現(xiàn)代化環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡構(gòu)想

解淑艷 王瑞斌 李健軍 鄭皓皓 張 欣

（中國環(huán)境監(jiān)測總站，北京 100012）

現(xiàn)代化環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡構(gòu)想

解淑艷 王瑞斌 李健軍 鄭皓皓 張 欣

（中國環(huán)境監(jiān)測總站，北京 100012）

本文從環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡現(xiàn)存的問題出發(fā)，結(jié)合衛(wèi)星遙感、航空測量、地理信息系統(tǒng)等先進的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，提出現(xiàn)代化環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡構(gòu)想。

現(xiàn)代化；環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡；構(gòu)想

由于城市群經(jīng)濟迅速增長，能源消費不斷攀升，機動車數(shù)量迅猛增加，發(fā)達國家歷經(jīng)近百年出現(xiàn)的環(huán)境問題在我國近二、三十年集中出現(xiàn)，空氣污染形勢發(fā)生了很大變化。大氣污染的范圍已不再局限于單個城市或單個工業(yè)區(qū)范圍，城市間大氣污染的相互影響和疊加日漸突出，煤煙型污染與光化學復合型污染問題相互交織。上世紀九十年代以來，NOX、顆粒物及其他污染物排放顯著增加，城市的細粒子和光化學污染問題日益突出，給人們的生產(chǎn)生活造成了一定的影響，公眾反映強烈。反映出我國目前的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡還存在著一些問題，不能全面反映空氣質(zhì)量的真實狀況。

1 監(jiān)測現(xiàn)狀

我國空氣質(zhì)量監(jiān)測起步于上世紀70年代中期。到80年代，建立了最早的國家環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡，監(jiān)測項目主要是二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）和總懸浮顆粒物（TSP），大部分城市采用的是手工采樣-實驗室分析的手工監(jiān)測方法，少部分大城市開展了空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)。到90年代，覆蓋城市擴大到了103個。1997年，全國46個環(huán)境保護重點城市實現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量周報，并于1998年1月開始向社會發(fā)布。2000年，全國地市級以上城市大都開展了空氣質(zhì)量自動監(jiān)測，監(jiān)測項目為SO2、NO2和可吸入顆粒物（PM10）。

歷經(jīng)“九五”、“十五”、“十一五”的發(fā)展和建設，截至“十一五”末，已建成了由113個環(huán)保重點城市661個環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站點、14個國家環(huán)境空氣背景監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測站點、31個國家農(nóng)村空氣監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測站點、440個國家酸沉降監(jiān)測站網(wǎng)監(jiān)測站點、82個沙塵天氣影響環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測站點、31個城市溫室氣體試驗監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測站點，24個京津冀區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測站點組成的國家環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)。

目前，我國環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)還存在以下主要問題：

（1）國家環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)主要覆蓋113個環(huán)保重點城市，廣大地級以上城市、農(nóng)村、區(qū)域及背景地區(qū)建設的監(jiān)測點位還很少，不能全面反映全國空氣質(zhì)量狀況；

（2）監(jiān)測項目不全，目前大部分城市的監(jiān)測因子為二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物，對于新出現(xiàn)的復合型污染重要因子PM2.5、臭氧、一氧化碳等監(jiān)測因子還不具備監(jiān)測能力，導致監(jiān)測結(jié)果與公眾感受不一致的情況時有發(fā)生；

（3）現(xiàn)有的城市監(jiān)測點位并未實現(xiàn)全部自動化監(jiān)測，少部分城市的監(jiān)測能力還停留在手工采樣實驗室分析階段，監(jiān)測結(jié)果不及時；

（4）部分城市的環(huán)境空氣自動監(jiān)測儀器設備使用年限太長、儀器設備老化、故障率及返修率高；

（5）質(zhì)量控制和質(zhì)量保證措施不全或操作不規(guī)范，有的實驗室的標準氣體已經(jīng)過期卻沒有更換，質(zhì)控設備故障沒有及時維修等因素，導致部分城市質(zhì)量控制和質(zhì)量保證工作不到位；

（6）國家級行業(yè)或標準方法、技術(shù)規(guī)范、評價體系不完善；

（7）信息發(fā)布及預警體系開發(fā)處于起步階段，還未正式納入國家建設的范疇。

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源消耗的不斷增加，現(xiàn)有的監(jiān)測網(wǎng)絡已不能滿足形勢嚴峻的空氣污染問題，因此，利用先進的科學技術(shù)和理念，建立一個現(xiàn)代化的、天地一體化的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡是滿足人民群眾環(huán)境知情權(quán)、環(huán)境管理的迫切需要。

