大氣污染防治網(wǎng)格化智能監(jiān)管體系建設(shè)及減排措施
——以莆田市為例

蔣 健

(莆田市環(huán)境宣教中心，福建 莆田 351100)

作為全面建成小康社會(huì)的三大攻堅(jiān)戰(zhàn)之一，污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)始終得到黨中央的高度重視。各級(jí)政府對(duì)大氣、水、土壤的環(huán)境保護(hù)工作提出了更高的要求，并取得了顯著的成效。各地區(qū)根據(jù)不同的環(huán)境污染情況并結(jié)合自身實(shí)際，采取不同的防治措施。在城市中，污染物來源復(fù)雜，主要來自工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)動(dòng)車尾氣排放、大氣揚(yáng)塵、燃煤等，且排放情況在多方面因素影響下動(dòng)態(tài)變化，較難形成完整的排放清單[1]。因此，快速定位區(qū)域內(nèi)各類污染物來源，實(shí)施更精細(xì)化的管控，將有利于環(huán)境污染的治理。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)大氣污染監(jiān)測(cè)進(jìn)行了大量研究，如徐祥德等[2]通過對(duì)北京市城市邊界的氣象與大氣化學(xué)觀測(cè)，結(jié)合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、地面實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)值模擬技術(shù)，揭示了城市大氣污染空間結(jié)構(gòu)多尺度特征及其變化規(guī)律。Lee等[3]借助移動(dòng)式空氣污染微傳感器，對(duì)馬來西亞雪蘭莪州雙威市進(jìn)行了大約6個(gè)月的移動(dòng)監(jiān)測(cè)活動(dòng)，建立了雙威市空氣污染的綜合數(shù)據(jù)。Xian等[4]開發(fā)了一種激光掃描雷達(dá)系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)檢測(cè)城市空氣污染變化并找到城市空氣污染的來源。雖然這些研究為大氣污染防治工作提供了很好的借鑒，但相關(guān)研究較多以整個(gè)城市作為城市尺度，無法達(dá)到精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、精細(xì)化管理的目的，且移動(dòng)監(jiān)測(cè)和激光掃描雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用難度大、成本高，在地方污染防治工作中難以開展。因此，尋找一種既能實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境精細(xì)化、科學(xué)化監(jiān)測(cè)，又能滿足環(huán)保部門對(duì)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、執(zhí)法監(jiān)督等方面的防治方法顯得尤為迫切。網(wǎng)格化作為大數(shù)據(jù)分析技術(shù)支撐下的一種新型管理模式，其智能化報(bào)警和分級(jí)化監(jiān)察執(zhí)法體系的構(gòu)建，為大氣污染精準(zhǔn)化防治提供了可能。王春迎等[1]介紹了傳感器技術(shù)在大氣污染防治網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，利用大數(shù)據(jù)、自主學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、基因算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)和修正，實(shí)現(xiàn)了成本低、穩(wěn)定性高、精度中等的網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)體系。張菲菲等[5]提出了一種網(wǎng)格化和政府購(gòu)買服務(wù)相結(jié)合的大氣污染監(jiān)測(cè)新模式，并實(shí)際應(yīng)用于石家莊市的污染防治工作，驗(yàn)證了新模式的可行性。網(wǎng)格化監(jiān)管模式的應(yīng)用，不僅增強(qiáng)了環(huán)保工作的預(yù)見性，而且還能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)判潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[6]，在環(huán)境污染監(jiān)管防治方面發(fā)揮重要作用。

近年來，臭氧成為莆田市大氣環(huán)境的首要污染物，為推進(jìn)臭氧污染防治工作，莆田市配合福建省生態(tài)環(huán)境廳開展大氣污染熱點(diǎn)網(wǎng)格智能監(jiān)管科技攻關(guān)與試點(diǎn)工作，搭建“熱點(diǎn)網(wǎng)格”監(jiān)管平臺(tái)。本文以莆田市12個(gè)熱點(diǎn)網(wǎng)格為研究對(duì)象，基于監(jiān)管平臺(tái)統(tǒng)計(jì)的報(bào)警數(shù)據(jù)，分析2019年3月至2020年2月的熱點(diǎn)網(wǎng)格在月、季節(jié)、污染物差異的變化情況，分析其報(bào)警原因并提出防治措施，以期為莆田市大氣污染治理提供參考依據(jù)。

