淺談大氣監(jiān)測在城市環(huán)境治理中的實(shí)用價(jià)值及創(chuàng)新應(yīng)用

胡廷勇，丁樹江

（濰坊市生態(tài)環(huán)境局諸城分局，山東 濰坊 262200）

目前，我國正大力解決環(huán)境污染問題，逐漸轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，“綠水青山就是金山銀山”是我國環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向。近年來，我國主要大氣污染物排放量不斷下降，但排放量依舊較大，而環(huán)境監(jiān)測是檢驗(yàn)環(huán)保治理效果的試金石，在環(huán)境保護(hù)工作中，環(huán)境監(jiān)測起著不可或缺的作用。

1 大氣監(jiān)測綜述

1.1 大氣監(jiān)測的概念和內(nèi)涵

大氣污染監(jiān)測（air pollution monitoring）是指測定大氣中污染物的種類及其濃度，觀察其時(shí)空分布和變化規(guī)律的過程。大氣監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測非常重要的組成部分，專業(yè)的監(jiān)測人員對大氣中的污染物開展定期的觀察及分析，精準(zhǔn)研判大氣中污染物的含量是否超標(biāo)，是否符合我國空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。當(dāng)前，我們開發(fā)的智慧環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)Υ髿獾奈廴疚锖块_展實(shí)時(shí)的科學(xué)監(jiān)測，便于決策者做出合理的防治對策，扎實(shí)做好預(yù)防工作。環(huán)境監(jiān)測是為城市環(huán)境存在的一系列問題服務(wù)的，我們必須利用先進(jìn)的技術(shù)監(jiān)測手段獲得大數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，從而提出合理科學(xué)的防治措施[1]。

1.2 大氣污染環(huán)境監(jiān)測的主要內(nèi)容

大氣環(huán)境監(jiān)測是監(jiān)測大氣環(huán)境中污染物的濃度，并觀察、分析其變化及其對環(huán)境影響的過程。大氣污染監(jiān)測除了測定大氣中污染物的種類及濃度，還要觀察其時(shí)空分布和變化規(guī)律。監(jiān)測的分子狀污染物主要有硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、鹵代烴、碳?xì)浠衔锏龋活w粒狀污染物主要有降塵、總懸浮微粒、飄塵及酸沉降。大氣質(zhì)量監(jiān)測需要對某地區(qū)大氣中的主要污染物進(jìn)行布點(diǎn)采樣及分析，通常根據(jù)一個(gè)地區(qū)的規(guī)模、大氣污染源的分布情況和源強(qiáng)、氣象條件、地形地貌等因素，進(jìn)行規(guī)定項(xiàng)目的定期監(jiān)測。

我國規(guī)定的大氣質(zhì)量監(jiān)測項(xiàng)目有二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物、一氧化碳和降塵。此外，還可根據(jù)區(qū)域大氣污染的不同特點(diǎn)，增加碳?xì)浠衔铩⒖傃趸瘎⒖晌腩w粒物、二氧化氮、氟化物、鉛等特征污染物的監(jiān)測。

2 大氣環(huán)境監(jiān)測的目的和意義

大氣污染監(jiān)測的目的在于識別大氣中的污染物質(zhì)，掌握其分布與擴(kuò)散規(guī)律，監(jiān)視大氣污染源的排放和控制情況。從宏觀來看，大氣環(huán)境監(jiān)測的意義在于能夠?yàn)榄h(huán)境管理、環(huán)境規(guī)劃、環(huán)保決策起到切實(shí)的支撐作用，能夠整合環(huán)境管理的大量分散資源，進(jìn)一步提升環(huán)境管理效能，加快精細(xì)化城市或地區(qū)環(huán)境管理機(jī)制的建設(shè)速度，提高現(xiàn)代化城市或地區(qū)的環(huán)境管理水平，有效解決環(huán)境問題。從微觀來看，一方面大氣環(huán)境監(jiān)測能切實(shí)起到及時(shí)發(fā)現(xiàn)并快速解決問題的作用，例如針對非法排污、秸稈焚燒、工地?fù)P塵管理不當(dāng)、胡亂傾倒垃圾等行為，大氣環(huán)境監(jiān)測平臺可快速鎖定污染源，并派出執(zhí)法人員進(jìn)行違規(guī)處理，大大提高了環(huán)境污染事件的處置效率；另一方面，大氣環(huán)境監(jiān)測能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)外來的大氣污染事件，為污染源頭追溯、信息互通、分清權(quán)責(zé)提供了有效依據(jù)[2]。

