，由于能力建設(shè)項目往往涉及資金量大，政府采購公開招標數(shù)量多，整個實施過程必須公平公正透明，做到實施全過程的監(jiān)督。這是廉政建設(shè)的需要，更是做好項目管理工作的前提。在這樣的背景下，粗放的項目管理模式必須改變。
2項目管理思路與實現(xiàn)
2．1轉(zhuǎn)變項目管理模式，明確職責分工
隨著環(huán)境監(jiān)測能力建設(shè)項目規(guī)模快速增長，項目管理要求逐步向精細化轉(zhuǎn)變。在項目實施前必須對項目進行全面了解，充分認識項目的性質(zhì)、內(nèi)容，可能產(chǎn)生的效益、資金分配、涉及哪些相關(guān)地區(qū)，為項目實施做好充分準備，同時分解項目建設(shè)任務(wù)，明確項目實施涉及單位或部門的職責分工。以某水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)項目為例，項目管理部門牽頭組織項目實施，主要職責為項目整體推進、跟蹤與調(diào)度，辦理項目實施過程中的政府采購委托手續(xù)，項目備案等;業(yè)務(wù)部門負責實施中的技術(shù)把關(guān)，如自動監(jiān)測站點的選址、儀器設(shè)備技術(shù)參數(shù)的確定、儀器設(shè)備的到貨安裝驗收、試運行期滿后的驗收以及固定資產(chǎn)登記等［4］;財務(wù)部門負責審核項目管理部門經(jīng)辦人員遞交的合同、驗收等材料相符后支付合同款項和項目相關(guān)管理等費用的支出，并同時做好項目款項?？顚Ｓ?，合理分配。
2．2強化信息支撐手段，實現(xiàn)自動化管理
在充分了解能力建設(shè)項目性質(zhì)、內(nèi)容、資金、社會效益等建設(shè)背景下，可借助現(xiàn)代化信息技術(shù)，通過優(yōu)化項目業(yè)務(wù)流程，設(shè)計建立信息化項目管理系統(tǒng)，實現(xiàn)項目的科學(xué)化、自動化管理［5］。2．2．1實現(xiàn)項目基礎(chǔ)信息管理建立項目基本概況、儀器設(shè)備資料、采購廠商等基礎(chǔ)信息庫?；靖艣r包括項目立項信息、建設(shè)內(nèi)容、資金預(yù)算和來源，實施單位、使用單位與部門等內(nèi)容;儀器設(shè)備和采購廠商信息庫根據(jù)最終合同簽訂的儀器設(shè)備型號、采購價格收集匯總，為將來申請新項目提供參考依據(jù)。2．2．2實現(xiàn)項目進度實時跟蹤對照項目的批復(fù)方案，實現(xiàn)項目已實施內(nèi)容和批復(fù)內(nèi)容的縱向或橫向?qū)崟r比較，包括使用資金是否在預(yù)算范圍內(nèi)，建設(shè)任務(wù)完成情況，單筆合同執(zhí)行進度等，有利于規(guī)范和掌握項目實施情況。2．2．3實現(xiàn)項目資金記錄管理項目資金的使用貫穿整個項目實施過程，通過系統(tǒng)流轉(zhuǎn)，從項目資金預(yù)算、實際到位資金、資金來源、支付情況、入固定資產(chǎn)情況等方面，按照職責分工分別由項目管理人員、財務(wù)人員、業(yè)務(wù)技術(shù)人員共同協(xié)作登記詳細情況，使項目資金的使用留下重要記錄，互相合作的同時又互相監(jiān)督，達到規(guī)范科學(xué)使用項目資金的目的。2．2．4實現(xiàn)項目信息快速查詢經(jīng)過授權(quán)的用戶可以通過系統(tǒng)及時了解項目的有關(guān)信息。同時，項目信息查詢系統(tǒng)可以解決項目管理人員崗位變動帶來的問題，幫助新項目管理人員縮短對項目了解的時間，快速熟悉項目操作業(yè)務(wù)流程，最大程度減少由于工作交接帶來的各類問題。
2．3引入監(jiān)督機制，完善制度建設(shè)
近幾年因招投標出現(xiàn)的腐敗貪污案例逐年上升，缺乏有效的監(jiān)督管理制度是重要原因之一。為此，針對重大能力建設(shè)項目的管理，必須引入行之有效的監(jiān)督機制，保證項目實施的規(guī)范性。首先要完善制度建設(shè)。確立重大能力建設(shè)項目管理制度，明確立項報批、項目組織實施、項目資金管理、項目驗收、績效評估等環(huán)節(jié)的工作內(nèi)容，建立逐級審批流程，分權(quán)協(xié)作，避免權(quán)力集中。應(yīng)根據(jù)國家和各地政府采購規(guī)定制定相關(guān)項目招投標管理制度，細化項目采購細節(jié)，分解職責，杜絕項目實施過程中可能出現(xiàn)的各類不規(guī)范、不公平行為。其次要引入第三方監(jiān)督機制。參照基本建設(shè)項目管理規(guī)定，在能力建設(shè)項目實施中可引入項目監(jiān)理和跟蹤審計單位作為第三方監(jiān)督。項目監(jiān)理主要負責監(jiān)督項目建設(shè)或施工單位的工作，核算項目資金、監(jiān)督項目建設(shè)進度，把控項目建設(shè)質(zhì)量。跟蹤審計單位重點在于將事后審計變?yōu)檫^程性跟蹤審計，保障項目整個實施過程均符合各項法律法規(guī)的要求。第三方監(jiān)督機構(gòu)不僅能夠促進項目招投標采購、預(yù)算執(zhí)行等環(huán)節(jié)的規(guī)范化、科學(xué)化，同時借助其專業(yè)性，有利于進一步提升項目管理水平。
2．4培養(yǎng)項目管理人才，提高項目管理水平
