환경 감시

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환경 모니터링은 환경의 품질을 특성화하고 모니터링하기 위해 수행해야 하는 프로세스와 활동을 설명합니다.환경 모니터링은 인간 활동이 자연 환경에 유해한 영향을 미칠 위험이 있는 많은 상황에서뿐만 아니라 환경 영향 평가의 준비에 사용됩니다.모든 모니터링 전략과 프로그램에는 환경의 현재 상태를 확립하거나 환경 파라미터의 경향을 확립하기 위해 설계된 이유와 정당성이 있습니다.모든 경우에 모니터링 결과를 검토하고 통계적으로 분석하여 공표한다.따라서 모니터링 프로그램의 설계는 모니터링을 시작하기 전에 데이터의 최종 사용을 고려해야 한다.

환경 모니터링에는 대기질, 토양 및 수질 모니터링이 포함됩니다.

대기질 모니터링

대기질 측정소
상세 정보:대기오염측정, 대기질지수, 연속배출량모니터링시스템, 미세먼지채취장치, 휴대용배출량측정시스템

대기 오염 물질은 자연 발생 및 인위적인 대기 물질로, 잠재적으로 환경과 생물 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.새로운 화학 물질과 산업 공정의 진화에 따라 대기 중의 오염 물질의 도입 또는 상승과 환경 연구 및 규제, 대기 품질 [1]모니터링에 대한 수요가 증가하고 있습니다.

대기질 모니터링은 종종 다른 환경 네트워크와 [2]기관에서 발생하는 여러 환경 데이터 소스를 효과적으로 통합해야 하기 때문에 제정하기가 어렵다.이러한 과제를 해결하기 위해서는 센서 네트워크, 지리정보시스템(GIS) 모델, 실시간 센서 [2]데이터 조회를 위한 웹 서비스인 센서 관찰 서비스(SOS) 등 대기오염 농도 설정을 위한 전문 관측 장비와 도구가 필요합니다.지형, 배출물 및 기상 데이터를 결합하여 대기오염물질 농도를 예측하는 공기 분산 모델은 대기 모니터링 데이터를 해석하는 데 도움이 되는 경우가 많습니다.또한 선원과 모니터 사이의 영역에서 풍속계 데이터를 검토하면 대기 오염 모니터에 의해 기록된 대기 오염물질의 선원에 대한 통찰력을 얻을 수 있다.

대기질 모니터는 대기질 및 대기 오염의 영향을 조사하기 위해 시민,[3][4][5] 규제 [6][7]기관 및 연구자들에[8] 의해 운영됩니다.주변 공기 모니터링 데이터의 해석에는 수집된 데이터의 공간적 및 시간적[9] 대표성과 모니터링 수준에 대한 노출과 관련된 건강 영향의 고려가 수반되는 경우가 많다.[10]해석 결과 여러 화합물의 농도가 드러날 경우 데이터 [11]분석에서 특정 대기 오염원의 고유한 "화학적 지문"이 나타날 수 있다.

공기 샘플링

수동적 또는 "확산적" 공기 샘플링은 공기 오염 물질을 흡착제 매체로 확산시키기 위해 바람과 같은 기상 조건에 따라 달라집니다.확산 튜브와 같은 수동 샘플러는 일반적으로 작고 조용하며 전개하기 쉽다는 장점이 있으며, 미래 연속 모니터링을 [12]위한 핵심 영역을 결정하는 대기 품질 연구에 특히 유용하다.

대기 오염은 또한 지의류, 이끼, 곰팡이, 그리고 다른 [13][14]바이오매스와 같은 대기 오염 물질을 축적하는 생물들과 생물 관찰을 통해 평가할 수 있다.이러한 유형의 샘플링의 이점 중 하나는 축적된 화합물의 측정을 통해 정량적 정보를 얻을 수 있는 방법이며, 이러한 정보는 생성된 환경을 대표한다.그러나 특정 유기체를 선택할 때, 어떻게 분산되는지,[14] 그리고 오염 물질과의 관련성을 신중하게 고려해야 한다.

다른 샘플링 방법으로는 디누더,[15][16] 니들 트랩 장치 및 마이크로 추출 [17]기술의 사용이 있습니다.

토양 모니터링

병원체 검사를 위한 멕시코 토양 시료 채취
상세 정보:환경토양과학

토양 모니터링에는 토양과 토양 사용 적합성을 결정하거나 보장하기 위한 관련 품질, 성분 및 물리적 상태의 수집 및/또는 분석이 포함된다.토양은 압축, 오염, 유기 물질 손실, 생물 다양성 손실, 경사면 안정성 문제, 침식, 염화 및 산성화를 포함한 많은 위협에 직면해 있습니다.토양 모니터링은 토양, 주변 환경, 동물 건강 및 인간의 [18]건강에 대한 이러한 위협과 기타 잠재적 위험을 특징짓는 데 도움이 됩니다.

