环境监测技术分析及发展趋势探讨

范思思　许同桃

摘 要：环境监测技术高低，及其应用效果对环境保护有着重大意义，应加强技术研究，保证监测的及时性、全面性和准确度。本文分析了目前几种常用的环境监测技术，然后对其未来发展趋势进行了探讨。

关键词：环境监测技术；发展趋势；信息化；自动化

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

0 引言

工业经济的迅速发展，促进了现代社会物质生活水平的提升，同时也对环境造成了严重破坏，给人类发展埋下了危机。如今，环境保护备受关注，成了时代主题，要想采取有效的保护措施，必须实时对环境现状进行精确监测，收集样品，进行数据分析，根据分析结果才能了解环境污染的原因、危害程度等信息，进而采取相应的解决对策。目前，我国的环境监测体系已经初步形成，过去几十年间，也取得了不少成绩，但随着各种新污染物的出现，对监测技术要求更高。针对当前监测技术中存在的不足，还应进一步完善。

1 环境监测技术及其应用

1.1 3s监测技术

现代科学的一项重要成就就是3S技术的发明，即地理信息系统、全球定位系统和遥感技术的完美结合。三种技术其实都有其独立的领域，但也存在有相同之处，在网络通信技术的联结下，形成了一项应用广泛、功能多样的综合技术。该技术在水资源调查和水环境监测中应用较多，例如流域水纹模拟、生态耗水分析、现代农业灌溉、生态环境变迁等。在水环境监测中，可实时对水域的分布和变化进行监测，另外对水质浑浊度、PH值都能做出准确的监测。

同时，湿地也是环境保护的重要组成部分，而3S技术同样适用于湿地监测。利用遥感技术和全球定位技术可以准确地把握所监测领域内的湿地的动态变化。地理信息系统具有强大的空间分析能力，且能够对数据进行快速处理，如此保障了信息的更新速度。此外，3S技术在森林、草地等领域监测中也发挥着重要作用。

1.2 信息监测技术

在当前信息化时代，计算机技术和网络通讯技术在社会各个角落都有着广泛应用，环境监测领域同样如此。环境属于一个很大的范围，人工监测工作量大，效率低，很多监测工作无法完成，需要依靠信息技术。比如使用无线传感器网络技术，其网络结构为层次型结构，最底层是传感器节点，即在监测领域内按照一定的方式进行节点布置，方便对环境变化的监控，及其他信息的收集。上部层次为传输网络，即节点在收集到环境有关信息后，需要通过网络途径传输至基站进行下一步传递。基站属于另一层次，即和网络相连的计算机，能够把收到的数据信息传送至数据处理中心，且为了能够存储大量信息并保证信息的及时性，基站通常建立有专属数据库，可以及时对数据进行更新。

PLC技术又叫可编程逻辑控制器，在现代环境监测中发挥着重要作用。该装置结合了计算机、通信网络和自动化多种技术，硬件配置优越，具有滤波、屏蔽等功能，可以有效防止外部干扰，即便在恶劣天气以及环境较差的地方也能应用。同时，该装置结构设计非常全面，具有良好的防尘、防潮效果，且还耐高温、抗震，适用于对水质、河水水位的远程监测。

1.3 生物监测技术

生物技术的应用标志着现代科学有了很大突破，现代生物技术具有极强的综合性，以微生物学、分子生物学、遗传学、细胞生物学等为基础，同时又涉及化学、环境工程、计算机等领域，使得环境监测技术又有了很大进步。目前常用的生物技术有生物传感器、PCR技术、酶联免疫技术等。PCR技术操作简便，准确度高，运用原理跟生物体内的DNA复制很相似，属于体外合成特异性DNA片段的技术范畴，在试管内提供DNA体外复制所需要的原料即可，如寡核苷酸引物、DNA聚合酶等。利用DNA片段完成体外扩增，接着通过凝胶电泳等方法对被测物质做更进一步分析。该技术中的特异性，决定于人工合成的引物DNA序列，近些年来，与此技术有关的技术也有了很大突破，比如DNA直接测序、寡核苷酸探针杂交等，在研究生命环境科学具有重大意义。

生物大分子标记监测技术实用性强，且具有预警性，能够对相关的生态问题进行深入分析，对揭示生物和环境之间的关系有着很大帮助，在这些年的生态学研究中备受关注。

1.4 物理监测技术

物理监测技术应用较多，监测范围主要是光污染、噪声污染、电磁辐射污染等。利用物理手段测定污染物中所含物理因子的强度，可以判断其所占比重，并做出进一步分析。空气、水质、土壤大都会用到物理监测技术，尤其是温室气体、空气浓度等。