3 大氣監(jiān)測在城市環(huán)境治理中的實(shí)用價(jià)值

3.1 空氣質(zhì)量監(jiān)測是目前發(fā)展最快的智慧城市應(yīng)用之一

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶來了更多的環(huán)境污染，正在逐步影響到生態(tài)及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人們的身心健康。各地政府及環(huán)保部門需要對所在城市及區(qū)域的環(huán)境污染狀況有全面的了解，而大氣環(huán)境監(jiān)測的建設(shè)及布局不僅可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)測及大面積聯(lián)防聯(lián)控，為大氣國標(biāo)站進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)補(bǔ)充，更可以消除環(huán)境監(jiān)測的眾多盲點(diǎn)。為驗(yàn)證環(huán)保治理效果、調(diào)整治理策略、明確責(zé)任、環(huán)保執(zhí)法等提供了重要依據(jù)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)分析公司BergInsight的最新研究報(bào)告，2020年，我國城市空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備的安裝基數(shù)達(dá)到73000臺，并將以34%的復(fù)合年增長率增長，到2025年將達(dá)到315000臺，該數(shù)字是指以某種方式用于城市和社區(qū)輔助空氣質(zhì)量監(jiān)測的任何類型的聯(lián)網(wǎng)室外空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備，不包括僅供個(gè)人使用的傳統(tǒng)監(jiān)管監(jiān)測站和設(shè)備。空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)通常用于為決策提供信息，尤其是那些對人們的健康和福祉有直接影響的城市管理決策，許多城市現(xiàn)在終于意識到物聯(lián)網(wǎng)和相對低成本、小尺寸的空氣質(zhì)量監(jiān)測儀，可以通過大幅提高城市空氣質(zhì)量的空間和時(shí)間數(shù)據(jù)的分辨率而帶來巨大價(jià)值，對城市的環(huán)境治理和社會發(fā)展大有裨益[3]。

3.2 大氣污染防治工作是向科學(xué)治理方向轉(zhuǎn)型的必然選擇

大氣污染防治工作已經(jīng)開始向科學(xué)治理方向轉(zhuǎn)型，其中擁有高效精確的監(jiān)測體系是前提，環(huán)境監(jiān)測早已成為大氣治理領(lǐng)域的剛性需求。特別是大氣網(wǎng)格化監(jiān)測是近年來政府及環(huán)保部門大力推動的環(huán)保措施之一，全國已經(jīng)有多個(gè)城市或地區(qū)擁有了自己的網(wǎng)格化系統(tǒng)，也有更多的城市或地區(qū)正在加緊布局當(dāng)中。新一代的網(wǎng)格化監(jiān)測已經(jīng)不再僅局限于大氣污染，氣象數(shù)據(jù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)等也慢慢加入了監(jiān)測體系中，同時(shí)結(jié)合了視頻監(jiān)測及智能軟件平臺，從而具有實(shí)時(shí)查看、快速預(yù)警、污染源遠(yuǎn)程追溯等眾多功能，取得了良好的監(jiān)測效果[4]。

3.3 健全大氣監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)有助于科學(xué)服務(wù)城市污染防治

2020年7月，生態(tài)環(huán)境部出臺了《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃綱要（2020-2035年）》（下文稱《綱要》），為“十四五”期間，我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提出了發(fā)展目標(biāo)以及主要任務(wù)。《綱要》中對于大氣監(jiān)測提出了“提升空氣質(zhì)量監(jiān)測水平，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)評價(jià)；深化污染成因監(jiān)測，支撐精細(xì)管控；拓展污染監(jiān)控和履約監(jiān)測，服務(wù)風(fēng)險(xiǎn)防范”的總體要求。城市污染防治需要聚焦源頭防控，突出重點(diǎn)領(lǐng)域減排，圍繞“控氣、控車、控塵、控?zé)⒖胤馈遍_展專項(xiàng)攻堅(jiān)，加快推進(jìn)企業(yè)深度治理、散煤禁燃、移動源尾氣治理、揚(yáng)塵整治、油煙治理、露天禁燒、禁燃禁放等重點(diǎn)工作。同樣，還應(yīng)學(xué)習(xí)、借鑒先進(jìn)的工作方法，引入專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，利用科技手段提高科學(xué)分析研判水平，推進(jìn)科學(xué)治氣、精準(zhǔn)治氣。如引入專業(yè)第三方服務(wù)團(tuán)隊(duì)，綜合運(yùn)用雷達(dá)、走航監(jiān)測、六參數(shù)無人機(jī)等監(jiān)測手段，厘清本地污染特征，細(xì)化管控措施，對重點(diǎn)時(shí)段、重點(diǎn)部位科學(xué)精準(zhǔn)治污提供技術(shù)保障，不斷提高城市大氣治理精細(xì)化水平[5]。