1 大氣污染防治網(wǎng)格化智能監(jiān)管體系建設(shè)

1.1 研究區(qū)概況

莆田市位于福建沿海中部，主要轄區(qū)有荔城區(qū)、秀嶼區(qū)、城廂區(qū)、涵江區(qū)和仙游縣，總面積4200km2，常住人口290.0萬人。莆田是福建省重要的工業(yè)城市，全市有八大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，分別是化工新材料產(chǎn)業(yè)、電子信息產(chǎn)業(yè)、醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、高端裝備產(chǎn)業(yè)、制鞋產(chǎn)業(yè)、紡織服裝產(chǎn)業(yè)、工藝美術(shù)產(chǎn)業(yè)、食品加工產(chǎn)業(yè)。2019年，全年實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值2595.39億元，比上年增長(zhǎng)6.6%。

1.2 大氣污染熱點(diǎn)網(wǎng)格化智能監(jiān)管體系建設(shè)

熱點(diǎn)網(wǎng)格是生態(tài)環(huán)境部在京津冀及周邊區(qū)域即“2+26” 城提出的一種大氣污染熱點(diǎn)網(wǎng)格化監(jiān)管模式，給其他城市污染治理提供了借鑒[7]。為了銜接生態(tài)環(huán)境部熱點(diǎn)網(wǎng)格監(jiān)管體系，莆田市生態(tài)環(huán)境局通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污染源在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與氣象信息和衛(wèi)星遙感信息等多源數(shù)據(jù)融合，建立高時(shí)空精度、天空地一體化的三維立體空氣質(zhì)量監(jiān)管體系。按照3km×3km設(shè)置了47個(gè)網(wǎng)格，其污染排放約占整個(gè)莆田區(qū)域的80%，目前建設(shè)了12個(gè)網(wǎng)格(見圖1)，每個(gè)熱點(diǎn)網(wǎng)格內(nèi)布設(shè)2～4臺(tái)檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)設(shè)備主要布設(shè)在主城區(qū)、重要交通路口、餐飲集中區(qū)、工業(yè)園區(qū)，對(duì)區(qū)域內(nèi)污染源重點(diǎn)監(jiān)控，科學(xué)評(píng)估區(qū)域內(nèi)的污染排放狀況及其對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的影響[8]。

圖1 研究區(qū)域及熱點(diǎn)網(wǎng)格分布示意圖

1.2.1 三維立體空氣質(zhì)量監(jiān)控服務(wù)

三維立體空氣質(zhì)量監(jiān)管體系提供高精度空氣質(zhì)量逐小時(shí)數(shù)據(jù)，以及500m×500m空間分辨率的空氣質(zhì)量分布情況，可全面感知空氣質(zhì)量狀態(tài)。通過該監(jiān)管平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)逐小時(shí)及歷史數(shù)據(jù)查詢，提供各網(wǎng)格污染物濃度排名及變化趨勢(shì)分析，并自動(dòng)生成報(bào)表，可根據(jù)所選時(shí)間段、選定氣象條件定制各污染物分布圖等。

1.2.2 污染原因?qū)崟r(shí)解析及量化

在污染排名基礎(chǔ)上，基于熱點(diǎn)網(wǎng)格精細(xì)化分析數(shù)據(jù)，評(píng)估區(qū)域傳輸(凈通量)、擴(kuò)散條件(風(fēng)速、邊界層高度)、太陽(yáng)輻射(日照小時(shí)數(shù)和日照強(qiáng)度)等外力因素對(duì)臭氧、顆粒物等污染濃度的影響貢獻(xiàn)，并自動(dòng)生成分析報(bào)告，實(shí)現(xiàn)環(huán)境責(zé)任的精細(xì)化分解，緩解各級(jí)環(huán)境管理部門的監(jiān)管壓力。

1.2.3 智能化污染源報(bào)警

智能識(shí)別重點(diǎn)污染區(qū)，自動(dòng)跟蹤并分析異常污染特征，實(shí)時(shí)分析區(qū)域內(nèi)點(diǎn)源、線源、面源的特征并實(shí)時(shí)報(bào)警，定位疑似污染源，識(shí)別燃煤鍋爐、餐飲油煙、小散亂污集聚、工地?fù)P塵、秸稈燃燒等污染源的異常行為，為日常及重污染期間監(jiān)督檢查執(zhí)法提供精確依據(jù)。