动态膜压法是常用的一种物理监测方法，主要用于水域微表层环境监测，能够对受污染水体进行比较科学的分析。该技术是利用热力学的原理，即在达到一定温度时，溶质的表面吸附量和溶液的表面张力、活度之间存在有密切联系，在行业内被称为Gibbs公式。此方法的优势在于无需对采集的污染水样做预处理，而且不会引起二次污染，应用过程中可发现，有机成膜分子的浓度和性质不同，所得的动态膜压图谱也存在着明显差异从中可分析出膜分子的内部结构、状态等有用信息。此外，动态膜压法操作起来相对简单，效率快，且具有较高的灵敏度，受外部环境影响较小，用于水域微表层监测，可确保监测的及时性和精确性。

1.5 化学监测技术

化学因素在环境污染成因中占着很大比例，所以经常也会用到化学监测技术，通过对化学因子浓度的测试，能够很快地辨别出污染成分。根据污染程度不同，所采取的化学监测方法也有所不同。比如面对程度较轻的一般污染，无需使用高尖端化学仪器，通过容量分析法、重量分析法等常规方法就能达到目的。容量分析即滴定分析，在测试水质酸碱度、硬度时较为适宜。先收集污染溶液到相应的化学器皿，然后调制试剂溶液，并滴入污染溶液中，当混合溶液按化学计量发生反应后，可从试剂的用量和浓度中得出被测物质含量。重量分析法则适宜用于水中悬浮物、空气污染颗粒等监测。

当污染物较为复杂时，常规方法难以起到效果，往往会选择仪器分析法。其具有很强的选择性，和极高的灵敏度，应用较多，常见的方法有色谱分析、电化学分析、光化学分析等。其中，色谱分析属于快速分离分析技术，被测物质在固定相中的吸附能力分配系数和在流动相中是存在差异的，利用这之间的差异，可以对污染物进行分离测定。又可分为液相色谱、气相色谱等，前者可用于监测水域酚类物质、微囊藻毒素等，后者则可用于监测甲醛、多环芳烃，以及土壤中农药成分。

电化学分析法适用于空气中的氰含量、水体中的氟含量测定，具体方法有微库仑分析法、溶出伏安法等。光化学法同样也有着广泛应用，包括分光光度法、原子吸收光谱法、X射线荧光光谱法等。其中分光光度法适用于降雨中的氯化物、硫酸盐、硝酸盐，以及水体中的氮磷含量的测定，其原理在于污染物对光具有选择吸收功能，在此基础上便可测出污染物的组分。原子吸收光谱法受外界影响较小，且具有较高的灵敏度，对大部分有害元素都能进行监测。

2 环境检测技术发展趋势

如今，环境保护越来越受重视，加上现代科技的发展和推动，许多新的监测技术也开始出现。根据目前存在的问题来看，包括监测能力不强、监测结果难以全面客观地反映环境现状等。所以，在今后需要进一步完善监测信息化技术，目前在线监测已取得一定成绩，但与发达国家相比，还有一段距离。如何提高技术监测效率， 保障各个省市之间对于信息进行数据互通、 实现数据共享是未来监测中重点研究和发展的方向。

另外，生物监测技术具有诸多优势，不过其作用并没有完全发挥，应用范围还不普及，今后几年需当作重点技术发展。比如，在水质检测方面，浮游植物对于水质的监控作用远远超出了物理化学手段的监测范围，且生物监测技术还具有高效准确的预报手段。

在未来的环境监测中， 大型仪器会向自动化、 连续化方向发展， 在污染源的监测中， 进行全自动在线监控，提高检测效率， 缓解现有阶段技术人员缺少的问题。

最后，如何建立健全管理体系， 是发展监测技术的关键。在管理体系的建设中， 需要针对数据处理建立档案以及平台进行合理规划， 以实现快速便捷、 数据共享的目标。

3 结束语

环境监测是环境保护的前提工作，只有保证监测结果的有效性和准确性，才能采取正确的应对措施，减轻环境污染，维持生态平衡。因此，监测技术水平的重要性愈发突出，如今有很多种监测技术，在实际应用中都有着广泛应用，但也存在有不足之处，需要未来不断完善，并调整目标和重点，有计划地开展高新技术研究。

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作者简介：范思思（1985-），女，江苏徐州人，硕士研究生，讲师，研究方向：环境监测。