토양에 대한 이러한 위협과 기타 위험을 평가하는 것은 토양의 이질성과 복잡성, 독성 데이터의 부족, 오염물질의 운명에 대한 이해 부족 및 토양 [18]선별 수준의 변동성을 포함한 다양한 요인으로 인해 어려울 수 있다.이를 위해서는 환경보호, 위험저감 및 필요한 경우 교정조치의 [18]우선순위를 정하는 위험평가 접근법과 분석기법이 필요하다.토양 모니터링은 위험 및 영향 영역의 식별뿐만 아니라 [18]토양의 기본 배경 값 확립에도 도움이 되는 위험 평가에서 중요한 역할을 한다.

토양 모니터링은 독성 요소(예: 수은, 납, 비소)와 지속성 유기 오염 물질(POP)[18]을 포함한 보다 고전적인 조건과 오염 물질에 초점을 맞춰 왔다.그러나 대부분의 경우 표본 추출은 본질적으로 파괴적이고 시간이 지남에 따라 여러 표본이 필요하기 때문에 이러한 토양 및 기타 측면에 대한 테스트는 자체적인 과제가 있었다.또한,[19] 특히 시간에 따른 참조 및 방법 간의 가변성으로 인해 절차 및 분석 오류가 발생할 수 있다.그러나 분석 기법이 발전하고 생태학적 과정과 오염물질 영향에 대한 새로운 지식이 보급됨에 따라 모니터링의 초점은 시간이 지남에 따라 확대되고 모니터링의 품질은 계속 [18]향상될 것이다.

토양채취

토양 샘플링의 두 가지 주요 유형은 그랩 샘플링과 복합 샘플링이다.그랩 표본 추출에는 특정 시간과 장소에서 개별 표본을 수집해야 하는 반면,[20] 복합 표본 추출에는 다른 시간에 걸쳐 특정 장소 또는 특정 시간에 여러 위치에서 여러 개별 표본의 균질화된 혼합물을 수집해야 합니다.토양 채취는 지표면 또는 지표면 깊은 곳에서 이루어질 수 있으며 채취 방법은 채취한 지면에 따라 다르다.스쿠프, 오거, 코어 배럴, 솔리드 튜브 샘플러 및 기타 공구는 얕은 지반에서 사용하는 반면 분할 튜브, 솔리드 튜브 또는 유압 방식은 깊은 [21]지반에서 사용할 수 있습니다.

감시 프로그램

휴대용 X선 형광(XRF) 분석기는 토양의 금속 오염을 테스트하기 위해 현장에서 사용할 수 있다.

토양오염 모니터링

상세 정보:토양 오염

토양 오염 모니터링은 연구자가 오염물질 퇴적, 이동 및 효과의 패턴과 추세를 식별하는 데 도움이 됩니다.관광, 산업 활동, 도시 스프롤, 건설 작업, 부적절한 농업/산림 관행과 같은 인간 기반 압력은 토양 오염의 원인이 되고 토양 오염을 악화시키며 토양 사용 목적에 적합하지 않게 만들 수 있습니다.무기 오염 물질과 유기 오염 물질 모두 토양으로 유입될 수 있으며, 다양한 해로운 영향을 미칠 수 있습니다.따라서 토양 오염 모니터링은 위험 영역 식별, 기준선 설정 및 교정조치를 위한 오염 구역 식별에 중요하다.모니터링 활동은 현지 농가에서 2000년대 [18]후반 중국이 실시한 조치 등 전국적인 조치까지 다양하며 오염물질의 성질, 양, 영향, 농도 패턴, 개선 [22]가능성 등의 세부사항을 제공한다.모니터링 및 분석 장비는 응답 시간이 길고 해상도와 자동화 수준이 높으며 어느 정도 [23]자급률이 높은 것이 이상적입니다.화학 기술은 크로마토그래피와 분광법을 사용하여 독성 원소와 POP를 측정하기 위해 사용될 수 있으며, 지구물리학 기술은 대규모 지형의 물리적 특성을 평가할 수 있으며, 생물학적 기술은 오염물질 수준뿐만 아니라 오염물질 생분해 부산물을 측정하기 위해 특정 유기체를 사용할 수 있다.이러한 기법과 기타 기법은 점점 더 효율화되고 있으며, 실험실 계장은 더욱 정밀해지고 있어 더 의미 있는 모니터링 [24]결과를 얻을 수 있다.

토양침식 모니터링

상세 정보:토양 침식

토양 침식 모니터링은 연구자들이 토양과 침전물 이동의 패턴과 추세를 식별하는 데 도움이 됩니다.모니터링 프로그램은 대학 플롯에 대한 장기적인 학술적 연구에서부터 생물지리학적 지역의 정찰에 기초한 조사에 이르기까지 수년간 다양했다.그러나 대부분의 방법에서 일반적인 초점은 특정 [25]영역의 모든 주요 침식 과정을 식별하고 측정하는 데 있습니다.또한 토양 침식 모니터링은 "토양과 식물 사이의 관계와 다양한 [26]기후 하에서의 관리에서 많은 복잡성 때문에" 어렵지만 농작물 생산성에 대한 침식의 영향을 정량화하려고 시도할 수 있다.

