環境大氣監測的全程序控制方法探析

陳明智，金英偉

1.南京市雨花臺生態環境局；2.北京英視睿達科技股份有限公司

為強化大氣治理分級管理，今年3月，南京市雨花臺區環境完全質量監測站在一級、二級點位長制的基礎上建立三級點位長制，明確各級點位長工作職責，強化應急響應、預警處置、工作考核，制定《雨花臺區環境空氣質量監測站點“點位長”制管理辦法（暫行）》，進一步壓實基層一線治氣主體責任。同時，智慧環保項目的建設，將構建雨花臺區生態環境環保業務體系，進而為小環境大氣監測全程序質量控制方法的實施奠定堅實的基礎。

一、傳統環境大氣監測模式存在的弊端

傳統環境大氣監測網絡系統不夠完善，容易造成監測工作重復，不僅耗時耗力，而且還無法保障監測質量。

例如，在實際監測過程中，所得到的大氣污染數據、氣象數據之間存在差異，而這類數據獲取需要較多的人力、物力、財力。同時，傳統模式下未設置專門的部門或者是小組負責，以至于責任難以落實到人頭，不僅影響工作效率，而且難以保證質量。

對于環境大氣監測而言，采集數據是第一步工作。在現場采集數據沒有規律性可言，而是具有一定的隨機性，所以，采集到的數據往往會出現不確定性，這樣便會影響最終監測結果的準確性、全面性。同時，監測分布點也不夠完善，主要集中在城市，鄉鎮地區監測網絡還處于建設階段，無法保障數據的完整性。例如，部分地區的區域性環境大氣監測以鄉鎮為單位，但是監測點位最多分布兩個，這就意味著監測點將無法實現動態監測以及精準監測。

此外，基于相關規定，部分企業會自行完成布點監測，但是監測位置幾乎布置在企業集中區域，這就意味著監測數據不完整，而且也不具有區域代表性[1]。

傳統監測主要采用的系統是SCM數字化系統，質譜儀、色譜儀等物理監測系統卻較少使用，意味著監測數據可信度比較低。

二、環境大氣監測全程序質量控制方法的意義

環境大氣監測全程序質量控制的目的就是確保數據的全面性、精準性、實時性，這樣才能將區域內環境大氣的實際情況準確反映出來，可以為治理部門制定治理措施提供有價值的參考依據。現階段，雨花臺區為實施環境大氣監測全程序質量控制方法進行了全面部署，具體體現為：

第一，雨花臺區生態環境智慧指揮平臺系統主要包括環境大數據資源中心、空氣質量綜合分析與精準化監管平臺、水環境綜合分析及風險預警平臺、危廢在線監控管理平臺、智慧環保指揮中心等內容。此次雨花臺區生態環境智慧指揮平臺建設是推進生態文明建設的重要科技支撐，是生態環境大數據建設的必然選擇，是改善生態環境質量的重要舉措。運用大數據和人工智能技術整合全區水、氣、土等監管系統，打通生態環境領域的信息孤島，實現資源共享，建立天地空一體化的立體監測監控指揮體系，全面提升雨花臺區污染防治工作的決策指揮能力、監管執法水平、行政服務效能。最后接入全區的“智慧雨花”工作平臺，可解決傳統模式數據不完整的問題。

第二，建立大氣專班，強化數據成果應用分析，解決傳統模式下未設置專門的部門或者是小組的問題。充分利用區智慧生態環境平臺，整合區內小標站、微站和餐飲、汽修在線等平臺，建設區智慧生態環境手機App，要求第三方派專人駐點辦公，同時與南大、南信大等高校及第三方專家團隊簽訂戰略合作協議，組建大氣污染防治工作專班，對發現的問題實時精準溯源，第一時間移送屬地街道（園區）排查整治，緊盯問題整改閉環，確保工作成效。協調召開每月全區空氣質量分析會議，為重點區域環境質量提升提供技術助力。

第三，提升科技賦能，強化大氣監測體系建設，解決傳統環境大氣監測網不完善的問題。依托現有1個國控點、7個小標站、40個微站、10個降塵點監測系統，雨花臺區在布設的省7個、市18個TVOC點位基礎上，完成全區加密布設34個TVOC站點手續報批并將建設到位，完成42家（59套）汽修VOCs排放濃度在線監控“進出口雙控”升級改造，完成2套柴油車黑煙抓拍設施點位建設，完成16個TSP監測設備手續報批并將全部建設到位，完善全區環境空氣質量監測網絡，實現全方位監管。積極開展為期3個月的雷達掃描、每月“遙感監測+無人機巡查”、不定期積塵走航監測，為顆粒物高值區域、秋冬季重污染天氣應急管控預警及污染防治提供助力。

三、環境大氣監測的全程序質量控制影響因素分析

從環境大氣監測的全程序質量控制實踐來看，影響其質量的主要因素有人為、采樣、樣品等，具體如下：

（一）人為因素

從實踐過程來看，人為因素是影響環境大氣監測質量的主要因素。從實際角度來講，我國對于環境大氣監測技術的應用還處于探索、進步、發展以及突破的階段。特別是前期，監測設備投入非常有限，監測人員技術水平較低，這就意味著監測人員對技術、設備的利用程度也比較有限，無法保障監測數據的全面性、精準性以及實用性。現階段，雨花臺區加強了環境大氣監測的部署，專職小組、科技賦能，特別是雨花臺區生態環境智慧指揮平臺項目的規劃，為實施全程序質量控制打下了堅實的基礎，但是更為關鍵的還是技術人才的培養以及先進設備的引進，這樣才能真正發揮雨花臺生態環境智慧平臺的價值[2]。

