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环境监测技术与方法的前沿应用研究

王宇辰 牛薇薇 余志恒

武汉网绿环境技术咨询有限公司,湖北省武汉市,430062

摘要: 环境监测在生态环境保护中发挥着巨大的作用,并且具有重要的发展策略。环境监测可以保护人民健康、维护生态平衡和促进可持续发展。在生态环境保护中,大气、水、土壤和噪声等多个方面的环境监测技术都是至关重要的。要实现环境监测的可持续发展,还需要政府、企业和公众的共同努力。只有通过合作与创新,才能保护好我们的生态环境,实现可持续发展的目标。基于此,本文主要分析环境监测技术与方法的前沿应用。
关键词: 生态环境保护;环境监测;技术作用;发展趋势
DOI:10.12721/ccn.2025.157005
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引言

在我国生态环境保护、促进绿色发展等系列政策的推动下,我国生态环境保护行业发展前景广阔。在环境监测的发展策略方面,加强科技创新、加强标准体系建设和加强监管和治理都是必要的措施。然而,要实现环境监测的可持续发展,还需要政府、企业和公众的共同努力。只有通过合作与创新,才能保护好我们的生态环境,实现可持续发展的目标。

1环境监测的概念

环境监测被定义为通过详尽的调研、点位布置、样本收集以及实验操作,以获得真实且全面的行业数据。其中包括环境质量监测、污染源监测以及生态环境影响评价等多个方面的内容。经过对这些数据的深度分析,我们能够更为精确地掌握该区域的环境现状,并基于这些信息制定出适合的应对策略。目前,环境监测已经成为环境污染防治工作中不可或缺的一部分。随着城市化的推进,许多县城也面临着日益严重的环境污染问题。环境监测技术的发展为解决这些问题提供了新的机会。通过使用先进的传感器和数据分析工具,可以更全面、精确地监测县城的环境状况,并采取相应的措施来解决热点环境污染问题。

2环境监测技术分析

2.1传感器技术

传感器技术是用于测量环境变量的重要工具。传感器技术在环境监测中的不断演进对数据采集效率和精度带来深远影响。多模态融合是传感器技术的显著趋势,光学、声学、热红外、微波等多模态的融合使监测系统更全面地感知环境。微纳传感器的崛起将传感器尺寸缩小到微米级,为嵌入式监测系统提供了成本、功耗和尺寸上的显著优势。第一,光学传感器利用光学原理进行环境监测。它们通过测量光的吸收、散射、反射或透射等特性,来获得待测物质的信息。光学传感器具有高灵敏度、高选择性和实时性强的特点,可用于水质监测、大气污染监测等领域。第二,化学传感器基于化学反应原理,通过待测物质与特定化学试剂之间的相互作用,来获取环境参数信息。化学传感器具有高灵敏度、快速响应和较高的特异性,可应用于气体污染监测、水质分析等方面。第三,生物传感器利用生物体内的生物分子、细胞或组织等进行监测。它们通过测量生物体内生物化学反应的信号变化,来获得待测物质的信息。生物传感器具有高灵敏度、高选择性和生物相容性好的特点,可应用于环境中的微生物监测、生物毒性评估等领域[1]。

2.2遥感技术

遥感技术利用卫星、航空器或其他遥感平台上的传感器,获取地球表面的信息。它可以通过获取地表反射或辐射信号,来识别和定量化环境参数。空间遥感技术具有广域覆盖、高时空分辨率和实时性强的特点,可以用于大范围的环境监测,如土地覆盖变化、植被监测等。在实际应用过程中,遥感技术的常见适用范围包括监测水体水质污染、监测植被覆盖度变化、监测土地利用率变化、监测大气质量监测等。