1.2.4 分級(jí)監(jiān)管體系

為強(qiáng)化大氣污染熱點(diǎn)網(wǎng)格綜合監(jiān)測(cè)監(jiān)管責(zé)任，建立市、區(qū)縣、街道(鄉(xiāng)、鎮(zhèn))三級(jí)指揮體系，明確各級(jí)大氣污染熱點(diǎn)網(wǎng)格監(jiān)測(cè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)職責(zé)，實(shí)現(xiàn)污染源發(fā)現(xiàn)、交辦、處置、解決、反饋、評(píng)分等全鏈條閉環(huán)管理。

2 大氣污染防治網(wǎng)格化智能監(jiān)測(cè)分析

2.1 熱點(diǎn)網(wǎng)格報(bào)警次數(shù)的月份變化特征

分析莆田市各熱點(diǎn)網(wǎng)格不同月份的報(bào)警情況(圖2)，在研究時(shí)間段內(nèi)，大部分網(wǎng)格呈現(xiàn)1～4月高、5～12月低的變化趨勢(shì)。報(bào)警次數(shù)最多的是分布在荔城區(qū)的網(wǎng)格S1112578和S1111219，單月報(bào)警次數(shù)多達(dá)200次以上，其次是秀嶼區(qū)的網(wǎng)格S1105777和S1107137，城廂區(qū)的網(wǎng)格S1112576和涵江區(qū)的網(wǎng)格S1116664、S1116665、S1116667最少，在2019年里，報(bào)警次數(shù)在50次以下。統(tǒng)計(jì)各區(qū)縣熱點(diǎn)網(wǎng)格的報(bào)警次數(shù)在不同月份的分布情況(圖3)，荔城區(qū)和秀嶼區(qū)的網(wǎng)格在各月均占很大比例，其中荔城區(qū)的網(wǎng)格在各月的報(bào)警次數(shù)占比最大，均達(dá)到40%以上，在8月份占61%；其次是秀嶼區(qū)，在各月的報(bào)警次數(shù)占比也達(dá)到25%以上，仙游縣雖然只布設(shè)1個(gè)網(wǎng)格，但是其報(bào)警次數(shù)也跟涵江區(qū)不相上下，值得注意的是，城廂區(qū)在2019年的報(bào)警次數(shù)占比均在5%以下，而到了2020年，報(bào)警次數(shù)開始增加。

圖2 各熱點(diǎn)網(wǎng)格在不同月份的報(bào)警情況

圖3 各熱點(diǎn)網(wǎng)格報(bào)警次數(shù)在不同月份的分布情況

2.2 熱點(diǎn)網(wǎng)格報(bào)警次數(shù)的季節(jié)變化特征

進(jìn)一步分析莆田市各熱點(diǎn)網(wǎng)格不同季節(jié)的報(bào)警情況(圖4)，荔城區(qū)的網(wǎng)格S1112578和S1111219與秀嶼區(qū)的S1105777和S1107137變化趨勢(shì)相似，都是呈現(xiàn)春冬高、夏秋低的變化趨勢(shì)，在春季的報(bào)警次數(shù)最多，僅荔城區(qū)的網(wǎng)格S1112578報(bào)警次數(shù)達(dá)600次。而荔城區(qū)的另一個(gè)網(wǎng)格S1116662與涵江區(qū)的網(wǎng)格S1115304變化趨勢(shì)相同，從春季開始，報(bào)警次數(shù)逐漸增多，到秋季之后，開始下降。仙游縣的網(wǎng)格呈先下降、后上升、再下降的波浪式變化，其中春季最多，夏季最少。城廂區(qū)和涵江區(qū)的網(wǎng)格在春、夏、秋三個(gè)季節(jié)變化平緩，秋季過后突然增加。從各區(qū)縣報(bào)警次數(shù)在不同季節(jié)的分布情況可以看出(圖5)，荔城區(qū)和秀嶼區(qū)的網(wǎng)格在4個(gè)季節(jié)的報(bào)警次數(shù)占比最大，占比大小依次為夏季(84%)>春季(82%)>秋季(78%)>冬季(73%)。區(qū)縣的報(bào)警次數(shù)占比順序?yàn)椋豪蟪菂^(qū)>秀嶼區(qū)>涵江區(qū)>仙游縣>城廂區(qū)。荔城區(qū)位于莆田市主城區(qū)，本地施工建設(shè)、機(jī)動(dòng)車尾氣排放和夏季干燥易揚(yáng)塵等都可能是引起荔城區(qū)報(bào)警次數(shù)高發(fā)的原因。