2 現(xiàn)代化環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡的構(gòu)成

為了適應時代的發(fā)展需要，為環(huán)境管理、綜合決策提供堅實的科技支持，為公眾提供優(yōu)質(zhì)環(huán)境信息服務，應建立一個布局合理、覆蓋全面、功能齊全、指標完整、運行高效的國家環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡，充分利于激光雷達、環(huán)境衛(wèi)星等先進的科學技術(shù)，實現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測“天地一體化”的格局。網(wǎng)絡構(gòu)架見圖1。

現(xiàn)代化的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡應該是由地面監(jiān)測、遙感監(jiān)測和其他先進技術(shù)相結(jié)合的有機整體，同時加強質(zhì)量保證、質(zhì)量控制工作，建設先進的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測預警平臺，實現(xiàn)城市、區(qū)域、背景尺度全覆蓋，地面監(jiān)測與遙感監(jiān)測相結(jié)合，信息發(fā)布及時直觀。

2.1 地面監(jiān)測系統(tǒng)

地面監(jiān)測系統(tǒng)應由監(jiān)測點位、數(shù)據(jù)傳輸及網(wǎng)絡化監(jiān)控平臺、信息發(fā)布及區(qū)域化的監(jiān)測預警平臺等主要部分構(gòu)成，同時還應建立相應的、先進的質(zhì)控實驗室。

2.1.1 監(jiān)測點位及監(jiān)測項目

應在城市、區(qū)域和背景三個尺度形成層次分明、功能完善的監(jiān)測網(wǎng)絡，城市尺度的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)主要以現(xiàn)有城市空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡為依托，根據(jù)不同的監(jiān)測目的，優(yōu)化監(jiān)測點位，建立更加合理的城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡，了解城市空氣污染水平，并為治理城市污染、改善城市空氣質(zhì)量提供可靠和科學的監(jiān)測數(shù)據(jù)。區(qū)域尺度和背景尺度的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)主要圍繞環(huán)境保護部區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控目標，以“三區(qū)九群”區(qū)域站、國家農(nóng)村站、國家大氣背景站為依托，逐步完善配備先進的環(huán)境空氣監(jiān)測設備及相關(guān)設施，了解區(qū)域和背景地區(qū)的空氣污染水平，并為跨區(qū)域的空氣污染問題的解決提供科學數(shù)據(jù)。

圖1 現(xiàn)代化環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡構(gòu)架圖

2011年11月16日，環(huán)保部就《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（修訂稿）第二次公開征求社會意見，此次征求意見的新標準與原標準相比，在一般項目中增加了細粒子（PM2.5）標準、臭氧8小時標準等內(nèi)容。新標準將于2016年1月1日開始實施。為了滿足新標準的要求，需在現(xiàn)有的SO2、NO2和可吸入顆粒物(PM10)三項指標基礎(chǔ)上增加本文對PM2.5監(jiān)測網(wǎng)絡的建立和運行進行了策劃和論述。在監(jiān)測點位中增加細粒子（PM2.5）、O3和CO等自動監(jiān)測項目，同時還應具備監(jiān)測總懸浮顆粒物（TSP）、氮氧化物（NOX）、鉛（Pb）、苯并［a］芘（BaP）、氟化物等項目的監(jiān)測能力。因此，在監(jiān)測網(wǎng)絡中應建立相應的監(jiān)測能力，并選擇一些監(jiān)測基礎(chǔ)較好、復合型空氣污染較重的地區(qū)開展具有前瞻性的試點監(jiān)測工作，開展PM1、VOCs、汞等對人體健康的危害、形成機理、治理措施及監(jiān)測技術(shù)等研究工作，為將來監(jiān)測項目的擴大奠定良好的基礎(chǔ)并積累相關(guān)的原始數(shù)據(jù)。

有條件的城市或地區(qū)可配備一定數(shù)量的環(huán)境空氣自動監(jiān)測車，用于移動源的監(jiān)測或固定源的臨時監(jiān)測，同時可用于與固定臺站的比對測試工作。監(jiān)測車應根據(jù)監(jiān)測目的的不同配備相應的監(jiān)測設備和便攜式分析儀。