重大能力建設(shè)項目實施過程涉及基本建設(shè)管理、政府采購、招投標、財務(wù)和合同管理等多方面法律法規(guī)和業(yè)務(wù)知識，對項目管理人才要求較高。必須加大項目管理人才的培養(yǎng)力度，提高項目管理人員的積極性，才能提升項目管理水平。
3結(jié)語
GIS的全稱是地理信息系統(tǒng)，它綜合了多門科學(xué)，如計算機科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)等，將地理空間數(shù)據(jù)庫給應(yīng)用過來，通過配置計算機硬件和軟件，在計算機中存儲地理空間模型，將多種地理信息給及時提供出來，并且還具有其他的一些功能，如地理研究、地理決策等，實踐研究表明，本種系統(tǒng)具有較強的空間分析能力、較為廣泛的數(shù)據(jù)來源等，可以有效采集、管理和分析空間相關(guān)數(shù)據(jù)。因為地理因素會緊密聯(lián)系著環(huán)境問題，地理特征較為明顯，那么將GIS技術(shù)給應(yīng)用過來，可以對基于環(huán)境問題的大量復(fù)雜空間信息進行有效處理。因此，在環(huán)境監(jiān)測和管理中，也開始越來越多的應(yīng)用GIS技術(shù)，以便更好的開展環(huán)境管理工作。
2我國環(huán)境監(jiān)測發(fā)展現(xiàn)狀
在環(huán)保工作中，非常重要的一個方面就是環(huán)境監(jiān)測，監(jiān)測對象包括諸多方面，如環(huán)境大氣、水質(zhì)、土壤、固體廢物等。從上個世紀六十年代，發(fā)達國家開始對GIS技術(shù)大力研究和開發(fā)；在上個世紀七十年代，工業(yè)發(fā)達國家開始將各種環(huán)境信息系統(tǒng)構(gòu)建于環(huán)境監(jiān)測、規(guī)劃決策、環(huán)境預(yù)測和評價等諸多個領(lǐng)域。我國在八十年代，開始大力發(fā)展GIS技術(shù)，在不斷努力下，已經(jīng)對研究性的資源與環(huán)境管理信息系統(tǒng)進行了構(gòu)建。在這些全國性的信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上，也開始將城市信息系統(tǒng)構(gòu)建于大中城市。
3GIS在我國環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用
一是GIS在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用的主要方面：因為GIS本身的技術(shù)優(yōu)勢，環(huán)境監(jiān)測本身的需求，開始在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中應(yīng)用GIS技術(shù)。GIS在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中可以發(fā)揮重大作用，主要是因為其具有諸多的功能，如空間數(shù)據(jù)庫、制圖表達能力以及綜合分析功能等；具體來講，主要應(yīng)用在這些方面：首先是環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理分析，通過環(huán)境監(jiān)測，主要是將環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢給準確及時的反映出來，以便更好的開展環(huán)境管理、污染源控制以及環(huán)境規(guī)劃等工作。GIS系統(tǒng)，可以有效的采集、存儲和管理分析整個或者部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)，可視化表達也可以得到實現(xiàn)，可以有效加工處理已有空間和屬性信息，以便將正確的結(jié)論給得出來。其次是環(huán)境數(shù)值預(yù)報模型，在環(huán)境監(jiān)測方面，大部分數(shù)值預(yù)報模型都是空間模型，因為受到了多因子的綜合作用，就增加了環(huán)境要素空間變異的數(shù)值分析難度。GIS模型則可以將每一個變量的空間插值分析給提供出來，借助于樣點數(shù)值，來對整個區(qū)域環(huán)境變量的數(shù)值分布進行預(yù)測。再次是環(huán)境監(jiān)測信息管理，本系統(tǒng)被簡稱為EMMIS，借助于本系統(tǒng)，可以將環(huán)境監(jiān)測、管理以及各種決策工作給科學(xué)開展下去。通過應(yīng)用GIS技術(shù)，在較大程度上對EMMIS監(jiān)測基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理和收集方式進行了完善，環(huán)境管理效率也得到了顯著提高。然后是環(huán)境地理信息系統(tǒng)的構(gòu)建，在日常工作中，環(huán)保部門需要對較多較為復(fù)雜的環(huán)境信息進行采集和處理，超過百分之八十的環(huán)境信息都直接相關(guān)于空間位置，借助于GIS技術(shù)，可以對各種環(huán)境空間數(shù)據(jù)庫進行構(gòu)建，GIS結(jié)合了地理位置和環(huán)境信息，綜合分析，以便有效輸入、查詢和分析、輸出空間數(shù)據(jù)，管理的可視化也得到了實現(xiàn)。