（二）現場采樣因素

現場采樣質量將對監測結果產生根本性影響。現場采樣通常需要經過確定監測位置、采集樣本、維持樣本三個階段的工作。任何一道工序出錯，結果也將出錯。監測點設定需要考慮環境、天氣、排污口位置等各種因素，合理、科學的監測點才能對區域大氣情況進行準確、全面的反映。樣本采集過程中，采集手法、頻率、氣象情況等方面都需要注意，而維持樣本主要在于運輸的穩定性。

（三）樣品分析因素

樣品分析就是對所采集的樣本進行分析，涉及監測儀器、實驗設備的應用，這個過程中可能會因為化學試劑純度不足、設備精度不夠、實驗環境差異等各種因素而影響最終的評價結果。

四、環境大氣監測的全程序質量控制優化方法

前文大致分析了環境大氣監測全程序質量控制的影響因素，在實施過程中需要注意這些影響因素，才能保障監測質量。“十三五”期間，雨花臺區共建成各類大氣站點58個（1個國控站點、7個市控站點、10個降塵點、40個微型站點），2021年新增34個TVOC站點、16套TSP監測設備、2套黑煙抓拍系統，均納入雨花臺區生態環境智慧監管平臺，并綜合整合區內餐飲、汽修在線等平臺，著手開展環保智慧系統手機App建設研究，完善科技治理體系。雨花臺區現有的監測體系為全程序控制實施奠定了堅實的基礎，具體需要從以下幾個方面有效實施：

（一）準備工作

結合現場實際情況，做好準備工作，具體的控制要點（見表1）為：

表1 鹽工采集準備控制要點

1.對監測點進行確定

監測點位置直接影響監測質量，采集樣本之前必須確定具體位置，可以從這些方面入手：（1）以本次環境大氣監測目的、環境情況、大氣污染結果、設備狀態等為依據，制定監測方案，同時，針對上下風向位置設定監測方法，例如，對照點監測、加密監測等。（2）對監測區域大氣污染程度進行分析，設置低、中、高三個污染等級，并有針對性地設定不同的樣品采集位置以及數量，確保污染位置能夠全面覆蓋。（3）以監測方案為依據，進一步明確樣品采集的頻率、位置范圍、時間段，可以保證樣本的代表性、科學性、全面性[3]。

2.檢查設備

性能監測與運行狀態檢測是設備檢查的關鍵，具體而言：（1）做性能檢測，主要對采集裝置是否完整、準確進行檢測，以智能電子轉子流量計為例，需要進行詳細的校對，同時，還要做好相關設備儀器的密封性檢測以及是否滿足樣品儲存的標準。（2）狀態檢測，目的是檢測設備儀器是否存在故障，例如，乳膠管是否老化、漏氣等。設備保持良好的狀態，才能保障樣品采集有序開展。

3.采集方法

采集方法通常是圍繞監測方案的具體要求合理選擇應用，進而為實驗室樣品分析提供質量達標以及數量充足的樣品。采集方法選擇如下：（1）離線采樣技術，具體包括限體積、限流累積、定時、瞬時等方法，需要結合具體情況，選擇一種或者是多種方法配合應用。（2）連續自動采樣技術，作為常用技術通常與在線系統結合，例如，可以與雨花臺區生態環境智慧監管平臺進行結合，保障自動采樣的連貫性，從而提升監測質量[4]。

（二）樣品處理

樣品處理的要點在于：（1）采集階段做好采集工作的記錄。具體由采集人員記錄好采樣工作人員的信息、采集監測點位置、樣品名稱與編號、采集流程、采集方法、采集設備、采集環境等，確保整個采集工作流程有跡可循，可為日后監測工作的改進提供有價值的參考依據。（2）完成采集之后，及時送到實驗室進行分析。存儲樣本必須選擇合適的儲存容器，嚴格按照標準儲存方法確保樣品的穩定性，并在規定時間內運輸到實驗室，需要注意運輸過程中要避免樣品泄露與污染[5]。

（三）樣品實驗

確保樣品實驗的質量，可以從這些方面入手：（1）明確樣品實驗方法，常用的有效方法是ISO標準或者是美國EPA，進而對樣品各項結果與數據進行明確。需要注意的是，實驗方法要結合實際情況進行使用，這樣才能保障結果的精準度。（2）預處理樣品要避免污染或者損失，通常采用全過程空白法對樣品進行測定，再通過平行加標法做好樣品加標處理或者是替代處理。（3）分析樣品。通常采用的是空白實驗、實驗室質控樣、儀器控制等進行樣品監測，整個過程一定要避免污染[6]。

四、結語

“十三五”以來，雨花臺區不斷加快產業結構調整以及“智慧雨花”工作平臺的部署，通過環境大氣監測的全程序質量控制方法，全區PM2.5均值由2015年的57微克/立方米，下降至2020年的31.1微克/立方米，實現了“五連降”；優良天數比率由2015年的59.5%提升至2020年的82.2%，提升22.7個百分點；臭氧污染天數由2015年的66天，下降到2020年的40天，降幅為39.4%。今年以來，截至10月18日，PM2.5濃度均值為23.5微克/立方米，同比下降18.7%，優于年度30.1微克/立方米的目標，排名主城第一、全市第三；優良天數比率81.8%（優良天數237天、污染天數53天），同比提升0.6個百分點，劣于年度83.6%的目標，排名主城第二、全市第三；PM10濃度均值為53微克/立方米，同比上升1.9%，排名主城并列第二、全市并列第七；NO2濃度均值33微克/立方米，同比下降2.9%，排名主城第四、全市第十一。1-9月降塵量4.34噸/月·平方公里（年度目標2噸/月·平方公里），排名主城第四、全市第九。未來，隨著“智慧雨花”平臺以及環境大氣監測的全程序質量控制方法的完善，勢必能夠讓全區精細化治理更上一個臺階。