2.1.2 數(shù)據(jù)傳輸及網(wǎng)絡化監(jiān)控平臺

網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)是監(jiān)測網(wǎng)絡最重要的基礎(chǔ)之一，新一代的空氣監(jiān)測網(wǎng)絡的實時數(shù)據(jù)傳輸和處理、質(zhì)控信息和數(shù)據(jù)核查需要集成建立在統(tǒng)一的VPN數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)網(wǎng)絡上。將目前分段中繼式的直聯(lián)網(wǎng)升級為點對點（或一點多發(fā)）的實時VPN數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)網(wǎng)絡，將目前分離的數(shù)據(jù)核查和質(zhì)控信息、日報和預報業(yè)務等工作集成到這個網(wǎng)絡。即實現(xiàn)子站數(shù)據(jù)同時傳輸至多個數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)真正的實時傳輸。

以環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)和核心的數(shù)據(jù)管理和運用在環(huán)境管理中占有重要的地位，但在國家對自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控、運行管理、數(shù)據(jù)審核方面，存在一些明顯的不足，主要表現(xiàn)在：不能對監(jiān)測過程及結(jié)果進行有效的質(zhì)量控制；未能充分體現(xiàn)出自動監(jiān)測在線、可視的特點；信息的加工處理能力差，無法形成綜合性的信息庫，不能滿足環(huán)保部門決策的需求等。建立監(jiān)測網(wǎng)絡的質(zhì)控監(jiān)控平臺能實現(xiàn)監(jiān)控及監(jiān)測數(shù)據(jù)信息化，提高信息采集、傳輸、處理的準確性、時效性和自動化水平，為自動監(jiān)測過程提供監(jiān)控手段，實時監(jiān)控和展示國家監(jiān)測網(wǎng)絡的空氣質(zhì)量狀況，為決策提供依據(jù)，為環(huán)境保護更好地服務經(jīng)濟社會發(fā)展創(chuàng)造條件。

通過現(xiàn)場控制器采集到的數(shù)據(jù)分為狀態(tài)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)和質(zhì)量控制數(shù)據(jù)，其中監(jiān)測數(shù)據(jù)分為有效監(jiān)測數(shù)據(jù)和無效監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)建立的數(shù)據(jù)有效性判別原則，對數(shù)據(jù)進行分類管理，按照所指定的具體指標和要求，將質(zhì)量管理體系的集約化數(shù)據(jù)規(guī)整、判別、審核，并將其與站房運行狀態(tài)進行遠程控制。

按照一定的周期，以遠程控制的自動化方式來實現(xiàn)檢查、校準監(jiān)測設備工作，從而實現(xiàn)控制和保證子站監(jiān)測設備數(shù)據(jù)準確度，克服、消減因儀器零點、跨度飄移和線性等因素造成的誤差（或不確定度）。

2.1.3 信息發(fā)布及區(qū)域化的監(jiān)測預警平臺

實現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測信息的實時監(jiān)測、實時發(fā)布、及時發(fā)布監(jiān)測預警信息等是為了做到真正保護人體健康的重要工作，實現(xiàn)預警信息發(fā)布、傳播、接收快捷高效的監(jiān)測預警體系是現(xiàn)代化環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡的重要環(huán)節(jié)。

系統(tǒng)以監(jiān)測數(shù)據(jù)的流向為依據(jù)，總體劃分為現(xiàn)場監(jiān)測子站、通訊網(wǎng)絡、控制中心、用戶四個部分。將全國環(huán)境空氣自動監(jiān)測質(zhì)控網(wǎng)絡建成一個統(tǒng)一的管理平臺，用戶只需通過一個界面，就可以訪問到各個監(jiān)測子站的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，也可以通過訂閱報警信息等手段，如采用手機、電子郵件等即時接收系統(tǒng)發(fā)來的監(jiān)測預警信息或儀器設備故障情況等信息，會手機短信。同時，中國環(huán)境監(jiān)測總站對傳送到控制中心的各種信息（包括監(jiān)測數(shù)據(jù)和儀器設備運行狀態(tài)參數(shù)），按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)質(zhì)控管理程序?qū)ΡO(jiān)測數(shù)據(jù)進行有效性分析和判別，有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)以小時均值的方式存入共享數(shù)據(jù)庫中，同時可以此生成日報、周報、月報等各種數(shù)據(jù)報表。

