广西壮族自治区钦州生态环境监测生态中心广西535000
摘要：地球是人们迄今为止赖以生存的唯一地方，其环境质量的高低直接影响整个生物圈的循环与发展。地球自人类诞生以后经历了几百万年的变化，环境质量也大不如从前，因而加强对环境监测优化布点以及最大限度的改善环境是当前人类社会的重要任务。现本文就环境监测优化布点建立黑箱理论模型，旨在通过较少的样本信息研究反映出环境监测优化布点的一般规律。
关键词：环境监测优化布点黑箱理论模型
一、环境监测概论
环境监测是指以一种或数种环境指标为主体，通过定期观察环境指标、环境指标测定及记录、分析环境指标变化趋势以及该种变化对环境的利弊。只有环境监测做到位并找到合理的解决方案才能改善环境质量状况，因此，环境监测是有效进行环境保护工作的一个前提条件。环境监测根据其监测目的可以分为常规监测、特例检测以及科研监测[1]。
环境监测的对象主要分为污染源和环境质量状况两大类别，具体如下：
其一，污染源包括以下种类：
（1）工业生产污染源，工业生产污染是我国环境监测的主要对象，其大致包括工业生产产生的废气、废水、废渣、工业生产过程中的粉沫、烟尘以及噪音等污染源。
（2）交通污染源。交通污染源指会对生活环境造成一定污染的交通设备及设施，其主要通过排放废气（如一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、苯并芘、铅化合物等）、泄露有害液体、散落运输货物粉尘等对环境造成不同程度的污染[2]。
（3）农业污染源。农业污染源指各种对环境造成污染的农业措施，主要包括农药、化肥的使用以及农产品种植带来的废物和因农业造成的水土流失。
（4）医院污染源。医院污染源主要是指在医院为病人治疗及实验性研究中产生的医院废水、医疗废弃物、噪声污染以及空气污染。医院中的污染源不可忽视，常常会会因此带来疾病的爆发。
（5）城市服务业污染源。城市服务业是除了农业和工业的城市第三产业，服务行业在发展过程中对环境的污染程度虽然不及工业之重，但其产生的废水废物排放污染力度也不容小觑。
（6）污水灌溉污染源。污水灌溉虽然可以从一定程度上改善污水水质，却也对农业生产产生了一定的负面影响，其问题不能得到有效改善和解决[3]。
其二，环境质量状况主要涵盖以下这几方面：
（1）水体，不仅包括饮用水源、地表水、地下水，还包括海域、沿海滩涂、水生生物。
（2）噪声，主要是指在日常生活中由于声音分贝高低划分对居民生活的影响。30至40分贝为正常环境，大于50分贝会影响正常休息，大于70分贝会使人心情烦躁，影响工作水平，大于90分贝则有可能造成听力下降和其他疾病的发生，严重影响生命质量。
（3）大气，大气质量指标主要包括日空气中悬浮微粒测值、二氧化硫浓度、二氧化氮浓度、一氧化碳浓度、臭氧浓度。大气污染直接影响人们的呼吸系统，对肺功能有严重的危害，严重威胁人类生命健康水平[5]。
（4）作物，主要指农作物污染，农作物作为人们饮食的主要来源，其质量安全尤为重要，因此我国一直推崇绿色养殖，健康环保。
（5）土壤，土壤质量主要从土壤污染指数来反映，根据内梅罗指数法，一般综合污染指数小于或等于1表示土壤未受污染，一般综合污染指数大于1则表示土壤已受污染，而所得的综合污染指数数值越大代表土壤受污染程度越高。
（6）水产品，水产品质量主要从其水产品兽药残留量来反映，兽药残留量限量标准根据水产品种类有不同限定。
（7）电磁波，电磁波在医学方面有广泛应用，其对环境质量的影响尚且不大。
（8）畜产品，其质量根据安全监测体系进行安全抽样监测来测定质量状况。
（9）放射性物质，其质量控制实行上限管理，根据放射性物质的种类和对环境的污染程度有不同标准。
（10）森林植被，森林植被直接影响绿化面积以及空气中二氧化碳的利用率。