二是GIS在環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用中的主要領(lǐng)域：首先是GIS在森林草場環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，我國如今在監(jiān)測森林等生態(tài)環(huán)境中，已經(jīng)開始應(yīng)用GIS技術(shù)，在2000年，有專家開展了四川省閩江中上游生態(tài)環(huán)境遙感綜合調(diào)查與評價的課題，本課題將諸多的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)給應(yīng)用過來，其中非常重要的一種手段就是GIS技術(shù)，在較短時期內(nèi)，將本區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀以及變化趨勢給查明了出來，對于過去傳統(tǒng)調(diào)查監(jiān)測方法的缺陷進行了克服，如需要較大的資金開支、沒有較高的解譯精度等，可以促使生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價工作給更加順利的開展起來。其次是GIS在水源濕地環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，具體來講，濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測包括諸多的對象，如大氣環(huán)境、生物、土壤、水體等，可以促使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)管理工作更好的開展。在科學(xué)管理濕地生態(tài)系統(tǒng)的過程中，GIS濕地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與管理信息系統(tǒng)可以發(fā)揮重大的作用，如遙感分類濕地、遙感估測濕地植被生物量以及評價濕地等。然后是GIS在海洋環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，本文以某示范區(qū)為例，借助于相關(guān)的技術(shù)，將海灣陸源污染物總量控制信息系統(tǒng)構(gòu)建于GIS軟件平臺中。借助于本系統(tǒng)，我們可以有效監(jiān)測和分析海灣沿岸各類工業(yè)及生活污染物排放情況等，還可以管理各類海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建底質(zhì)狀況評價模型等，促使海洋環(huán)境評價工作的可視化得到實現(xiàn)，集成了海灣水動力模型、污染物漂移擴散模型以及地理信息系統(tǒng)等，并且在地理信息系統(tǒng)中同化了結(jié)果，以便有機結(jié)合其他信息，從而對海洋資源受到污染擴散的影響進行分析。總之，本系統(tǒng)的應(yīng)用，可以更加有效的開展海洋環(huán)境保護工作。最后是GIS在城市環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，在經(jīng)濟建設(shè)飛速發(fā)展的過程中，在一些對空間數(shù)據(jù)分析查詢有著較高要求的領(lǐng)域內(nèi)，也開始廣泛應(yīng)用GIS技術(shù)，如城市規(guī)劃管理、城市環(huán)境監(jiān)測等，實踐表明，經(jīng)濟效益和社會效益較為顯著。我們以水資源環(huán)境監(jiān)測為例，在工業(yè)發(fā)展過程中，在較大程度上污染到了水資源，那么就需要大力監(jiān)測和管理水資源。在水資源數(shù)據(jù)的監(jiān)測管理中，應(yīng)用GIS技術(shù)，主要是管理分析水質(zhì)數(shù)據(jù)、供水部門數(shù)據(jù)以及遙感數(shù)據(jù)等。上海市在上個世紀八十年代就開始應(yīng)用GIS技術(shù)，對黃浦江流域水環(huán)境地理信息系統(tǒng)進行了構(gòu)建，動態(tài)監(jiān)測顯示功能是系統(tǒng)具備的，可以快速預(yù)測分析和預(yù)報水質(zhì)。
4結(jié)語
1環(huán)境監(jiān)測實驗室污染物種類
1.1廢氣實驗室產(chǎn)生的廢氣主要為試劑和檢測樣品在處理、分析過程產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)以及標氣、載氣等，泄露或者標定過程中釋放的主要污染物有酸霧、標氣，泄露污染物有硫化氫、二氧化硫、一氧化碳等，有機溶劑有四氯化碳、三氯甲烷、二硫化碳、苯、乙腈、甲醇等，標液揮發(fā)污染物有汞蒸氣、苯系物、揮發(fā)性有機物等，以及實驗分析樣品分解產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)。以上物質(zhì)均可引起呼吸道疾病或者刺激眼睛引起血液和神經(jīng)系統(tǒng)損壞，按規(guī)定通常實驗室中直接產(chǎn)生有毒有害氣體的實驗均在通風(fēng)櫥柜中進行，但仍會不可避免地擴散到實驗室環(huán)境中對實驗室人員造成直接傷害。同時外排環(huán)境也會對環(huán)境空氣造成污染。