토양염도 모니터링

상세 정보:토양 염도

토양 염도 모니터링은 연구자들이 토양 염분 함량의 패턴과 추세를 확인하는 데 도움이 됩니다.해수 침입의 자연적 과정과 부적절한 토양 및 물 관리의 인간에 의한 과정 모두 토양에 염분 문제를 일으킬 수 있으며, 전 세계적으로 최대 10억 헥타르(2013년 [27]기준)의 토지가 영향을 받는다).지역 차원에서의 염도 모니터링은 염도의 영향을 측정하고 관리 옵션을 개발하기 위해 루트 존을 면밀히 조사할 수 있지만, 지역 차원 및 국가 차원에서의 염도 모니터링은 위험에 처한 지역을 식별하고 문제가 [27]확산되기 전에 정책 입안자들이 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있다.모니터링 프로세스 자체는 원격 감지 및 지리 정보 시스템(GIS)과 같은 기술을 사용하여 표면 수준에서 녹색, 밝기 및 흰색을 통해 염도를 식별할 수 있습니다.토양의 [27]염도를 모니터링하기 위해 전자 유도 기법을 사용하는 것을 포함하여 가까이에서 토양을 직접 분석할 수도 있다.

수질 모니터링

전기낚시 조사 방법은 가벼운 전기 충격을 사용하여 포획, 식별 및 계산을 위해 일시적으로 물고기를 기절시킨다.그리고 나서 물고기는 다치지 않고 물로 돌아간다.

환경 모니터링 프로그램 설계

수질 모니터링은 모니터링의 이유와 이를 충족할 목표에 대한 명확하고 명확한 정의가 없으면 거의 쓸모가 없다.(아마 원격 감지를 제외한) 거의 모든 모니터링은 연구 대상 환경의 일부에 침습적이며 광범위하고 제대로 계획되지 않은 모니터링은 환경 손상의 위험을 수반한다.이것은 황야 지역이나 매우 희귀한 유기체 또는 인간의 존재를 싫어하는 유기체를 감시할 때 중요한 고려사항일 수 있다.개체 수를 추정하기 위해 아가미 그물 어류 같은 일부 모니터링 기술은 적어도 지역 주민에게 매우 해를 끼칠 수 있으며, 또한 모니터링을 수행하는 과학자들에 대한 대중의 신뢰를 저하시킬 수 있다.

거의 모든 주류 환경주의 모니터링 프로젝트는 전체적인 모니터링 전략 또는 연구 분야의 일부를 형성하고 있으며, 이러한 분야 및 전략은 조직의 높은 수준의 목표 또는 포부로부터 도출됩니다.개별 모니터링 프로젝트가 더 넓은 전략적 프레임워크에 맞지 않는 한 결과가 발표될 가능성은 낮고 모니터링에 의해 생성된 환경에 대한 이해는 [28][29]상실될 것이다.

파라미터

참고 항목: 담수 환경 품질 매개변수

화학의

물 시료 농약 분석

생태계에 영향을 미칠 수 있는 화학 매개변수의 범위는 매우 넓으며, 모든 모니터링 프로그램에서 초기 검토를 위해 현지 지식과 과거 관행에 기초한 일련의 매개변수를 대상으로 해야 한다.개발 지식 및 초기 조사 결과에 따라 목록을 확장하거나 축소할 수 있습니다.

담수 환경은 수년 동안 광범위하게 연구되어 왔으며 전 세계의 많은 지역에서 화학과 환경 사이의 상호작용에 대한 강한 이해가 있다.그러나 새로운 재료가 개발되고 새로운 압력이 가해짐에 따라 모니터링 프로그램에 대한 수정이 요구될 것이다.지난 20년간 산성비, 합성 호르몬 유사체, 할로겐화 탄화수소, 온실 가스 및 기타 많은 것들이 모니터링 전략의 변화를 요구해왔다.

생물학적

생태 모니터링에서 모니터링 전략과 노력은 검토 중인 환경의 식물과 동물을 대상으로 하며 각 개별 연구에 고유하다.

그러나 보다 일반화된 환경 모니터링에서는 많은 동물들이 [30]최근에 경험했거나 경험한 환경의 품질을 나타내는 강력한 지표 역할을 한다.가장 친숙한 예 중 하나는 하천 시스템과 호수에서 갈색 송어나 대서양 연어와 같은 Salmonid 물고기들의 수를 모니터링하여 환경 악영향의 느린 추세를 감지하는 것이다.연어과 물고기 개체수의 급격한 감소는 나중에 산성비로 알려지게 된 문제의 초기 징후 중 하나였다.

최근에는 생태계 건전성을 평가하고 모니터링 도구로 사용하는 [31]보다 종합적인 접근법에 더욱 많은 관심이 쏠리고 있습니다.바로 이 접근방식이 유럽연합의 물 프레임워크 지침의 감시 프로토콜을 뒷받침한다.

방사선학

방사선 모니터링에는 전리방사선이나 방사성 물질에 대한 피폭의 평가 또는 제어와 관련된 이유로 방사선량 또는 방사성핵종 오염의 측정과 [32]그 결과의 해석이 포함된다.선량의 '측정'은 종종 직접 측정할 수 없는 선량량에 대한 대리(즉, 대체)로서 선량 등가량의 측정을 의미한다.또한 환경매체의 방사성핵종 함량 측정에 대한 예비 단계로 샘플링을 포함할 수 있다.다양한 방사성핵종, 환경매체 및 시설 유형에 대한 감시 프로그램 및 시스템의 설계 및 운용에 대한 방법론 및 기술적 세부사항은 IAEA 안전지침 RS–G-1[33].8과 IAEA 안전보고서 [34]64번에 제시되어 있다.