4 大氣監(jiān)測在城市環(huán)境治理中的創(chuàng)新應(yīng)用

4.1 對癥下藥、系統(tǒng)治污，實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境治理新轉(zhuǎn)變

環(huán)境治理，監(jiān)測先行，有針對性地合理部署監(jiān)測方式是城市環(huán)境污染對癥下藥的重要一步，通過對城市道路交通要道以及重點(diǎn)區(qū)域、企業(yè)排放的污染物質(zhì)開展動態(tài)的監(jiān)控管理，可以更精準(zhǔn)地定位污染源排放點(diǎn)位和污染物排放因子。首先，我們需要確定目標(biāo)，設(shè)立動態(tài)比對窗口，根據(jù)相關(guān)考核標(biāo)準(zhǔn)，對AQI空氣質(zhì)量指數(shù)、PM2.5、PM10等，標(biāo)定目標(biāo)數(shù)值；將監(jiān)測獲取的空氣質(zhì)量實(shí)況數(shù)值與目標(biāo)數(shù)值進(jìn)行動態(tài)對比，以掌握目標(biāo)差距和目前工作方法的正確性，便于及時(shí)調(diào)整行動計(jì)劃；通過對大氣網(wǎng)格化監(jiān)管系統(tǒng)、揚(yáng)塵源監(jiān)管防治系統(tǒng)、機(jī)動車尾氣遙感監(jiān)測系統(tǒng)等數(shù)據(jù)的挖掘，結(jié)合照片、氣象數(shù)據(jù)等綜合研判和分析大氣污染總體狀況，并據(jù)此對癥下藥[6]。其次，網(wǎng)格化管理圍繞多種重點(diǎn)污染排放源，加快建設(shè)全區(qū)域的污染防治智能化指揮中心，構(gòu)建空、天、地、人、技相結(jié)合的多指標(biāo)監(jiān)測體系，為大氣污染防治布下“天羅地網(wǎng)”，實(shí)現(xiàn)由科技治污向精準(zhǔn)治污、系統(tǒng)治污的躍升。最后，對環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的要求不容忽視，新型的監(jiān)測系統(tǒng)能通過高科技、智能化手段快速了解掌握城市的環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀，并通過分析研判和指揮調(diào)度，實(shí)施精準(zhǔn)治污，為大氣污染防治攻堅(jiān)提供強(qiáng)有力的科技支撐，促進(jìn)城市環(huán)境治理的新轉(zhuǎn)變[7]。

4.2 鎖定源頭，多管齊下，實(shí)現(xiàn)大氣污染防治“多步走”

大氣污染治理是個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，已知的污染物約有100多種，揚(yáng)塵、汽車尾氣、工業(yè)排放、生活排放等都會對大氣造成污染，而且空氣質(zhì)量還受到氣壓、溫度、風(fēng)向、風(fēng)力、雨雪等多種氣象條件因素的影響，治理的復(fù)雜度和難度可想而知。首先，我們需要在實(shí)踐中探索經(jīng)驗(yàn)，力行“邊運(yùn)行、邊探索、邊完善”措施，結(jié)合系統(tǒng)應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)，不斷完善監(jiān)管體系，積極拓展大氣生態(tài)板塊、水環(huán)境、土壤環(huán)境治理、群眾舉報(bào)服務(wù)板塊，不斷融合、整合資源，多管齊下，多點(diǎn)發(fā)力，最大限度發(fā)揮信息化治理的廣度，優(yōu)化工作舉措，更好發(fā)揮信息化在環(huán)境治理中的作用[8]。其次，深化校、企、地共建，利用高校最新研究成果開展大氣污染末端綜合治理，探索區(qū)域生態(tài)環(huán)境科學(xué)治理的新模式，推動區(qū)域空氣質(zhì)量持續(xù)向好，進(jìn)一步強(qiáng)化大氣污染防治，積極促進(jìn)綠色低碳循環(huán)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善。同時(shí)，積極引進(jìn)專家技術(shù)團(tuán)隊(duì)，利用激光雷達(dá)、走航監(jiān)測車、無人機(jī)等高科技手段，融合機(jī)理模型與統(tǒng)計(jì)模型的技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)大氣污染變化趨勢動態(tài)模擬，及時(shí)對區(qū)域未來空氣質(zhì)量做出精準(zhǔn)預(yù)測預(yù)報(bào)，構(gòu)建起污染監(jiān)控的“天羅地網(wǎng)”，通過“高科技+專家組+信息化”一整套精準(zhǔn)管控“組合拳”，實(shí)現(xiàn)人防、技防的有效結(jié)合，從而不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)、能源、交通結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)。

