大氣環境監測中大數據技術的應用實踐探究

楊祿川

（德陽市什邡生態環境監測站，四川 德陽 618000）

目前我國特別提出為確?？諝赓|量持續改善目標，各個城市應深入實施“減排、壓煤、抑塵、治車、控秸”五大工程，推進科學治污、精準治污、依法治污。各級各部門要按照我國大氣污染治理方案要求，扎實推進各項工作措施落地落實，全力以赴打贏我國大氣污染防治攻堅戰。

1 大氣環境治理概述

大氣環境對人類生存以及生物多樣性保護意義重大，在大氣環境治理中應明確大氣污染成因，污染是根據人類生活活動向自然界排出大量污染物，使其含量超過環境承載能力，并使大氣環境發生惡化。大氣環境發生惡化后，其惡化分為天然污染與人為污染。天然污染包括灰塵、活火山、森林火災等自然災害；人為污染是污染源，包括工業污染、交通污染、燃燒物污染等。

目前，我國十九大報告中指出，為建設現代化人與自然和諧共處時代，不僅要創造出更多物質財富滿足人們日益增長的需求，還應有更多生態產品滿足人們對美好生活的向往。十九大報告中特別提出了未來我國生態文明建設方向，并以大氣環境治理為基礎規劃了路線。為此，各地應積極落實好大氣污染防治攻堅方案，強化監測技術，突出重點、對標對表、精準發力，扎實推進各項工作任務取得實質性進展。要進一步落實各方責任，通過嚴格的督導和問責倒逼工作落實，確保大氣污染防治各項工作取得實效，促進空氣質量穩步改善。要把大氣污染防治和各項工作結合起來，統籌推進，不斷強化治理體系和治理能力，堅持經濟發展和生態環境保護效能，不斷夯實高質量發展基礎。

2 大氣環境監測中大數據技術應用意義分析

隨著我國科學技術的快速發展，各種新技術、各種信息層出不窮，我國也進入了全信息發展時代。在有效提升人們日常生活便捷性的同時，也改變了人們的生活習慣。例如，在各種軟件程序應用中，產生數量巨大的信息數據，也改變了傳統信息數據儲存方式，使其能夠更好地服務軟件應用人群。為此在大氣環境監測工作中，技術人員應重視對大數據技術的挖掘與利用，如無人機、數據中心、多源數據融合、空間監測站等，以有效提高數據收集統計分析效率，并以此提升大氣環境監測的可靠性。

3 大氣環境監測中大數據技術的應用對策分析

3.1 大數據解析技術

3.1.1 大數據解析技術的優勢

在大氣環境監測中，大數據解析技術相比傳統手段具有明顯的技術優勢，不僅可以提升大氣環境監測的準確性也能夠滿足不同環境的監測需求。一般來說，大數據解析技術包括三方面，環境監控、輔助環境治理以及共享監測成果等。具體來說，在大氣環境監測中大數據解析技術可根據信息獲取高效功能以及多種監測采集設備協同應用，并通過監測手段體現出其更為多樣化的特點，在通過應用大數據解析技術迅速分析出重要的數據參數后，精準監測大氣環境，并將信息數據分享給有關部門，以此有效提升大氣環境監測的預警能力，確保為下一步制定出行之有效的防治對策，真正達到防止環境污染蔓延、改善大氣環境的目的。

3.1.2 大數據解析技術的破解難題

隨著大氣污染問題研究的不斷深入，科學體系的日臻完善，科學家提出“一個大氣”的概念，即所有的問題都發生在一個大氣下，各種問題通過自由基化學或關鍵物種的化學過程彼此關聯，應采取綜合性的方法對各種相關污染問題進行整體考慮。在大數據解析技術實際應用中，可有效解決以往存在的大氣污染防治精準施策、破解污染溯源等關鍵性難題，可依據“大氣環境污染立體監測精細化源解析系統研發項目”，通過建立環境空氣質量監測監管和預報預警系統，查明以下兩方面的問題：其一，查明污染傳輸來源，初步判別區域影響，評估其他城市的污染物傳輸貢獻。污染物由于受到氣流傳輸作用，流動性較大，污染物的跨區域傳輸源是查明空氣質量變化首要考慮的問題；其二，查明污染組分比例，深度解析污染成因，可利用大數據解析技術，通過國控點數據分析不同的污染特征：空間分布差異明顯，且主要以冬春季節的顆粒物（PM10和PM2.5）污染和夏秋季節的O3污染兩大污染源為主。以兩大重點污染因子為研究對象，查明傳輸影響機制問題，即顆粒物污染傳輸問題和O3污染傳輸問題；查明本地組分解析問題，即顆粒物污染組分解析和O3污染組分解析，最終為大氣污染防治的應急處理和優化控制提供基礎保障。