2.1.4 質(zhì)量保證/質(zhì)量控制中心

數(shù)據(jù)質(zhì)量是整個監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性是監(jiān)測工作的重要內(nèi)容，因此應建立國家級的質(zhì)控中心、省級和地市級質(zhì)控實驗室，國家級的質(zhì)控中心每年不定期隨機對部分地市級監(jiān)測設備進行抽測，省級質(zhì)控實驗室負責轄區(qū)內(nèi)所有地市級質(zhì)控設備的標準溯源及質(zhì)量保證和控制工作，地市級質(zhì)控實驗室負責轄區(qū)內(nèi)所有監(jiān)測設備的質(zhì)量保證和控制工作。質(zhì)量保證和質(zhì)量控制措施和信息通過數(shù)據(jù)傳輸及網(wǎng)絡化質(zhì)控平臺實時傳輸?shù)礁骷墧?shù)據(jù)中心平臺上。

2.2 空中監(jiān)測系統(tǒng)

2.2.1 雷達

利用多普勒天氣雷達、風廓線雷達、偏振激光雷達等對沙塵暴天氣進行監(jiān)測和預報，已經(jīng)成為一種實用的監(jiān)測技術(shù)手段。韓經(jīng)緯等利用天氣雷達和T213數(shù)值預報產(chǎn)品資料對2005年發(fā)生在內(nèi)蒙古中的一次局地強沙塵暴和雷雨大風天氣過程進行了連續(xù)的監(jiān)測和分析，表明局地強沙塵暴發(fā)生前,動力、熱力場條件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有利于強對流天氣的發(fā)生發(fā)展,沙塵暴發(fā)生區(qū)域,低層散度的輻合中心和垂直運動的上升中心有很好的對應關(guān)系,并與雷達資料的逆風區(qū)相對應。

2.2.2 航空測量

航空測量是指由飛機等航空器加載需要的設備，如攝影機、監(jiān)測設備等，按照設計的航線進行飛行觀測的活動。王瑋等對長江三角洲、珠江三角洲及京津唐三大城市群開展了主要氣態(tài)污染物（SO2、NOX、O3、顆粒物的質(zhì)量濃度、離子濃度、元素濃度、OC和EC濃度等）的航空測量研究，均得出客觀的結(jié)論。

2.2.3 高空科學氣球

來自美國環(huán)保署的國家風險管理研究實驗室的空氣質(zhì)量研究人員在墨西哥灣漏油事件中采用熱氣球加載監(jiān)測設備的方法對漏油地點附近的空氣進行采樣，半自動分析由于溢油燃燒產(chǎn)生的污染物，并評估暴露工作人員的健康危害。

熱氣球采樣方法是由美國環(huán)保署空氣質(zhì)量研究人員研發(fā)出來，用以測定爆炸、森林火災、填埋垃圾的燃燒等所產(chǎn)生的有害廢物。熱氣球上可裝載18kg的儀器設備，在風速小于47公里/小時的天氣條件下進行采樣。裝載的設備可根據(jù)需要自主搭配，一般的采樣設備包括CO、CO2、粒徑從0.25到2.5微米的顆粒物以及其他有毒有害污染物，還可對周圍環(huán)境的溫度、相對濕度等氣象參數(shù)進行觀測，同時可裝配GPS用于定位，以及攝像儀進行實況錄像。

2008年，法國巴黎地區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測站采用一個空氣質(zhì)量熱氣球在半空漂浮，這個氣球可根據(jù)巴黎地區(qū)的空氣質(zhì)量改變顏色。綠色、橙黃色和紅色分別表示空氣質(zhì)量極佳、一般、較差，該氣球升空后，可在方圓40公里內(nèi)看到。這是一種直觀、有效的發(fā)布空氣質(zhì)量狀況的方法。

2.3 衛(wèi)星遙感系統(tǒng)

遙感監(jiān)測手段可以較好地調(diào)查大氣污染源的分布、污染源周圍的擴散條件、污染物的擴散影響范圍等，通常用植物對大氣環(huán)境的指示作用來判別城市大氣環(huán)境質(zhì)量狀況，生長正常的植物對紅外線的反射強，受到污染的植物對紅外線反射弱，因此，在彩色紅外像片上顏色有明暗區(qū)別，通過遙感監(jiān)測結(jié)果可對城市污染源及其擴散影響、污染程度進行分析研究。同時，結(jié)合監(jiān)測站點的資料可以定量化獲取大氣污染指標，利用同一地物的不同光譜特性，通過一定的處理分析，可監(jiān)測城市中主要大氣污染物、顆粒大小及空間區(qū)域分布。結(jié)合彩色紅外遙感圖像及常規(guī)地面監(jiān)測數(shù)據(jù)，可建立城市大氣污染的評估模型。

遙感系統(tǒng)在環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.3.1 對大氣氣溶膠的監(jiān)測