1.2廢液實驗室產(chǎn)生的廢液污染物種類多、成分復(fù)雜，主要有以下幾種形式：①實驗分析剩余樣品。實驗室采集的樣品多為工廠、企事業(yè)單位等排放的廢水以及部分環(huán)境水質(zhì)樣品，且根據(jù)采樣規(guī)范和實際樣品分析的需要采集的樣品遠遠多于分析需要，工業(yè)廢水成分復(fù)雜、有些樣品根本沒有進行處理，分析剩余水樣產(chǎn)生量大；②分析過程中產(chǎn)生的溶液。樣品分析是一個系統(tǒng)的過程，其中主要有實驗藥品的配置，樣品的前處理、樣品的分析測定等環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)均有廢物產(chǎn)生。產(chǎn)生的廢液主要有廢酸堿溶液、滴定或者顯色產(chǎn)生的廢液、萃取產(chǎn)生的廢液、含重金屬廢液、有機溶劑廢液、酚類氰化物等。這些廢液毒性較大，產(chǎn)生量小且分散對人體危害最大；③洗滌廢液。實驗分析需要不同的洗滌方式對容器或者器皿進行洗滌，這個過程產(chǎn)生大量的洗滌廢液，主要有廢酸溶液如硫酸、鹽酸、鉻酸等，以及大量的沖洗廢水；④生物類廢液。主要為分析細菌總數(shù)、大腸菌群數(shù)等使用的培養(yǎng)基和培養(yǎng)液等微生物分析廢液；⑤過期試劑和標液。實驗室不可避免的會有部分過期試劑和過期標液等，廢液濃度大，時間周期長。
1.3固體廢物實驗室產(chǎn)生的固體物主要有微生物培養(yǎng)基、破損的實驗用品如玻璃器皿、殘留或失效的化學(xué)試劑、部分固體樣品的分析剩余樣品。這些固廢成分復(fù)雜、處理稍有不慎，很容易導(dǎo)致嚴重的污染事故。
2環(huán)境監(jiān)測實驗室污染物現(xiàn)狀
2.1排放強度小、排放數(shù)量少環(huán)境監(jiān)測雖然天天都在進行實驗操作，但樣品分析所用試劑量較少，且部分實驗并不是連續(xù)進行，污染物排放為間斷排放，排放瞬時濃度高，但平均下來排放強度小，排放數(shù)量少。
2.2污染物種類多、污染物危害大通過分析，環(huán)境監(jiān)測實驗室污染物主要有廢氣、廢液、固廢等污染物，污染物種類主要是有機污染物、重金屬類污染物、酸堿等腐蝕性污染物、微生物類廢物以及部分刺激性氣體等，污染物種類繁多，且這些污染物均具有較強的毒性，對人體及環(huán)境危害較大。
2.3污染物收集困難、污染物治理少環(huán)境監(jiān)測實驗室分析項目較多，污染物產(chǎn)生較為分散，且產(chǎn)生量不均勻、產(chǎn)生量少，不易進行收集。同時由于實驗室內(nèi)環(huán)境污染長期未得到足夠重視，污染物收集、治理基本上還未進行有效的治理。盡管實驗室廣泛開展標準化建設(shè)，但主要是從監(jiān)測能力和質(zhì)量管理等方面著手，較少有實驗室對環(huán)境污染管理方面進行規(guī)范化要求，致使環(huán)境監(jiān)測實驗室污染物收集、處理等設(shè)施建設(shè)滯后、污染物治理措施較少。
3環(huán)境監(jiān)測實驗管理措施
3.1提高思想認識、貫徹環(huán)保理念加強環(huán)境監(jiān)測人員的環(huán)保宣傳、提高監(jiān)測分析人員的環(huán)保意識。在實驗分析過程中減少不必要的試劑、樣品的浪費，對實驗分析認真負責，降低重復(fù)實驗率。建立綠色分析，降低污染物產(chǎn)生量。
3.2源頭控制、改進分析方法減少實驗室污染物產(chǎn)生量，必須從源頭抓起。在滿足實驗分析的要求下，盡量減少樣品采集量，分析時選用取樣量少、試劑消耗量少、試劑毒性小、污染物產(chǎn)生量少的分析測定方法。如COD測定采用快速消解分光光度法替代原來的重鉻酸鉀法，采用ICP或者ICP-MS分析重金屬不僅一次分析多種物質(zhì)而且相比光度法測定重金屬試劑消耗量大大降低，采用離子色譜法測定多種陰陽離子代替光度法、滴定法，采用密閉的固相萃取法或者密閉液相萃取法進行有機污染物分析不僅減少揮發(fā)性有機溶劑的揮發(fā)同時也降低了操作人員的接觸時間。
3.3綠色調(diào)度、重復(fù)使用對于部分存儲時間短、試劑消耗量小的試劑，有計劃、有安排地分批次購買，做到不大量存儲，量入為出的管理。同時各種標液、標氣、試劑進行統(tǒng)一管理，減少標液、標氣、試劑的廢棄量。對于有機廢液單獨收集可進行必要的提純處理，進行試劑回收使用。
3.4分類收集、專門處置對于實驗室分析產(chǎn)生的各種污染物進行分類收集，如產(chǎn)生的廢酸堿溶液進行單獨儲存，然后中和進行再次收集；含重金屬的廢液進行收集、有機廢試劑進行密閉收集；各種固廢均進行統(tǒng)一收集，收集后的各種廢物送交危廢處理處置中心進行統(tǒng)一處置。
1多參數(shù)腐蝕環(huán)境的傳感方法研究
飛機結(jié)構(gòu)腐蝕的成因是多方面的，溫濕度是最關(guān)鍵的因素，其他如結(jié)構(gòu)表面的濕潤狀況、氯化物的污染也是航空金屬腐蝕的重要原因。鹽霧是一種常見的飛機腐蝕成因，在鹽霧這種氯離子濃度較高的場合，氯化物會沉降在飛機外表面或隨冷凝水滯留在內(nèi)部，易形成電解質(zhì)溶液而加速結(jié)構(gòu)腐蝕［8—9］。因此，選取溫度、相對濕度、濕潤時間和氯離子濃度等4個參數(shù)對其進行長期監(jiān)測，分別依靠溫濕度傳感器、濕潤時間傳感器和電化學(xué)傳感器來完成。其中溫濕度傳感器已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，可以直接選擇商用傳感器，而后兩種傳感器并沒有符合應(yīng)用要求的在售。因此文中對相對應(yīng)的濕潤時間傳感器與電化學(xué)傳感器的研發(fā)進行了探討。