3.1.3 大數據解析技術的可視化操作

首先，在大氣環境污染治理中，可依據大數據技術形成可視化操作，在可視化操作中可將大氣環境因素納入監測范圍，并將涉及的監測指標分開來進行處理，如二氧化硫、氮氧化物等。其次，在傳統的數據信息收集記錄工作的基礎上，利用大數據技術可針對大氣環境監測數據演變規律進行解析，并以此方便相關人員進行可視化操作，進而針對各種監測指標進行采集與分析，將監測子站數據信息反饋到中心站，并通過中心站計算機將反饋結果上傳到當地相關環境監測平臺中，在此過程中可視化操作可更直觀地反映出當地大氣環境實際質量，并依據氣象預警系統制定出適合當地的防治手段[1]。

3.2 建設生態環境監測大數據平臺

在大氣環境大數據技術應用下，當地應依托大數據技術建立生態環境監測大數據平臺。首先，相關生態環境部門應積極作為、狠抓落實，從優化監測網絡布局、豐富拓展生態監測范圍，提升污染源預警監測水平、推進生態環境監測大數據平臺建設等方面發力，加快構建“天空地一體”生態環境監測網絡體系。其次，當地應積極依托大數據技術，建立生態監測地面站點、生態監測指標、環境空氣質量自動監測站、地表水環境質量監測斷面、重點工業園區有毒有害氣體環境風險預警監測體系等監控平臺。

例如，當地可堅持“一張網”，建設涵蓋大氣、水、土壤、噪聲、輻射等要素的全省環境質量監測網絡，統籌構建污染源監測網絡，加強遙感手段在水體和環境空氣監測領域的應用，持續優化生態環境監測大數據平臺。布設地下水基礎環境狀況調查評估點，為“十四五”時期實現對全省生態環境質量、重點污染源和生態環境狀況監測全覆蓋打下基礎。統籌全省生態環境監測體系建設，組織實施生態環境監測規劃，系統提升現代化監測水平。圍繞全省重要生態系統保護和修復重大工程實施，做好生態監測服務。進一步在“服務民生”等方面下功夫，讓生態環境大數據在服務民生方面發揮好作用，不斷增強人民群眾的獲得感和幸福感[2]。

3.3 建立綜合大氣環境監測系統

目前，為了達到控制大氣污染的目的，必須大力發展綜合監測系統。首先，地方政府要強化自身的基礎設施，擴大監控范圍，實現全球監控技術的融合，建立一個完善的環境監控和預警系統；其次，在建立綜合環境大氣監測站點時，要構建先進的儀器裝備和綜合能力評價體系。同時，本文還從污染顆粒物成分、來源、臭氧前體物揮發性有機物、顆粒物垂直分布、外源傳輸等幾個角度進行了研究，為大氣環境保護、區域聯防聯控、污染預警、環境污染應急等工作提供了科學依據。比如，在對本地固定污染源排放監測中，要建立大氣綜合監測站點，設立專門的監測小組，共同努力，保證監測任務的質量和效率。例如，通過綜合監測系統支持高質量發展、提高區域大氣監測技術水平、由單一區域監測向綜合監測發展、從僅僅監測環境質量濃度的動態變化到可追溯等方面，更好地為打贏藍天保衛戰助力。最后，當地還應不斷加強自身監測能力，加強污染來源分析、治理對策制定、效果分析、評價等方面的綜合運用，運用多模型的預測預警系統，大力提升當地空氣質量預報預警能力及準確度，提升大氣污染防治的技術支撐能力，為持續改善大氣環境質量保駕護航[3]。