高分辨率的衛(wèi)星遙感可彌補一般地面監(jiān)測系統(tǒng)難以反映氣溶膠空間分布及變化趨向的不足, 為城市污染分析、區(qū)域乃至全球氣候研究提供研究資料。李成才等利用NASAMODIS 氣溶膠光學厚度產(chǎn)品與北京市空氣污染指數(shù)進行長期比較分析，結(jié)果表明，衛(wèi)星遙感氣溶膠光學厚度在經(jīng)過垂直和濕度影響兩方面的訂正后，可作為監(jiān)測顆粒物污染地面分布的一個有效手段。王雪梅等利用從TM衛(wèi)星數(shù)據(jù)直接定量提取區(qū)域大氣污染氣體累加濃度信息，結(jié)果表明所提取的污染信息對珠江口大氣污染狀況優(yōu)較客觀、形象的再現(xiàn)。

2.3.2 對臭氧層的監(jiān)測

自1978年以來, 科學家們利用搭載在Nimbus-7衛(wèi)星上的臭氧制圖光譜儀（TOMS）對大氣中的臭氧進行了衛(wèi)星觀測, 開創(chuàng)了利用遙感手段對全球變化進行研究的先河。胡順星等［13］利用激光雷達對對流層2km-3.6km 高度范圍的臭氧分布進行了測量, 得到了比較精確的臭氧分布。

2.3.3 對沙塵暴的監(jiān)測

目前對沙塵暴的遙感監(jiān)測主要是利用MODIS和NOAA/ AVHRR 數(shù)據(jù)。厲青等通過分析沙塵暴的波譜響應特征及EOS-Terra/MODIS傳感器通道的特點，提出了利用MODIS進行沙塵暴監(jiān)測的熱紅外雙通道差值法、三通道彩色合成直方圖均衡增強法及基于雙通道域值的疊加分析法，認為基于雙通道域值的疊加分析法是一種集定量、定性分析于一體的監(jiān)測方法，有利于對沙塵暴信息的準確提取，可作為MODIS數(shù)據(jù)進行沙塵暴監(jiān)測的有效手段。

章偉偉等采用EOSTerra/MODIS 數(shù)據(jù)通過分析沙塵暴的波譜特征和MODIS 傳感器通道的特點, 采取基于雙通道閡值的疊加分析法對對內(nèi)蒙古的沙塵暴進行了提取監(jiān)測。范一大等提出了利用NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)提取沙塵暴信息和沙塵暴信息密度分割的方法, 經(jīng)與氣象數(shù)據(jù)對比驗證, 結(jié)果比較滿意。

2.3.4 對二氧化碳、CH4的監(jiān)測

二氧化碳主要吸收帶為2.60-2.80μm，4.10-4.45μm，9.10-10.90μm，12.9-17.1μm，均處于紅外區(qū)，可用NOAA氣象衛(wèi)星搭載的多通道微波輻射計獲取信息。白文廣利用輻射傳輸模式模擬分析衛(wèi)星星下和臨邊觀測結(jié)果表明，在紅外3.3μm和2.3μm波段對0-5km高度處的CH4敏感性最高。

利用地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星及多源遙感數(shù)據(jù)紫外、可見光及近紅外波段的光譜信息定量反演大氣氣溶膠光學厚度、近地表二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物、可吸入顆粒物、總懸浮顆粒物等參數(shù)，建立區(qū)域環(huán)境空氣變化遙感監(jiān)測實用化模型，利用地基驗證和多源交叉定標對衛(wèi)星氣溶膠及大氣成分反演結(jié)果進行校正。

研究和集成衛(wèi)星、多源遙感數(shù)據(jù)和地面監(jiān)測點位環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的特征污染物信息提取技術(shù)、擴散過程模擬與仿真技術(shù)、時空變化分析技術(shù)、可視化表達技術(shù)，開展區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量遙感評價研究，綜合評估重點城市環(huán)境空氣污染和跨區(qū)域空氣污染狀況。

2.4 其他先進技術(shù)的應用

2.4.1 地理信息系統(tǒng)（GIS）

隨著監(jiān)測技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，將現(xiàn)代化環(huán)境監(jiān)測技術(shù)手段與計算機地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，形成環(huán)境信息演示、模擬、預測與應急系統(tǒng)，將是環(huán)境監(jiān)測為環(huán)境決策服務的重要手段。為了能更好地利用大量的地面監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究各污染物的來源和污染特性，更好地分析影響各污染物變化的因素，找到更有效的控制和治理措施，利用地理信息系統(tǒng)開展環(huán)境空氣質(zhì)量狀況的模擬演示，并開展預警信息系統(tǒng)平臺建設，利用高技術(shù)手段最終建立服務于政府、公眾和環(huán)境保護工作的環(huán)境監(jiān)測、演示、預測、預警信息平臺，這將使環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測水平跨上一個新臺階。