1．1溫濕度的測量
文中選擇了Sensirion公司生產(chǎn)的SHT15貼片封裝的溫濕度一體化傳感器，如圖1a所示。該傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一塊微型電路板上，輸出完全標定的數(shù)字信號，使用方便。SHT15溫濕度傳感器有著較高的測量精度和分辨率，測溫范圍為－40～123．8℃，相對濕度為0～100%，能滿足飛機環(huán)境監(jiān)測的需求。除此之外，該傳感器體積小、功耗低，測量狀態(tài)時的功耗僅為3mW，這些都為機載應(yīng)用提供了便利條件。
1．2氯離子濃度的測量
目前常見的氯離子測定方法有摩爾法、分光光度法、濁度法、離子色譜法等，但是這些測定儀器在質(zhì)量、功耗、操作方法等方面不能滿足飛機安裝測試的要求。因此文中研制了電化學(xué)傳感器來監(jiān)測氯離子濃度。文中設(shè)計的電化學(xué)傳感器為雙電極柵狀結(jié)構(gòu)，當傳感器暴露在潮濕的大氣中或處于有積水的地方，其表面會凝結(jié)一層水膜。這層水膜溶解了鹽類和其他雜質(zhì)，形成了一定氯離子濃度的電解質(zhì)溶液，給電化學(xué)腐蝕提供了條件。該傳感器的測量原理類似于線性極化技術(shù):首先等待電極的自腐蝕電位穩(wěn)定，電極反應(yīng)處于平衡狀態(tài);之后對電極外加微小電壓進行極化，則正向和逆向的反應(yīng)速度不相等，電流隨之發(fā)生變化。工作時對傳感器的電極施加微小電壓，實時監(jiān)測輸出電流。這種方法本用來測算金屬的腐蝕速率，但得到的數(shù)據(jù)也與腐蝕環(huán)境的相關(guān)參數(shù)有關(guān)聯(lián)［10—11］。由于氯離子對電化學(xué)腐蝕有推動作用，文中利用制成的傳感器去監(jiān)測溶液中氯離子的濃度。發(fā)現(xiàn)氯離子濃度越高，輸出電流就會越大，通過監(jiān)測電流的變化即可獲取氯離子濃度的變化情況。傳統(tǒng)的線性極化測量裝置都是三電極系統(tǒng)，由工作電極、參比電極和輔助電極組成。其中工作電極和參比電極的電極過程是一樣的，它們的腐蝕電位相近，加之極化時間很短，因此可以采用相同的材質(zhì)制成這兩個電極;輔助電極僅供極化時完成通電回路使用，也可采用同樣的材質(zhì)制成［12］。在設(shè)計中，傳感器采用一寬一窄兩電極代替了常見的三電極，選取較寬的電極同時充當參比電極和輔助電極，較窄的電極作為工作電極。這樣的結(jié)構(gòu)便于制作，且易小型化，能實現(xiàn)對被測量對象變化趨勢的監(jiān)測［10，13—14］。文中關(guān)注的飛機蒙皮等通常采用LY12硬鋁材料，為了更好地呈現(xiàn)飛機的腐蝕狀況，傳感器的電極采用與其相同的材料。在非金屬支撐材料方面，為了保證其可靠、輕質(zhì)，同時具備耐腐蝕的特性，選擇環(huán)氧樹脂板作為傳感器的底板。根據(jù)WilsonA等的研究［13］，傳感器雙電極之間的間距越小，傳感器的靈敏度就越高。傳統(tǒng)工藝如銑削和激光切割等，制作時只能達到幾百微米的精度，因此在設(shè)計中選擇了正膠Lift-Off工藝制作該柵狀傳感器。通過真空蒸鍍在環(huán)氧樹脂襯底上牢固地鍍一層硬鋁的薄膜，由事先加工好的掩膜板結(jié)合光刻技術(shù)將柵狀電極的圖案刻在薄膜上。制成的兩個電極一個寬450μm，另一個寬150μm，電極之間間距只有20μm。制成的傳感器靈敏度高、尺寸小(20mm×9．3mm)，材質(zhì)與被監(jiān)測對象相同，適合應(yīng)用要求。傳感器實物如圖1b所示。
1．3濕潤時間的測量
腐蝕環(huán)境研究中的濕潤時間(TimeOfWetness，TOW)是指金屬暴露在空氣中表面持續(xù)濕潤的時間，是導(dǎo)致金屬在大氣中發(fā)生腐蝕的一個重要因素。當前對于濕潤時間的測量大多是通過綜合氣象站提供的氣象數(shù)據(jù)(相對濕度、降雨量等)統(tǒng)計得到的［15—16］，而實際航空金屬表面的濕潤狀態(tài)成因復(fù)雜，需要設(shè)計專門的傳感器進行測量。常用的濕潤時間傳感器是基于電偶腐蝕的原理，傳感器表面濕潤時，異金屬電極浸沒在電解質(zhì)溶液中，伽伐尼電池被激活，輸出一定的電壓。該傳感器經(jīng)過Sereda［17］，Tomashov［18］等人的不斷發(fā)展，已在大氣腐蝕監(jiān)測中較為常用。該類傳感器存在著電極材料易消耗，使用壽命不長，且電偶腐蝕會改變?nèi)芤撼煞侄绊憸y量結(jié)果的缺點。綜合考慮到機載使用的需求，文中基于電阻式的原理設(shè)計制作了一種小尺寸的濕潤時間傳感器。電阻式濕潤時間傳感器的主體部分為同種金屬制成的交叉指狀電極，如圖1c所示。當空氣干燥時，電極之間相互絕緣，傳感器的輸出電阻無窮大;若空氣濕度增大至表面凝結(jié)液滴，或有降雨、降雪、結(jié)露等現(xiàn)象發(fā)生，電極將被短路，輸出電阻大大降低。使用前設(shè)置一個臨界電阻值，當輸出電阻低于這一界限則認為表面已經(jīng)濕潤，連續(xù)監(jiān)測輸出數(shù)據(jù)即可記錄下傳感器表面的濕潤時間。該傳感器的敏感元件為相同材質(zhì)的雙電極，以往的制作方法是將材料加工成絲狀，平行纏繞在絕緣體上，構(gòu)成檢測極。這種方法制作復(fù)雜，復(fù)現(xiàn)性不好，且對于電極寬度和電極間距的大小都難以精確控制。文中使用標準PCB制造技術(shù)，按照事先設(shè)計繪制好的圖形，在覆銅基板上蝕刻出2個等寬的300μm的銅電極，使電極呈交叉指狀分布，相互絕緣且相互穿插。該傳感器的工作原理決定了電極間距越小，靈敏度越高，所以應(yīng)用中的電極間距為PCB技術(shù)最精細的80μm，即使表面上附著的微小液滴也能被感知到。此外，該傳感器需要長期暴露在外部環(huán)境中，而銅電極在空氣中會很快被腐蝕損壞，因此在電極上再覆蓋一層金進行保護。濕潤時間傳感器的整體尺寸為22mm×20mm，體積小、壽命長、制作成本低，且電阻式的原理決定了其測量電路也較簡單，很適合機載使用。