방사선 모니터링은 미국 환경보호청의 Radnet이나 일본의 SPEEDI 네트워크와 같은 고정 및 전개 가능한 센서 네트워크를 사용하여 이루어지는 경우가 많다.항공 조사는 원자력 비상 지원 팀과 같은 기관에 의해서도 행해집니다.

미생물학

박테리아와 바이러스는 가장 일반적으로 관찰되는 미생물학적 유기체의 그룹이며, 이들마저도 수중 환경의 물이 식수로 사용되거나 수영이나 카누와 같은 물 접촉 레크리에이션이 행해지는 곳에서만 큰 관련이 있다.

병원균이 주요 관심 대상이지만, 주요 모니터링 작업은 거의 항상 [35]대장균과 같은 훨씬 더 일반적인 지표 종에 집중되며, 전체 대장균 수에 의해 보완된다.이 모니터링 전략의 근거는 대부분의 인간 병원균이 하수 흐름을 통해 다른 인간으로부터 발생한다는 것이다.많은 하수 처리장은 최종 살균 단계가 없기 때문에 깨끗한 외관이지만 여전히 리터당 수백만 개의 박테리아를 포함하고 있으며, 이들 대부분은 비교적 무해한 대장균이다.무해한(또는 덜 해로운) 하수세균의 수를 세는 것으로 상당한 수의 병원성 박테리아나 바이러스가 존재할 가능성에 대한 판단을 내릴 수 있습니다.대장균 또는 대장균 수치가 사전 설정된 트리거 값을 초과할 경우, 병원성 종에 대한 특정 모니터링을 포함한 보다 집중적인 모니터링이 개시된다.

인구

모니터링 전략은 모집단 크기와 무관한 경우 특정 생물의 존재 또는 부재를 전달할 때 잘못된 답을 도출할 수 있다.관찰되는 유기체의 개체군 역학관계를 이해하는 것은 매우 중요하다.

예를 들어, 10km 평방 내 특정 유기체의 존재 또는 부재가 모니터링 전략에서 채택된 조치라면, 그 유기체가 경험하는 매우 큰 영향에도 불구하고 평방 당 10,000에서 10으로 개체 수를 줄이는 것은 눈에 띄지 않을 것이다.

감시 프로그램

모든 과학적으로 신뢰할 수 있는 환경 모니터링은 공개된 프로그램에 따라 수행됩니다.프로그램에는 조직의 전체적인 목표, 특정 프로젝트 또는 태스크의 목표와 세부사항을 이러한 전략 내에서 전달하는 데 도움이 되는 특정 전략에 대한 참조가 포함될 수 있습니다. 프로그램의 주요 특징은 모니터링 대상과 모니터링 수행 방법 및 시간 척도를 나열하는 것입니다.이 모든 것이 일어나야 한다.일반적으로 그리고 종종 부록으로 모니터링 프로그램은 제안된 위치, 날짜 및 샘플링 방법에 대한 표를 제공하며, 완전히 수행될 경우 공개된 모니터링 프로그램을 제공할 것이다.

프로그램의 실행을 지원하고, 프로그램의 진행 상황을 모니터링하며, 불일치 또는 누락에 대해 경고할 수 있는 많은 상용 소프트웨어 패키지가 있지만, 이들 중 어느 것도 프로그램 자체인 핵심 구성 요소를 제공할 수 없습니다.

환경 감시 데이터 관리 시스템

데이터 모니터링의 종류와 양이 많고 중요도가 높아짐에 따라 상용 소프트웨어 EDMS(Environmental Data Management Systems) 또는 E-MDMS는 규제업계에서 점점 더 일반적으로 사용되고 있습니다.모든 모니터링 데이터를 단일 중앙 위치에서 관리할 수 있는 수단을 제공합니다.품질 검증, 컴플라이언스 검사, 모든 데이터 수신 확인 및 경고 전송은 일반적으로 자동화됩니다.일반적인 질문 기능을 통해 데이터 세트를 일시적으로 또는 공간적으로 비교할 수 있습니다.또한 규제 및 기타 보고서를 생성합니다.

환경 데이터 관리 소프트웨어 전용의 정식 인증 스킴이 1개 존재합니다.이는 영국 환경청이 모니터링 인증 체계(MCERTS)[36][37][38]에 따라 제공하고 있습니다.

샘플링 방법

환경 유형, 표본 추출 재료 및 표본의 후속 분석에 따라 다양한 표본 추출 방법이 있습니다.가장 간단한 샘플은 깨끗한 병에 강물을 채운 후 기존 화학 분석을 위해 제출하는 것입니다.보다 복잡한 끝에서는 샘플 데이터는 고정시간 또는 가변시간에 걸쳐 서브샘플을 취하는 복잡한 전자감지장치에 의해 생성될 수 있다.