圖4 各熱點(diǎn)網(wǎng)格在不同季節(jié)的報(bào)警情況

圖5 各熱點(diǎn)網(wǎng)格報(bào)警次數(shù)在不同季節(jié)的分布情況

2.3 污染物的超標(biāo)特征

統(tǒng)計(jì)莆田市不同污染物的報(bào)警情況(圖6)，引起莆田市熱點(diǎn)網(wǎng)格報(bào)警的主要污染物是TVOC和PM10，分別占總污染物報(bào)警次數(shù)的33.14%和28.31%，由NO2引起的報(bào)警次數(shù)最小，僅占總數(shù)的11.82%，由O3引起的比重略大于NO2，可見莆田市的臭氧污染防治工作取得顯著成效。根據(jù)官方公布，2019年，莆田市八大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)工業(yè)增加值增長(zhǎng)9.3%，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成一定影響。對(duì)莆田市各熱點(diǎn)網(wǎng)格不同污染物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(圖7)，得出各熱點(diǎn)網(wǎng)格的污染分布情況。結(jié)合圖6，可以發(fā)現(xiàn)，引起莆田市12個(gè)熱點(diǎn)網(wǎng)格報(bào)警的主要污染物是TVOC和PM10。其中，荔城區(qū)的3個(gè)熱點(diǎn)網(wǎng)格因TVOC和PM10超標(biāo)引發(fā)報(bào)警的情況尤為突出，僅網(wǎng)格S111662由于TVOC超標(biāo)報(bào)警的次數(shù)就高達(dá)1127次，而引起S1111219和S1112578這2個(gè)網(wǎng)格報(bào)警的主要污染物是PM10。在莆田市生態(tài)環(huán)境局公布的2019年度重點(diǎn)大氣排污單位名錄中，并沒有發(fā)現(xiàn)位于荔城區(qū)的工業(yè)企業(yè)，所以引起荔城區(qū)TVOC和PM10超標(biāo)預(yù)警的主要原因可能不是工業(yè)排污，具體原因還需要進(jìn)一步探究。秀嶼區(qū)的網(wǎng)格報(bào)警次數(shù)少于荔城區(qū)，秀嶼區(qū)是莆田市的工業(yè)集中區(qū)，在公布的15家單位中，就有8家位于秀嶼區(qū)，可見，引起秀嶼區(qū)的網(wǎng)格報(bào)警的主要原因可能是工業(yè)污染物排放。從報(bào)警總次數(shù)來看，荔城區(qū)和秀嶼區(qū)相對(duì)較多，仙游縣次之，涵江區(qū)和城廂區(qū)最少。

圖6 不同污染物的報(bào)警情況

圖7 各熱點(diǎn)網(wǎng)格不同污染物報(bào)警情況

3 大氣污染減排對(duì)策分析

我國(guó)正處于一個(gè)高速發(fā)展的階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也給大氣環(huán)境帶來一定的影響，散布在空氣中的污染物種類主要是以氮氧化物、二氧化硫和懸浮顆粒物等為主，這些污染主要來源于燃料的燃燒和機(jī)動(dòng)車尾氣的排放，這也是我國(guó)大多數(shù)城市環(huán)境污染的一個(gè)共同特點(diǎn)。在各級(jí)黨委政府、各部門和全社會(huì)的共同努力下，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量雖取得顯著改善，但仍要清醒認(rèn)識(shí)到我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的成效還不穩(wěn)固，部分區(qū)域距收官目標(biāo)差距明顯，與人民群眾期待還有較大差距。為此各級(jí)政府應(yīng)保持戰(zhàn)略定力，堅(jiān)持方向不變、力度不減，確保污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)圓滿收官。