2.3生物监测技术

生物监测技术是利用生物指标来评估环境质量和生物多样性的方法。第一,动物监测技术的常见形式是蚯蚓监测法,在土壤环境治理领域作用显著。蚯蚓类动物对环境具有高敏感性,尤其对土壤中铅含量与农药含量较为敏感。一旦土壤受到污染,蚯蚓类动物会发生明显变化,即出现体形卷曲、表皮硬化、皱缩肿块等现象。同时,蚯蚓类动物体内的镉物质含量与土壤中镉物质含量呈现正相关,监测人员通过测量蚯蚓类动物体内镉物质含量就能够准确得出监测区域土壤内镉物质的含量。因此,蚯蚓类动物是监测土壤污染的重要指示物,使得动物监测技术成为环境监测技术的有效手段之一。第二,植物监测技术是通过监测植物生长的不同状态来达成鉴别环境污染的工作目标。当环境受到污染时,特定指示植物会出现斑点、变色等明显特征。以氟化物为例,梅花、郁金香等植物是氟化物的重要指示物。第三,微生物监测技术在实际工作中的常应用于水环境监测、土壤环境监测等。常见的微生物监测类型包括霉菌、放线菌、特定细菌群等[2]。

2.4模型和预测技术

模型和预测技术是用于预测和预测环境变量和污染物的传输、扩散和影响的方法。这些技术利用环境数据和模拟方法,通过建立数学模型来模拟和预测环境过程。常见的模型包括气象模型、水流模型和大气扩散模型等。这些模型可以预测大气污染物的传输和浓度分布,以及水体和土壤中污染物的迁移和转化过程。模型和预测技术可以帮助决策者和管理者了解环境影响,并制定相应的监测和管理措施,以减少环境风险和提高生态环境质量。这些技术还可以用于预测环境变化和未来情景,为可持续发展和生态环境保护提供决策支持。

2.5大数据应用

大数据技术为传感器和监测设备带来了前所未有的高效性。通过高度并行化和分布式存储处理,大数据平台能够实现海量监测数据的实时采集和快速整合。这为监测系统提供了更为全面和详实的数据基础,能够更准确地洞察环境变化。这一高效性不仅在数据采集上有所体现,同时也延伸至数据处理的全过程。在大数据支持下,人工智能算法能够以前所未有的速度和准确度进行数据分析。通过深度学习、机器学习等技术,系统能够快速识别、分类和分析监测数据中的复杂模式,包括但不限于空气质量异常、水体污染趋势等[3]。

3环境监测技术发展趋势

环境监测技术与方法在未来发展中将迎来多方面的趋势和挑战。随着先进传感器技术、遥感技术及人工智能等领域的不断突破,监测手段将更加精密和多元化。高分辨率环境专用卫星的应用、先进传感器的微型化和智能化,以及深度学习等人工智能技术的广泛应用,将使环境监测实现更高精度、更全面的数据采集和分析。同时,新型监测手段的涌现,如激光雷达、高光谱遥感等,将为监测提供更为丰富的信息维度,推动环境监测技术进入全新阶段。然而,随着技术的广泛应用,数据处理和管理方面的挑战也愈加显著,大规模、多源数据的整合和处理需要更加高效的算法和计算能力。

未来的环境监测将更加注重远程化监控。随着物联网、云计算、大数据等技术的不断发展,环境监测将实现更加智能化的远程监控。例如,通过物联网技术可以将各种环境监测设备进行互联互通,实现数据信息的实时传输和共享;通过云计算和大数据技术可以对海量的环境数据进行处理和分析,从而为决策者提供更加全面和准确的环境信息。此外,随着遥感技术的不断发展,环境监测将更加注重空间尺度的拓展,实现更大范围的环境监测和管理[4]。

结束语

随着城市化的推进,许多县城也面临着日益严重的环境污染问题。环境监测技术的发展为解决这些问题提供了新的机会。通过使用先进的传感器和数据分析工具,可以更全面、精确地监测县城的环境状况,并采取相应的措施来解决热点环境污染问题。

参考文献:

[1]韩嘉慧.环境监测技术在大气污染治理中的运用[J].皮革制作与环保科技,2022(9):3.

[2]于江.环境监测技术在大气污染治理中的应用策略[J].中国科技期刊数据库工业A,2021(3):115.

[3]钱雪.环境监测治理技术在大气污染中的有效运用[J].皮革制作与环保科技,2021,2(13):2.

[4]杨虹.环境监测治理技术在大气污染中的应用[J].化学工程与装备,2021(11):263-264.