2多參數(shù)飛機腐蝕環(huán)境監(jiān)測節(jié)點的設(shè)計與實現(xiàn)
2．1多參數(shù)飛機腐蝕環(huán)境監(jiān)測節(jié)點的構(gòu)架
考慮機載監(jiān)測的特點，為實現(xiàn)輕量化和小型化，研制了用于多腐蝕環(huán)境參數(shù)監(jiān)測的小型化監(jiān)測節(jié)點。飛機PHM系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)腐蝕環(huán)境的監(jiān)測是個長期的過程，因此節(jié)點需要能夠獨立、長時間的工作。節(jié)點設(shè)計時主要考慮了小尺寸、低功耗、獨立的電源供給、數(shù)據(jù)處理與本地存儲能力、用戶應(yīng)答下載等要求。節(jié)點的整體構(gòu)架設(shè)計如圖2所示，分為測量模塊與主控模塊等2部分。其中主控模塊以TI公司超低功耗的16位混合信號處理器MSP430F169為核心，片內(nèi)集成有多個DAC，ADC和串口通訊模塊，資源豐富，符合設(shè)計需求。通過該芯片可實現(xiàn)對傳感測量、數(shù)據(jù)采集與處理、存儲等的控制。測量模塊則包括了傳感器及其測量電路。圖2監(jiān)測節(jié)點構(gòu)架Fig．
2．2硬件設(shè)計與實現(xiàn)
按照基本構(gòu)架對節(jié)點的硬件按模塊進行設(shè)計，制成的實物如圖3所示。對環(huán)境的監(jiān)測需要傳感器與被測環(huán)境直接接觸，為此，節(jié)點設(shè)計為上下2層。上層是測量模塊，其中傳感器暴露在外，而電路可以后期通過封裝外殼加以保護;下層為主控模塊，實現(xiàn)對3種傳感器的控制管理。整個節(jié)點體積小(70mm×50mm×20mm)，適合在飛機的狹窄空間使用。圖3監(jiān)測節(jié)點實物Fig．3Photoofthemonitoringnode測量模塊主要是3種傳感器以及相應(yīng)的測量電路。其中SHT15傳感器的接口電路為一種類IIC的數(shù)字串行接口，對該傳感器的測量控制由MSP430來實現(xiàn)。芯片和傳感器的數(shù)據(jù)線、時鐘線相互連接，按照傳感器給定的通訊協(xié)議，通過發(fā)送指令建立通訊，完成對溫濕度的實時測量。濕潤時間傳感器和電化學(xué)傳感器的測量方式都屬于被動式測量，其測量過程都由外部激勵主動觸發(fā)來實現(xiàn)。濕潤時間的測量如圖4a所示，對傳感器施加激勵電壓VTS，通過分壓電路將傳感器電阻轉(zhuǎn)化為電壓，再放大和濾波后得到輸出電壓VTO。電化學(xué)傳感器的測量電路與濕潤時間相似，不同的是通過測量其極間電流而非電阻來實現(xiàn)，如圖4b所示。待自腐蝕電位穩(wěn)定后對電化學(xué)傳感器施加激勵電壓VES，兩級間產(chǎn)生一定的電流，極間電流再由轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓，放大和濾波處理后得到輸出電壓VEO。由于過大的激勵電壓容易引發(fā)進一步的電化學(xué)腐蝕，所以對這兩種傳感器的激勵都必須很小，節(jié)點選取的是20mV。隨之而來的輸出信號也都較微弱，極易受到噪聲的干擾，因此它們的測量電路設(shè)計特別注重了對微小信號的去噪和放大。一是通過合理的接地設(shè)計，防止因為電位不平衡引入誤差;二是采用低偏置的運算放大器OPA602對輸出信號進行濾波和放大;另外，傳感器和電路的偏置采用軟件補償來消除。主控模塊除了控制測量模塊完成工作外，還可將測量數(shù)據(jù)存儲在MSP430的ROM以及FlashROM里，解決了節(jié)點的數(shù)據(jù)存儲問題。此外，主控模塊還設(shè)計了串口通訊功能，設(shè)計以RS232通訊協(xié)議進行節(jié)點與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，片內(nèi)存儲的測量數(shù)據(jù)可通過串口通訊讀出。整個節(jié)點由9V蓄電池供電，利用精度為1%的AMS1117轉(zhuǎn)換成MSP430所需的工作電壓(3．3V)，供電電路設(shè)計有電解電容、磁珠等器件進行濾波和去噪。耗能方面，該應(yīng)用中傳感器監(jiān)測的環(huán)境參數(shù)是變化極為緩慢的物理量，并不需要頻繁的測量。再加上MSP430F169的功耗管理極具優(yōu)勢，可以通過關(guān)閉不同的晶振迫使核心操作系統(tǒng)進入休眠狀態(tài)，減少不必要的能耗。這些特點使得節(jié)點的使用壽命得到了保證。
2．3飛機腐蝕環(huán)境監(jiān)測實現(xiàn)方法