샘플링 방법에는 판단 샘플링, 단순 랜덤 샘플링, 계층화 샘플링, 체계적 및 그리드 샘플링, 적응형 클러스터 샘플링, 그랩 샘플, 반연속 모니터링 및 연속적 모니터링, 수동 샘플링, 원격 감시, 원격 감지, 바이오모니터링 및 기타 샘플링 방법이 포함된다.

판정 표본 추출

판단 표본 추출에서 표본 추출 단위(즉, 표본 채취의 수, 위치 및/또는 시기)의 선택은 조사 대상 특징 또는 상태에 대한 지식과 전문가의 판단에 기초한다.판단 표본 추출은 추론이 통계 과학 이론이 아닌 전문적인 판단에 기초한다는 점에서 확률 기반 표본 추출과 구별된다.따라서 대상 모집단에 대한 결론은 제한적이며 전문적 판단의 유효성과 정확성에 전적으로 의존한다. 매개변수에 대한 확률론적 진술은 불가능하다.후속 장에 기술된 바와 같이 전문가의 판단을 다른 샘플링 설계와 함께 사용하여 방어 가능한 [39]의사결정을 위한 효과적인 샘플링을 생성할 수도 있다.

단순 랜덤 샘플링

단순 랜덤 표본 추출에서는 특정 표본 추출 단위(예를 들어 위치 및/또는 시간)가 난수를 사용하여 선택되며, 주어진 단위 수의 가능한 모든 선택 가능성이 동등하다.예를 들면, 드럼 세트의 간단한 랜덤 샘플은, 모든 드럼의 번호를 매기고, 그 리스트로부터 랜덤으로 번호를 선택하거나, 랜덤 좌표의 페어를 사용해 영역을 샘플링 하는 것으로 얻을 수 있다.이 방법은 이해하기 쉽고 표본 크기를 결정하는 방정식은 비교적 간단합니다.단순 무작위 표본 추출은 관심 모집단이 비교적 균질할 때 가장 유용하다. 즉, 주요 오염 패턴이나 "핫 스폿"이 예상되지 않는다.이 설계의 주요 장점은 다음과 같습니다.

  1. 평균, 비율 및 변동성에 대한 통계적으로 치우치지 않은 추정치를 제공합니다.
  2. 이해하기 쉽고 구현하기 쉽습니다.
  3. 표본 크기 계산과 데이터 분석은 매우 간단합니다.

경우에 따라 무작위 지리적 위치를 정확하게 식별하기 어렵기 때문에 단순한 무작위 표본의 구현이 다른 유형의 설계(예: 그리드 표본)보다 더 어려울 수 있다.또한, 위치 때문에 표본을 얻는 데 어려움이 추가 [39]노력의 지출을 야기하는 경우, 단순 무작위 표본 추출은 다른 계획보다 비용이 더 많이 들 수 있다.

계층화 샘플링

계층화 표본 추출에서 대상 집단은 겹치지 않는 계층 또는 (환경 매체 또는 오염 물질에 대해 상대적으로) 더 균질하다고 알려져 있거나 생각되는 하위 집단으로 분리되므로, 다른 계층에 있는 표본 추출 단위보다 동일한 계층에 있는 표본 단위 간에 변동이 적은 경향이 있다.계층은 유닛의 공간적 또는 시간적 근접성 또는 현장 또는 프로세스에 대한 기존 정보 또는 전문가의 판단에 따라 선택할 수 있다.이 표본 추출 설계의 장점은 평균과 분산 추정에서 더 높은 정밀도를 달성할 수 있는 잠재력이 있고 특별한 관심을 갖는 모집단 부분군에 대한 신뢰할 수 있는 추정치를 계산할 수 있다는 것입니다.관심 측정이 [39]지층을 만드는 데 사용된 변수와 강하게 상관되어 있으면 더 높은 정밀도를 얻을 수 있습니다.

체계적 및 그리드 샘플링

체계적 및 그리드 샘플링에서 샘플은 공간 또는 시간에 걸쳐 일정한 간격으로 채취됩니다.초기 위치 또는 시간을 무작위로 선택한 다음 나머지 샘플링 위치를 정의하여 모든 위치가 영역(그리드) 또는 시간(체계적)에 걸쳐 일정한 간격으로 있도록 합니다.예: 체계적 그리드 샘플링 - 사각 그리드 체계적 그리드 샘플링 - 체계적 그리드의 삼각형 그리드에는 정사각형, 직사각형, 삼각 또는 방사형 그리드가 포함됩니다.크레시, 1993년랜덤 시스템 샘플링에서는 초기 샘플링 장소(또는 시간)를 랜덤으로 선택하고 나머지 샘플링 장소를 규칙 패턴에 따라 위치하도록 특정한다.랜덤 체계적 표본 추출은 핫스팟을 검색하고 평균, 백분위수 또는 기타 매개변수를 추론하는 데 사용되며 시간 경과에 따른 공간 패턴 또는 추세를 추정하는 데도 유용합니다.이 설계는 표본 위치를 지정하는 실용적이고 쉬운 방법을 제공하며 현장, 단위 또는 공정을 [39]균일하게 포함합니다.