4.3 科學(xué)治污，精準(zhǔn)治氣，實(shí)現(xiàn)智慧環(huán)保未來城市愿景

只有看清楚大氣污染背后的真正原因，并充分掌握其運(yùn)行規(guī)律和特點(diǎn)，才能做到“對癥下藥”和精準(zhǔn)施治。首先，我們必須提升污染過程精準(zhǔn)管控水平，重污染天氣是大氣污染管控的重點(diǎn)關(guān)注對象[9]，以預(yù)測模型技術(shù)為核心，基于污染源多源數(shù)據(jù)融合優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)縣級、站點(diǎn)級逐小時(shí)的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)診斷，為提前采取精準(zhǔn)管控提供充足的時(shí)間。其次，助力大氣污染靶向監(jiān)管，小尺度精細(xì)化空氣質(zhì)量數(shù)值模型融合多源數(shù)據(jù)，識別篩選目標(biāo)污染源進(jìn)行靶向治理，緊盯站點(diǎn)高值及周邊污染源環(huán)境問題，實(shí)現(xiàn)大氣污染高值熱點(diǎn)區(qū)的精準(zhǔn)識別、精準(zhǔn)溯源、精準(zhǔn)管控。最后，實(shí)現(xiàn)管控工作迅捷閉環(huán)，通過智慧調(diào)度系統(tǒng)，統(tǒng)一管理大氣環(huán)境調(diào)度事項(xiàng)，建立“自動報(bào)警-智能分析-自動派發(fā)-核實(shí)反饋-問題整改-盯辦辦結(jié)”的閉環(huán)管理機(jī)制，提升業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)時(shí)效和問題整改時(shí)效。例如，南京市秦淮區(qū)在2020年建成運(yùn)行的污染防治智能化指揮中心，當(dāng)環(huán)境數(shù)據(jù)超過設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)會自動告警。值班指揮長立即對污染源進(jìn)行精準(zhǔn)查找并進(jìn)行分析研判，迅速鎖定大氣污染源，下發(fā)任務(wù)工單到相關(guān)部門和街道。指揮中心的監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)控視頻、遙感圖像為現(xiàn)場人員提供排查依據(jù)，遠(yuǎn)程指導(dǎo)需要重點(diǎn)檢查的區(qū)域和內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對大氣違法行為的快速查處，同時(shí)接收并保存現(xiàn)場處置結(jié)果。

5 結(jié)語

大氣環(huán)境是人類賴以生存和發(fā)展的必要條件，改善大氣環(huán)境質(zhì)量對于促進(jìn)人類社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及保障人體健康都具有十分重要的意義。而對大氣環(huán)境的保護(hù)與監(jiān)督有賴于大氣環(huán)境監(jiān)測，只有通過科學(xué)精準(zhǔn)的大氣監(jiān)測，才能讓決策者清晰洞察大氣污染的實(shí)時(shí)狀況，發(fā)現(xiàn)背后的污染成因，能夠輕易甄別不同行業(yè)和區(qū)域的污染貢獻(xiàn)，進(jìn)而做到預(yù)測預(yù)報(bào)和有效的防治。因此，我們必須積極推動“大氣智慧環(huán)保”相關(guān)模塊建設(shè)，完善監(jiān)測數(shù)據(jù)，讓更多數(shù)據(jù)服務(wù)城市大腦的大氣智能防治應(yīng)用場景，構(gòu)建數(shù)字化、智慧化的生態(tài)環(huán)境治理體系，形成環(huán)境問題“智能發(fā)現(xiàn)、全局分析、協(xié)同處置”閉環(huán)，推進(jìn)環(huán)境問題聯(lián)防聯(lián)治，全面提升生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理能力，打好“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”[10]。