在飛機多個部位分布安裝該節(jié)點，連續(xù)采集環(huán)境參數(shù)，信號調(diào)理后存儲在本地，全面監(jiān)測腐蝕環(huán)境。使用時還可將分布在各處的節(jié)點看成是傳感器結(jié)點，只需添加網(wǎng)絡(luò)適配器就可構(gòu)成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)整個系統(tǒng)之間的通訊，如圖5所示。不同位置的傳感器結(jié)點將本地數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)絡(luò)適配器，網(wǎng)絡(luò)適配器綜合管理各傳感器結(jié)點，并在適當?shù)臅r機將數(shù)據(jù)上傳到客戶端進行存儲分析。圖5飛機腐蝕環(huán)境監(jiān)測Fig．
3節(jié)點測試實驗
3．1溫濕度傳感器測試對溫濕度傳感器的驗證實驗
在ACS-CH250型溫濕度箱內(nèi)進行。設(shè)置箱內(nèi)的起始溫度為5℃、濕度為5%，設(shè)定程序以步長5依次遞增溫濕度，每個值到達后保持1h，確保箱內(nèi)溫濕度值的穩(wěn)定。通過節(jié)點控制SHT15每5min采集1次數(shù)據(jù)，測量30min后求其平均。計算每個測量點的測量結(jié)果與設(shè)定值的相對誤差，得到溫度測量的平均誤差為±0．7%，最大誤差為1．2%;濕度的平均誤差為±0．9%，最大誤差為1．9%。表明節(jié)點對溫濕度的測量與傳感器數(shù)據(jù)相符，測量精度較高。
3．2電化學(xué)傳感器測試
為了驗證電化學(xué)傳感器對不同氯離子濃度的響應(yīng)，分別選擇蒸餾水、質(zhì)量分數(shù)為3%和5%的NaCl溶液作為反應(yīng)溶液，測量電化學(xué)傳感器在其中產(chǎn)生的極化電流的大小。將等量的3種溶液倒入3支燒杯，3片電化學(xué)傳感器分別置于其中。等待一段時間至自腐蝕電位穩(wěn)定后，依次通過節(jié)點對傳感器施加激勵電壓，記錄傳感器對各自浸沒溶液的輸出，實驗結(jié)果如圖6所示。該實驗表明，3種溶液對應(yīng)的傳感器輸出有較大區(qū)別，驗證了節(jié)點中的電化學(xué)傳感器對不同氯離子濃度的敏感性，可用于氯離子的監(jiān)測。實際腐蝕大氣中的氯離子濃度是很低的，達不到上述實驗中的條件。為了驗證該傳感器的實際應(yīng)用價值，通過對不同低濃度的NaCl溶液進行測試，得到目前該傳感器可以甄別到的最低氯離子質(zhì)量分數(shù)為0．5%。
3．3濕潤時間傳感器測試
取1組濕潤時間傳感器，置于溫濕度箱內(nèi)，控制箱內(nèi)溫度為25℃，調(diào)節(jié)濕度依次增大，通過節(jié)點測量傳感器在60%，70%，80%，90%濕度條件下的輸出電阻。按照前述的工作原理，隨著箱內(nèi)空氣的相對濕度越來越高，輸出電阻應(yīng)該相應(yīng)地減小，實際測出數(shù)據(jù)取其平均后見表1。該實驗表明濕潤時間傳感器對表面的濕潤情況敏感，可用于濕潤時間的測量。表1濕潤時間傳感器電阻值Table1ResistanceoftheTOWsensor溫度/℃相對濕度/%電阻/MΩ1560708090∞49229．2以上在實驗室中驗證了監(jiān)測節(jié)點的有效性，但實際的腐蝕環(huán)境更為復(fù)雜，對傳感器的應(yīng)用也提出了更高的要求。例如，當電化學(xué)傳感器只是暴露在潮濕大氣中，而非降雨降雪等極端情況時，其表面很難形成連續(xù)的液膜，難以滿足電化學(xué)測量的條件，但該傳感器仍適用于離線取樣的氯離子測量。因為在實際應(yīng)用時，飛機結(jié)構(gòu)的焊縫、對接結(jié)構(gòu)部位等處容易產(chǎn)生積水，當空氣中的氯離子沉降在其中，形成的電解質(zhì)溶液可作為電化學(xué)的反應(yīng)溶液，電化學(xué)傳感器可用于該場合的測量。對大氣中的氯離子濃度的監(jiān)測有待進一步改進電化學(xué)傳感器的設(shè)計。
4結(jié)語
環(huán)境監(jiān)測儀器大多為高精密儀器，儀器的使用對儀器的放置和使用環(huán)境均有一定要求。大型精密儀器在條件滿足的情況下，最好一室一類儀器，安裝好除濕機、空調(diào)等設(shè)施。儀器的電源應(yīng)與照明用電分開，電源線單獨接地處理，以減少電磁干擾對測定的影響。儀器使用前后均要檢查所用的水、電、氣等是否符合要求，建立每臺儀器的使用記錄和維修保養(yǎng)記錄，記錄下儀器的使用情況、維修保養(yǎng)等信息?，F(xiàn)場監(jiān)測儀器在使用前一定注意現(xiàn)場監(jiān)測環(huán)境，儀器使用前要校驗，使用后要及時做好儀器的保養(yǎng)。對于影響到檢測結(jié)果的維修，維修完成后要重新對儀器進行檢定，合格后才能投入使用。在可能的前提下應(yīng)對以往監(jiān)測數(shù)據(jù)進行溯源，確保儀器的精度性、準確性和可靠性。根據(jù)每臺儀器的編號，用不同彩色標識儀器狀態(tài)，表明屬于在用、檢修、停用、禁用等狀態(tài)，儀器檢定后粘貼上檢定標簽。對大型分析儀器應(yīng)對所測的物質(zhì)定期進行檢測限的測定，以保證監(jiān)測儀器的靈敏性、精密性和穩(wěn)定性，從而保證環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。