랭크 세트 샘플링은 토양 및 기타 환경 매체의 평균 농도 수준의 더 나은 추정치를 얻는데 매우 유용하고 비용 효율적일 수 있는 혁신적인 설계로, 현장 조사원의 전문적인 판단 또는 현장 선별 측정 방법을 명시적으로 통합하여 fie의 특정 샘플링 위치를 선택한다.ld. 랭크 세트 샘플링은 필드 위치 세트를 식별하고, 저렴한 측정을 사용하여 각 세트 내의 위치를 랭킹한 후, 각 세트 중에서 1개의 위치를 선택하여 샘플링하는 2상 샘플링 설계를 사용합니다.랭크 세트 샘플링에서는 단순 랜덤 샘플링을 사용하여 필드 위치의 m세트(각 크기 r)를 식별한다.로케이션은 전문가의 판단 또는 저렴한, 빠른 또는 대용 측정을 사용하여 각 세트 내에서 독립적으로 순위가 매겨집니다.그런 다음 관심 오염물질에 대해 더 정확하고 신뢰할 수 있는(따라서 더 비싼) 방법을 사용하여 후속 측정을 위해 각 세트의 표본 추출 단위를 선택한다(관측 순위에 근거함).단순 랜덤 표본 추출에 비해 이 설계는 더 대표적인 표본이 생성되므로 모집단 모수를 더 정확하게 추정할 수 있습니다.순위 집합 표본 추출은 실험실 측정에 비해 현장에서 위치를 찾고 순위를 매기는 비용이 낮을 때 유용합니다.또한 관심 변수에 대한 모집단 단위의 순위를 매기기 위해 저렴한 보조 변수(전문 지식 또는 측정에 기초함)를 사용할 수 있는 경우에도 적절하다.이 설계를 효과적으로 사용하기 위해서는 순위 방법과 분석 방법이 강하게 [39]상관되는 것이 중요하다.

적응형 클러스터 샘플링

적응형 클러스터 샘플링에서는 단순한 랜덤 샘플링을 사용하여 샘플이 수집되고 측정값이 일부 임계값을 초과하는 위치에서 추가 샘플이 수집됩니다.몇 번의 추가 샘플링 및 분석이 필요할 수 있습니다.적응형 군집 표본 추출은 표본 추출의 이후 단계에 대한 선택 확률을 추적하여 특정 영역의 과잉 표본 추출에도 불구하고 모집단 평균의 편향되지 않은 추정치를 계산할 수 있습니다.적응형 클러스터 샘플링의 적용 예는 오염 플룸의 경계를 설명하는 것이다.적응 표본 추출은 모집단의 희귀 특성을 추정하거나 검색하는 데 유용하며 저렴하고 빠른 측정에 적합합니다.핫스팟의 경계를 기술하는 동시에 적절한 가중치로 수집된 모든 데이터를 사용하여 모집단 [39][40]평균의 편향되지 않은 추정치를 제공할 수 있다.

샘플 수집

스트림에서 grab 샘플 수집

그랩 샘플은 단일 용기에서 균일한 물질(일반적으로 물)을 채취한 샘플입니다.깨끗한 병에 강물을 채우는 것은 매우 흔한 예입니다.그랩 샘플은 샘플링 시점 및 샘플링 시 샘플링된 환경의 품질을 스냅샷으로 볼 수 있습니다.추가 모니터링 없이 결과를 다른 시간이나 강의 다른 부분, 호수 또는 [40]: 3 지하수로 추정할 수 없다.

포획 표본 또는 강을 대표적으로 취급할 수 있도록 하루 중 다른 시간 및 일 년 중 시간에 수행된 횡단 및 종횡단 조사를 반복하여 포획 표본 위치가 가능한 한 대표성이 있는지 확인해야 한다.큰 강의 경우 이러한 조사는 표본의 깊이와 홍수 및 가뭄 [40]: 8–9 시 표본 위치를 가장 잘 관리하는 방법을 고려해야 한다.

해양 모니터링에 사용되는 로제트 샘플러

호수에서 그랩 샘플은 미리 결정된 깊이까지 낮춘 다음 필요한 깊이에서 고정된 양의 물을 포획하는 수심 샘플러를 사용하여 비교적 쉽게 채취할 수 있다.가장 얕은 호수를 제외한 모든 호수에서, 특히 많은 호수가 따뜻하고 산소가 잘 함유된 상층(에필림니온)과 산소가 제거된 하층(하이폴림니온)으로 층화되는 여름철에는 다양한 깊이의 호수 물의 화학적 구성에 큰 변화가 있다.

외해 해양 환경에서 채취 샘플은 염도, 양이온 및 음이온 농도 범위와 같은 광범위한 베이스라인 매개변수를 설정할 수 있습니다.단, 하천이나 하수 배출 부근, 화산활동의 영향 부근 또는 얼음이 녹은 담수 유입 지역 부근과 같은 조건의 변화가 문제인 경우, 포획 샘플은 자체적으로 채취할 때 매우 부분적인 답변만 제공할 수 있다.