3.4 不斷改進大氣監測技術

在目前的情況下，為了更好地利用大數據監測技術，必須通過改進技術來指導大氣污染防治工作，降低污染，提高環境質量，加強對“藍天”的保護。首先，地方要積極支持新技術新設備的開發與使用。比如，可以建立一套用于餐廳油煙污染的在線監控體系，使其能夠完全覆蓋所有的油煙凈化設備。同時，要加速我國的生態環境管理體制建設和提升治理能力的現代化，提高大氣污染預警水平，推動科學治污、精準治污、依法治污。地方要運用大氣監測技術，不斷改進數字化的信息系統，通過大氣監測技術建設自動監測網，實現大氣質量自動監測、污染源企業監測等。同時，在十四五規劃中，要不斷健全監測網絡，建立環境質量監測、污染源監測和生態監測一體化監測系統。其次，為了改善空氣質量監控技術，必須根據環境監測儀的規定，根據各地區的情況收集資料，將其匯總上報到地方環保系統，進行橫向、縱向的比對，并提出相應的防治方案。在行政區域范圍內建立一套空氣自動監測系統，該系統將能夠實時監測到城區及周邊地區的空氣質量情況，并能及時發現問題，進而為政府更精細化地進行大氣環境治理，控制和改善空氣質量，為產業布局轉型升級等提供更加科學的依據[4]。

3.5 合理利用無人機技術強化大氣環境監測效果

其一，環保無人機應用場景，有應急環境污染處理、核心污染區監測、突發環境事故處理、大氣污染監測、廢氣排放監測、污染源排查、水域巡查監測、排污口、固體廢物防治等在環保領域。無人機主要應用在監測、取證和測繪三個方面。在監測方面，無人機通過搭載各種傳感器和平臺系統，能夠對大氣、水體、固廢污染等進行實時監測。無人機因其具有靈活、便捷等優點，使得無人機環保監測能夠獲取到多方面的數據信息，同時數據采集和傳輸也更加穩定和準確，比傳統的監測手段要有效得多。

其二，無人機在大氣治理中，一次監測最多9種空氣污染物，并將數據實時傳輸，實時生成直觀的二維/三維污染分布圖，即時生成報告，在取證方面，無人機能夠加大環保督察和執法的力度。當出現各種違規生產和非法排放等問題時，以前只能依靠傳統的人工取證和處理，困難程度相對較高且效率低下，利用無人機環保監測實現在空中拍照取證，能及時獲取所需的數據信息，提高了環保執法的工作效率[5]。例如，以六旋翼無人機為飛行搭載平臺，以STM32單片機和傳感器技術為支撐，設計實現一套大氣污染物立體化監測系統，該系統可方便進行監測航線智能規劃，自主飛行?？捎糜诒O測和分析PM2.5、PM10、SO2、O3、NO2等污染物的水平和垂向分布特征。實踐表明該系統進行大氣污染物分布的立體監測是可行的，并具有靈活性和高效性的特點，是對現有固定環境監測網絡的有益補充。其三，在測繪方面，無人機還能對水、土地等資源進行測繪，為有關部門掌握我國整體環境狀況提供了數據支持，從而制定相關的環保政策和采取相關行動。隨著無人機的強勢入局，我國大氣污染防治迎來嶄新局面，“無人機+環保”的發展也將獲得更為廣闊的前景。未來，無人機與人工智能技術必定會實現深度融合，“無人機+環?！币矔@得更強專業技術能力，應用到更多的領域[6]。

4 結語

綜上所述，環境保護是人類永恒的主題和責任，我國越來越注重推進生態文明建設。大氣污染防治是環境治理工作中的重要部分，為了深入貫徹落實國家環保政策，順利開展執法監查工作，各地應積極利用大數據技術、大數據解析技術、空氣監測站等技術不斷提升大氣治理效果，以更好地保護大氣環境，為促進當地經濟發展作出貢獻。