2儀器的期間核查
儀器設(shè)備的期間核查是實驗室認可和計量認證要求的質(zhì)量管理的一種方式，環(huán)境監(jiān)測儀器應(yīng)該結(jié)合儀器的特點適時地開展期間核查。對日常不夠穩(wěn)定、易漂移、易老化且使用頻繁的檢測設(shè)備，經(jīng)常攜帶到現(xiàn)場檢測的儀器設(shè)備，以及其他對檢測結(jié)果有重要影響的環(huán)境監(jiān)測儀器應(yīng)進行儀器期間核查。核查時盡可能考慮實際具備的條件和成本等因素，將電子天平、酸度計、電導(dǎo)儀、多功能聲級計、智能煙塵采樣器和綜合采樣器納入儀器期間核查，編制其期間核查規(guī)程，年初編制其期間核查計劃，保證儀器在一個檢定周期中間進行核查。核查不是校準，不需按其檢定證書逐項進行核查。對于電子天平使用定值砝碼進行核查，酸度計和電導(dǎo)儀使用標準溶液進行核查，多功能聲級計以日常監(jiān)測每次進行監(jiān)測的校準前后值作為核查，智能煙塵采樣器定期使用氧氣、二氧化硫和二氧化氮標準氣進行核查，綜合采樣器則是對流量和計時準確性進行核查。建立核查記錄，記錄下測定環(huán)境條件、測定原始記錄以及核查結(jié)論。當監(jiān)測儀器使用環(huán)境條件發(fā)生重大變化、懷疑儀器監(jiān)測結(jié)果等情況時，都應(yīng)適時開展監(jiān)測儀器的期間核查工作。當核查情況異常時，應(yīng)進行復(fù)查，查找原因，針對性地開展工作。
3儀器操作人員培訓(xùn)
按年初培訓(xùn)計劃開展培訓(xùn)學(xué)習(xí)工作，特別是對監(jiān)測儀器操作人員更應(yīng)進行針對性的培訓(xùn)工作。監(jiān)測儀器操作人員的培訓(xùn)對于儀器的正常運行和使用有著至關(guān)重要，培訓(xùn)應(yīng)分步進行。在儀器購買前，要結(jié)合儀器特點和型號針對性的了解儀器的性能和簡單操作、保養(yǎng)知識;儀器安裝調(diào)試時，全程參與廠家技術(shù)人員對儀器的安裝調(diào)試，熟練掌握儀器設(shè)備的性能、操作程序和保養(yǎng)維護程序。通過培訓(xùn)，監(jiān)測儀器操作人員達到獨立操作和保養(yǎng)監(jiān)測儀器的目的。結(jié)合實際工作需要，加強儀器操作訓(xùn)練，隨時記錄分析操作中遇到的技術(shù)難題，及時咨詢專家解決技術(shù)難題。在使用儀器有一定經(jīng)驗后，可以適時聯(lián)系廠家進行集中培訓(xùn)或參加學(xué)技交流會，解決監(jiān)測儀器使用過程中的技術(shù)疑難問題，提高儀器分析人員的技術(shù)能力。
4結(jié)語
目前，我國已制定各類國家環(huán)境標準410項，覆蓋了大氣、水質(zhì)、土壤、噪聲、輻射、固體廢物、農(nóng)藥等領(lǐng)域。已開展了環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、環(huán)境質(zhì)量周報、日報、預(yù)報監(jiān)測;污染源監(jiān)測、污染事故應(yīng)急監(jiān)測、污染物總量控制監(jiān)測、污染源解析監(jiān)測，環(huán)境污染治理工程效果監(jiān)測等等。需監(jiān)測的污染因子達百余種。隨著我國工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級的發(fā)展，面向“高能耗、高物耗、高污染”的監(jiān)測和專用優(yōu)化系統(tǒng)將有較大的市場需求。為了滿足實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)能減排的要求，鋼鐵、石化、電力、有色金屬等企業(yè)在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和安全監(jiān)測系統(tǒng)的需求進一步增加。而最重要的分析儀器領(lǐng)域，尤其是高端環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)領(lǐng)域，不僅僅涉及傳統(tǒng)的光學(xué)、電化學(xué)、色譜、質(zhì)譜類分析技術(shù)，還涉及精密機械、電子學(xué)、計算機技術(shù)、自動化、人工智能等多種核心技術(shù)。這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了環(huán)境監(jiān)測儀器的測量技術(shù)不斷提高，應(yīng)用范圍和領(lǐng)域不斷擴大。隨著環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，儀器分析在環(huán)境監(jiān)測工作中起著決定性的作用，而環(huán)境監(jiān)測儀器管理水平的高低決定了環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，加強環(huán)境監(jiān)測儀器管理愈來愈成為環(huán)境監(jiān)測的基礎(chǔ)工作。只有管理好環(huán)境監(jiān)測儀器，才能充分發(fā)揮其重要作用，并確保環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。