반연속 감시 및 지속적

자동화된 샘플링 스테이션 및 데이터 로거(온도, 특정 컨덕턴스 및 용존 산소 레벨 기록용)

고정 또는 가변 시간 간격 또는 외부 트리거에 따라 샘플을 수집하도록 프로그래밍할 수 있는 다양한 전문 샘플링 장비가 있습니다.예를 들어, 강우 강도가 시간당 1mm 이상으로 상승할 때 8분 간격으로 강의 샘플을 채취하도록 자동 샘플링기를 프로그래밍할 수 있습니다.이 경우 휴대폰 또는 유성[41] 폭발 기술을 사용하여 샘플러와 통신하는 원격 레인 게이지가 트리거될 수 있습니다.표본 추출기는 또한 각 표본 추출 시마다 개별 이산 표본을 채취하거나 표본을 복합 표본으로 벌크업하여 하루 동안 20분 간격으로 채취한 6개의 하위 표본으로 구성된 12개의 복합 표본을 생산할 수 있다.

지속적 또는 준연속적 모니터링에는 모니터링되는 환경에 가까운 자동 분석 설비를 갖추어 필요할 경우 결과를 실시간으로 볼 수 있도록 해야 합니다.이러한 시스템은 종종 River Dee 규제 시스템과 같은 중요한 물 공급을 보호하기 위해 구축되지만 잠재적인 문제에 대한 조기 경고가 필수적인 대규모 전략 하천에 대한 전반적인 모니터링 전략의 일부일 수도 있다.이러한 시스템은 pH, 용존 산소, 전도도, 탁도 및 색상과 같은 파라미터에 대한 데이터를 정기적으로 제공하지만, 다양한 잠재적 유기 오염 물질을 검사하기 위해 질량 분석 기술(GLC/MS)을 사용하여 기체 액체 크로마토그래피를 작동할 수도 있습니다.자동화된 둑측 분석의 모든 예에서 강에서 측정소로 물을 퍼올려야 하는 요건이 있다.펌프 흡입구를 위한 위치를 선택하는 것은 하천 채취 표본의 위치를 결정하는 것만큼 중요합니다.펌프와 파이프 구조의 설계도 물을 퍼내는 작용을 통해 유물이 유입되는 것을 방지하기 위해 세심한 설계가 필요합니다.용존 산소 농도는 펌핑 시스템을 통해 유지되기 어려우며, GLC/MS 시설은 파이프 구조 및 글랜드에서 미세 유기 오염 물질을 검출할 수 있습니다.

수동 샘플링

주요 기사 : 패시브 샘플링

패시브 샘플러를 사용하면 샘플링 장소에 대한 인프라스트럭처의 필요성과 비용을 크게 줄일 수 있습니다.패시브 샘플러는 반폐기성이며 비교적 저렴한 비용으로 생산될 수 있기 때문에 많은 수의 샘플러를 사용할 수 있어 더 나은 커버와 더 많은 데이터를 수집할 수 있습니다.크기가 작기 때문에 패시브 샘플러도 숨겨질 수 있으며, 이로 인해 공공기물 파손의 위험을 낮출 수 있습니다.패시브 샘플링 디바이스의 예로는 박막(DGT) 샘플러, 켐캐처, 극성유기화학통합샘플러(POCIS), 반투과성막디바이스(SPMD), 안정화액체막디바이스(SLMD), 공기샘플펌프 등이 있다.

리모트 감시

전자 측정 장비를 사용한 현장 데이터 수집이 일반적이지만, 많은 모니터링 프로그램에서는 원격 감시와 실시간 데이터 원격 액세스도 사용한다.이를 위해서는 원격 측정 네트워크, 유선, 휴대전화 네트워크 또는 Meteor 버스트와 같은 기타 원격 측정 시스템을 통해 현장 모니터링 기기를 기지국에 연결해야 합니다.원격 감시의 장점은 많은 데이터 피드를 하나의 기지국에 저장 및 분석할 수 있다는 것입니다.또한 개별 모니터링 사이트 및/또는 파라미터에 대해 트리거 레벨 또는 경보 레벨을 설정할 수 있으므로 트리거 레벨이 초과될 경우 즉각적인 액션을 시작할 수 있습니다.원격 감시를 사용하면 종종 짧은 채찍 안테나만 돌출된 호수나 강에 깊이 묻히거나 위장하거나 묶을 수 있는 매우 개별적인 모니터링 장비를 설치할 수 있다.이러한 장비를 사용하면 공공이 쉽게 접근할 수 있는 장소에서 감시할 때 파괴 행위와 도난을 줄일 수 있습니다.

리모트 센싱

주요 기사:리모트 센싱

환경 원격 감지는 항공기 또는 위성을 사용하여 멀티 채널 센서를 사용하여 환경을 모니터링합니다.