在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，根據(jù)遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）相結(jié)合的3S技術(shù)，開發(fā)適合環(huán)境保護與監(jiān)測的集遙感、地理信息系統(tǒng)和三維定位技術(shù)于一體的綜合多功能技術(shù)平臺，將有利于環(huán)境要素、污染源的定位，實時并快速提供大面積地表建筑及周圍環(huán)境變化信息，利用地理信息系統(tǒng)將各要素及環(huán)境污染狀況在電子地圖上非常直觀的顯示出來，便于環(huán)境管理、公眾知情，是動態(tài)反應城市環(huán)境空氣質(zhì)量狀況的有效方法。

2.4.2 模式研究

空氣質(zhì)量模式是大氣污染預報與控制的重要研究工具之一，數(shù)學模型可描述大氣污染物的物理化學性質(zhì)，通過探索大氣污染排放的時空規(guī)律，研究污染物在大氣中輸送、演變、清楚的過程。模式的開發(fā)涉及到大氣物理學、大氣化學、大氣動力學、大氣探測與遙感、計算機與網(wǎng)絡技術(shù)等多方面學科領(lǐng)域，是科學性、復雜性、綜合性很強的系統(tǒng)工程，在城市和區(qū)域、甚至全球空氣污染控制方面都具有較為廣闊的發(fā)展前景。

王自發(fā)等在北京奧運空氣質(zhì)量保證工作中，利用模式研究北京及周邊地區(qū)空氣質(zhì)量特征及其對北京空氣質(zhì)量的影響，有效評價了奧運空氣質(zhì)量保障措施效果，為背景奧運空氣質(zhì)量保障提供了科學支撐。

3 結(jié)論與展望

以上研究表明，現(xiàn)代化的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡應該是由地面監(jiān)測、遙感監(jiān)測和其他先進技術(shù)相結(jié)合的有機整體，同時加強質(zhì)量保證、質(zhì)量控制工作，建設先進的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測預警平臺，實現(xiàn)城市、區(qū)域、背景尺度全覆蓋，地面監(jiān)測與遙感監(jiān)測相結(jié)合，信息發(fā)布及時直觀。為了適應環(huán)保工作需要，為環(huán)境管理、綜合決策提供堅實科技支持，為公眾提供優(yōu)質(zhì)環(huán)境信息服務，我國應建立一個布局合理、覆蓋全面、功能齊全、指標完整、運行高效的國家環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡，充分利于激光雷達、環(huán)境衛(wèi)星等先進科學技術(shù)，實現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測“天地一體化”的格局。

總之，現(xiàn)代化的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡的建立，將進一步完善國家環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡的監(jiān)測能力，使之具備空氣質(zhì)量新標準全項目監(jiān)測能力，具備解決環(huán)保熱點問題（如灰霾、光化學污染等）的監(jiān)測能力，實現(xiàn)國務院和環(huán)保部提出的分四階段實現(xiàn)的貫徹環(huán)境空氣質(zhì)量標準的能力建設目標。全面反映城市空氣質(zhì)量，使之與公眾感受接近一致，為公眾提供更全面及時的空氣質(zhì)量狀況信息。為環(huán)境管理提供科學依據(jù)，從而實現(xiàn)對灰霾和光化學污染等的控制、管理。為政策制定、環(huán)境外交、環(huán)境國際合作、環(huán)境科學研究等提供支持和服務。

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Concept of Modern Ambient Air Quality Monitoring Network

XIE Shuyan WANG Ruibin LI Jianjun ZHENG Haohao ZHANG Xin
(China National Monitoring Center, Beijing 100012)

The problems of recent ambient air monitoring center is stated in this paper, combine with secondary planet, remote sensing, aerial survey, geography information systems, and other modern environmental monitoring technologies, and propose modern ambient air quality monitoring network concept.

Modern; Ambient air quality monitoring network; Idea

X820.2

A

1673-288X（2012）04-0026-06

項目資助: 山地區(qū)域空氣質(zhì)量檢測點位布設技術(shù)研究（項目編號: 2009467010）

解淑艷, 碩士, 工程師