3.1 機(jī)動(dòng)車尾氣排放的控制方面

3.1.1 加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車尾氣排放管理

結(jié)合地方實(shí)際情況，出臺(tái)更多路上執(zhí)法措施，加強(qiáng)對(duì)超標(biāo)排放車輛的處罰力度；將高排放老舊車從市場(chǎng)淘汰。相關(guān)研究表明，淘汰高排放老舊車的措施可以大大減少機(jī)動(dòng)車大氣污染物和溫室氣體的排放，相比其他減排措施效果更好[9]。進(jìn)一步可對(duì)路上行駛的機(jī)動(dòng)車采取限行、禁行等管控措施，尤其是重型柴油貨車。

3.1.2 推廣綠色出行

提高公共交通在交通運(yùn)輸市場(chǎng)內(nèi)的占有率。減少汽車尾氣排放的有效方法就是號(hào)召?gòu)V大市民多坐公交車，少開車。通過提升公共交通服務(wù)質(zhì)量的方式引導(dǎo)人們合理選擇出行方式。近年來，我國(guó)一些大城市紛紛推出了與公共交通運(yùn)行相關(guān)的便民措施，例如許多城市提出了微信、支付寶、城市通、云閃付等電子支付方式，為乘坐公共交通提供便利。

3.1.3 發(fā)展新能源汽車

推廣使用新能源和清潔能源汽車，加快推進(jìn)城市建成區(qū)新增和更新的公交、環(huán)衛(wèi)、郵政、出租、通勤車輛采用新能源或清潔能源汽車。

3.2 工業(yè)生產(chǎn)方面

3.2.1 工業(yè)污染源頭治理

推進(jìn)企業(yè)技術(shù)改革，改良生產(chǎn)工藝，利用現(xiàn)代高新技術(shù)，淘汰產(chǎn)能落后、污染高的鍋爐設(shè)施，減少或停止使用污染大的原料，從根本上減少污染排放。

3.2.2 調(diào)整能源結(jié)構(gòu)

企業(yè)自身進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，改變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)過度重型化的局面，加快重點(diǎn)行業(yè)脫硫、脫硝、除塵改造工程建設(shè)。推行天然氣代煤、電代煤的控制空氣污染措施。同時(shí)地方政府應(yīng)大力推廣清潔能源使用，優(yōu)化城市能源結(jié)構(gòu)。

3.2.3 強(qiáng)化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)激勵(lì)機(jī)制

地方政府要出臺(tái)相應(yīng)的政策法規(guī)，加強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法、提升治污水平、加大環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，重點(diǎn)整治“散亂污”企業(yè)等。要強(qiáng)化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)激勵(lì)機(jī)制，如電廠脫硫脫硝超低排放電價(jià)補(bǔ)貼、城鎮(zhèn)污水處理收費(fèi)政策；重點(diǎn)研究制定影響深度污染防治和生態(tài)保護(hù)的經(jīng)濟(jì)政策，如環(huán)境保護(hù)稅中納入揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)、總磷排放征稅，重點(diǎn)行業(yè)超低排放改造稅收優(yōu)惠和折舊鼓勵(lì)，促進(jìn)污染場(chǎng)地修復(fù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合(EOD)模式。

3.2.4 建立多元共同治理體系

動(dòng)員社會(huì)組織和公眾共同參與，完善公眾監(jiān)督和舉報(bào)反饋機(jī)制，加強(qiáng)輿論監(jiān)督，發(fā)揮各類社會(huì)團(tuán)體、環(huán)保志愿者作用。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，搭建覆蓋全國(guó)的監(jiān)管平臺(tái)，對(duì)污染地區(qū)實(shí)施可視化在線監(jiān)控。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，大氣污染熱點(diǎn)網(wǎng)格的應(yīng)用變得越發(fā)成熟。憑借其多源數(shù)據(jù)融合、快速識(shí)別和智能報(bào)警等優(yōu)點(diǎn)，為大氣污染的精準(zhǔn)防治提供有力依據(jù)，未來將在環(huán)保工作中發(fā)揮更大的作用。我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,進(jìn)而改善我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量，為打贏藍(lán)天碧水凈土保衛(wèi)戰(zhàn)發(fā)揮更重要的作用。