리모트 센싱에는 2종류가 있습니다.수동 센서는 관찰되는 물체나 주변 영역에 의해 방출되거나 반사되는 자연 방사선을 감지합니다.반사광은 수동형 센서에 의해 측정되는 가장 일반적인 방사선원으로 환경 원격 감지에서 사용되는 센서는 원적외선부터 가시광선 주파수, 원자외선까지 특정 파장에 맞춰 조정됩니다.수집할 수 있는 데이터의 양은 매우 크기 때문에 전용 컴퓨팅 지원이 필요합니다.원격 감지의 데이터 분석 출력은 모니터링되는 환경의 방사선 특성에서 작은 차이를 구별하는 거짓 색상 이미지이다.숙련된 작업자가 특정 채널을 선택하면 사람의 눈으로 감지할 수 없는 차이를 증폭시킬 수 있습니다.특히 식물에서 엽록소 a와 엽록소 b 농도의 미묘한 변화를 구별하여 영양 상태가 약간 다른 환경의 영역을 나타낼 수 있다.

능동형 원격 감지는 에너지를 방출하고 수동형 센서를 사용하여 대상에서 반사되거나 후방 산란되는 방사선을 감지하고 측정합니다.LIDAR은 특히 면적이 넓고 수동 측량이 터무니없이 비싸거나 어려울 때 지역의 지형 정보를 얻기 위해 자주 사용됩니다.

원격 감지를 통해 위험하거나 접근할 수 없는 지역의 데이터를 수집할 수 있습니다.원격 감지 애플리케이션에는 아마존 분지와 같은 지역의 삼림 벌채 모니터링, 빙하, 북극 및 남극 지역에 대한 기후 변화의 영향, 해안 및 해양 깊이의 깊이 측정 등이 포함된다.

궤도 플랫폼은 전자파 스펙트럼의 다른 부분에서 데이터를 수집 및 전송하며, 이는 대규모 공중 또는 지상 기반 감지 및 분석과 함께 El Nino 및 기타 자연 장기 및 단기 현상과 같은 추세를 모니터링하기 위한 정보를 제공한다.다른 용도에는 천연자원 관리, 토지 이용 계획, 보존 [42]등 지구과학의 다양한 분야가 포함된다.

바이오모니터링

주요 기사:수중 생물 모니터링

생물체를 모니터링 도구로 사용하는 것은 많은 장점이 있다.연구 대상 환경에 살고 있는 유기체는 그 환경의 물리적, 생물학적, 화학적 영향에 지속적으로 노출된다.화학종을 축적하는 경향이 있는 유기체는 종종 환경의 매우 낮은 농도로부터 상당한 양의 물질을 축적할 수 있다.이끼는 중금속을 [43][44]선택적으로 흡착하는 경향이 있기 때문에 많은 연구자들에 의해 중금속의 농도를 감시하기 위해 사용되어 왔다.

마찬가지로, 뱀장어는 할로겐화 유기 화학물질을 연구하는데 사용되어 왔는데,[45] 이는 뱀장어 내의 지방 퇴적물에 흡착되기 때문이다.

기타 샘플링 방법

생태 표본 추출은 가능한 한 비침습적이고 대표적이기 위한 신중한 계획이 필요합니다.초원 및 기타 저성장 서식지의 경우 각 쿼드랫 영역[46] 내에서 자라는 유기체의 수와 유형을 계산하여 쿼드랫(1m 사각 프레임)을 사용하는 경우가 많다.

퇴적물 및 토양에는 회수된 물질이 대표성이 있는지 확인하기 위한 전문 샘플링 도구가 필요합니다.이러한 샘플러는 종종 특정 부피의 물질을 회수하도록 설계되며, Ekman grap sampler와 같은[47] 침전물 또는 토양 생물군을 회수하도록 설계될 수도 있다.

데이터 해석

잘 설계된 모니터링 프로그램에서 생성된 환경 데이터의 해석은 많은 출판물에서 다루는 크고 복잡한 주제이다.유감스럽게도, 때때로 과학자들이 미리 생각된 결과를 염두에 두고 결과의 분석에 접근하여 통계를 사용하거나 오용하여 자신의 특정 관점이 옳다는 것을 증명하는 경우가 있다.

통계는 여전히 환경 모니터링에서 얻은 교훈을 보여주기 위해 사용 또는 오용하기 쉬운 도구이다.

환경품질지수

과학 기반 환경 모니터링이 시작된 이후, 관련된 상당한 양의 데이터의 의미를 분류하고 명확히 하기 위해 많은 품질 지수가 고안되었다.강의 연장선이 "클래스 B"에 있다고 진술하는 것이 이 강의 연장선이 평균 BOD 4.2, 평균 용존 산소 85% 등을 가지고 있다고 진술하는 것보다 훨씬 더 많은 정보를 제공할 수 있다.영국에서 환경청은 공식적으로 GQA(General Quality Assessment)라고 불리는 시스템을 채택했다. GQA는 화학[48] 기준과 생물학적 [49]기준에 따라 강을 A에서 F까지의 6가지 품질 문자 대역으로 분류했다.환경청 및 웨일즈(웨일스 시골 평의회, CCW)와 스코틀랜드(스코틀랜드 환경보호청, SEPA)의 위임된 파트너들은 현재 EU 물 프레임워크 지침에 해당하는 강과 호수에 대한 생물학적, 화학적, 물리적 분류 시스템을 채택하고 있다.[50]

「 」를 참조해 주세요.

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