（11）地面下沉。
（12）土壤盐碱化、沙漠化。
（13）自然保护区。
二、黑箱理论模型概论
“黑箱”源于控制论，其将人们未知的世界称之为“黑箱”，将人们已知的世界称之为“白箱”，将人们半知半解的世界称之为“灰箱”。黑箱理论具体是指把一个研究问题比作一个黑箱，不通过直接研究黑箱内部结构以及要素组成和作用机制反而直接通过黑箱外部直接输入一个自变量然后再得出一个因变量，通过一系列数据分析，总结出其潜在的一般规律，从而寻求出所研究的问题的解决方案。
三、黑箱理论在环境监测优化布点中的应用
以大气监测为例进行研究，建立多项式方程。
y=f(x)=a0+?i=1maixi+?i<jmaijxixj+?j=1majjx2j(1)
（1）式中的f(x)为目标函数，ai,aj,aij,ajj均为常数，m为因子数，x为向量，x=（x1,x2,x3,???,xm）,xi为因子。
（1）式还可写成y=f(x)=a0+?i=1mbixi（2）
（2）式中的系数向量等于[b1,b2,b3,???bm,a0]i
数据向量等于YN=[y1,y2,y3,???yN]i
根据Moore-Penrose广义理论，可以得出样本矩阵A下的矩阵方程的解为?=A+YN,其中A+为A的逆矩阵。
通过以上方法引入计算，将大气监测指标（日空气中悬浮微粒测值、二氧化硫浓度、二氧化氮浓度、一氧化碳浓度、臭氧浓度）作为因子，通过使用计算机快速计算，可以得出大气指标的变化状况，从而对大气环境质量进行有效监测，针对所监测结果制定有效合理的预防改善措施，使黑箱理论在大气监测中得到充分的运用。
黑箱理论模型不仅可以运用于大气监测，也可以运用于其他的环境监测，通过对水体、大气、土壤、作物等多方面的环境监测，可以快速总结归纳出当前环境污染的总体状况，以及根据这些污染状况对环境的影响深浅，据此制定相应的控制措施，从整体水平上有效改善我们的生活的环境质量。
四、黑箱理论在环境监测优化中的基本特点
①黑箱理论模型建立所需样本相对较少，因此建立简单和方便。并且通过数理概念建立的黑箱理论模型所得数据比较接近实际水平，更容易进行归纳总结，也更容易进行问题分析。
②可以选择分组分类也可以选择排序分类，其主要从数据中是否存在突变数据来进行划分，通过这种划分可以很好地反映数据的整体变化水平。
③黑箱理论中的输出数据可以通过计算机实现快速计算，大大节省了时间成本。
五、总结
环境监测是环境保护工作的基础，优化布点是环境监测关键问题，我们只有通过对环境监测的不断优化布点来促进进行环境保护措施的有效执行。
通过本次黑箱理论在环境监优化布点中的成功应用也可以从中得到很多启发：
①无论解决什么问题，都要充分利用发散思维，加强对问题的推理能力和怀疑能力，从而寻得问题的突破口。
②通过黑箱理论明白要通过事物现象看本质，不能只是停留在事物的表面，否则问题是得不到解决的。
③解决问题要多发现问题中的自变量，找到自变量后才能从正确的方向分析因变量的变动原因，从而找到解决途径。
④从黑箱理论的实验效果来看，保持对未知事物的好奇必然会带来意想不到的收获。
参考文献
[1]秦怡雯,钱瑜,荣婷婷.基于大气特征污染物的监测布点选址优化研究[J].中国环境科学,2015,35(4):1056-1064.
[2]韩波,孙利,黄勇.环境监测优化布点的自组织神经网络决策模型[J].环境研究与监测,2006(1):16-18.
[3]倪长健.基于曲线投影动态聚类模型的大气质量监测布点研究[J].中国环境监测,2010,26(4):16-19.
[4]袁霞.大气环境监测布点方法及优化研究[J].资源节约与环保,2016(8):127-127.
[5]周凤.区域环境噪声监测优化布点研究[J].环境与可持续发展,2003(2):11-12.