淺談大氣監(jiān)測在城市環(huán)境治理中的實用價值及創(chuàng)新應用

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)測是檢驗環(huán)保治理效果的試金石，在環(huán)境保護工作中，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，精準研判大氣中污染物的含量是否超標，是否符合我國空氣質量標準的相關要求。當前，我們開發(fā)的智慧環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能夠對大氣的污染物含量開展實時的科學監(jiān)測，便于決策者做出合理的防治對策，扎實做好預防工作。環(huán)境監(jiān)測是為城市環(huán)境存在的一系列問題服務的，我們必須利用先進的技術監(jiān)測手段獲得大數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析研究，從而提出合理科學的防治措施[1]。

1.2 大氣污染環(huán)境監(jiān)測的主要內容

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、碳氫化合物等；顆粒狀污染物主要有降塵、總懸浮微粒、飄塵及酸沉降。大氣質量監(jiān)測需要對某地區(qū)大氣中的主要污染物進行布點采樣及分析，通常根據(jù)一個地區(qū)的規(guī)模、大氣污染源的分布情況和源強、氣象條件、地形地貌等因素，進行規(guī)定項目的定期監(jiān)測。

我國規(guī)定的大氣質量監(jiān)測項目有二氧化硫、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，增加碳氫化合物、總氧化劑、可吸入顆粒物、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，掌握其分布與擴散規(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)測的意義在于能夠為環(huán)境管理、環(huán)境規(guī)劃、環(huán)保決策起到切實的支撐作用，能夠整合環(huán)境管理的大量分散資源，進一步提升環(huán)境管理效能，加快精細化城市或地區(qū)環(huán)境管理機制的建設速度，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)測能切實起到及時發(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、工地揚塵管理不當、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、分清權責提供了有效依據(jù)[2]。

3 大氣監(jiān)測在城市環(huán)境治理中的實用價值

3.1 空氣質量監(jiān)測是目前發(fā)展最快的智慧城市應用之一

經(jīng)濟的快速發(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)測的建設及布局不僅可以實現(xiàn)精準監(jiān)測及大面積聯(lián)防聯(lián)控，為大氣國標站進行大量的數(shù)據(jù)補充，更可以消除環(huán)境監(jiān)測的眾多盲點。為驗證環(huán)保治理效果、調整治理策略、明確責任、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的最新研究報告，2020年，我國城市空氣質量監(jiān)測設備的安裝基數(shù)達到73000臺，并將以34%的復合年增長率增長，到2025年將達到315000臺，該數(shù)字是指以某種方式用于城市和社區(qū)輔助空氣質量監(jiān)測的任何類型的聯(lián)網(wǎng)室外空氣質量監(jiān)測設備，不包括僅供個人使用的傳統(tǒng)監(jiān)管監(jiān)測站和設備?？諝赓|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、小尺寸的空氣質量監(jiān)測儀，可以通過大幅提高城市空氣質量的空間和時間數(shù)據(jù)的分辨率而帶來巨大價值，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治理方向轉型的必然選擇

大氣污染防治工作已經(jīng)開始向科學治理方向轉型，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)、水質數(shù)據(jù)等也慢慢加入了監(jiān)測體系中，同時結合了視頻監(jiān)測及智能軟件平臺，從而具有實時查看、快速預警、污染源遠程追溯等眾多功能，取得了良好的監(jiān)測效果[4]。

3.3 健全大氣監(jiān)測網(wǎng)絡有助于科學服務城市污染防治

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)展目標以及主要任務。《綱要》中對于大氣監(jiān)測提出了“提升空氣質量監(jiān)測水平，實現(xiàn)精準評價；深化污染成因監(jiān)測，支撐精細管控；拓展污染監(jiān)控和履約監(jiān)測，服務風險防范”的總體要求。城市污染防治需要聚焦源頭防控，突出重點領域減排，圍繞“控氣、控車、控塵、控燒、控防”開展專項攻堅，加快推進企業(yè)深度治理、散煤禁燃、移動源尾氣治理、揚塵整治、油煙治理、露天禁燒、禁燃禁放等重點工作。同樣，還應學習、借鑒先進的工作方法，引入專業(yè)技術團隊，利用科技手段提高科學分析研判水平，推進科學治氣、精準治氣。如引入專業(yè)第三方服務團隊，綜合運用雷達、走航監(jiān)測、六參數(shù)無人機等監(jiān)測手段，厘清本地污染特征，細化管控措施，對重點時段、重點部位科學精準治污提供技術保障，不斷提高城市大氣治理精細化水平[5]。

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

4.1 對癥下藥、系統(tǒng)治污，實現(xiàn)城市環(huán)境治理新轉變

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區(qū)域、企業(yè)排放的污染物質開展動態(tài)的監(jiān)控管理，可以更精準地定位污染源排放點位和污染物排放因子。首先，我們需要確定目標，設立動態(tài)比對窗口，根據(jù)相關考核標準，對AQI空氣質量指數(shù)、PM2.5、PM10等，標定目標數(shù)值；將監(jiān)測獲取的空氣質量實況數(shù)值與目標數(shù)值進行動態(tài)對比，以掌握目標差距和目前工作方法的正確性，便于及時調整行動計劃；通過對大氣網(wǎng)格化監(jiān)管系統(tǒng)、揚塵源監(jiān)管防治系統(tǒng)、機動車尾氣遙感監(jiān)測系統(tǒng)等數(shù)據(jù)的挖掘，結合照片、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污染排放源，加快建設全區(qū)域的污染防治智能化指揮中心，構建空、天、地、人、技相結合的多指標監(jiān)測體系，為大氣污染防治布下“天羅地網(wǎng)”，實現(xiàn)由科技治污向精準治污、系統(tǒng)治污的躍升。最后，對環(huán)境監(jiān)測設備的要求不容忽視，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)境空氣質量現(xiàn)狀，并通過分析研判和指揮調度，實施精準治污，為大氣污染防治攻堅提供強有力的科技支撐，促進城市環(huán)境治理的新轉變[7]。

4.2 鎖定源頭，多管齊下，實現(xiàn)大氣污染防治“多步走”

大氣污染治理是個龐大的系統(tǒng)工程，已知的污染物約有100多種，揚塵、汽車尾氣、工業(yè)排放、生活排放等都會對大氣造成污染，而且空氣質量還受到氣壓、溫度、風向、風力、雨雪等多種氣象條件因素的影響，治理的復雜度和難度可想而知。首先，我們需要在實踐中探索經(jīng)驗，力行“邊運行、邊探索、邊完善”措施，結合系統(tǒng)應用中的經(jīng)驗，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、群眾舉報服務板塊，不斷融合、整合資源，多管齊下，多點發(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)境科學治理的新模式，推動區(qū)域空氣質量持續(xù)向好，進一步強化大氣污染防治，積極促進綠色低碳循環(huán)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境質量改善。同時，積極引進專家技術團隊，利用激光雷達、走航監(jiān)測車、無人機等高科技手段，融合機理模型與統(tǒng)計模型的技術優(yōu)勢，實現(xiàn)大氣污染變化趨勢動態(tài)模擬，及時對區(qū)域未來空氣質量做出精準預測預報，構建起污染監(jiān)控的“天羅地網(wǎng)”，通過“高科技+專家組+信息化”一整套精準管控“組合拳”，實現(xiàn)人防、技防的有效結合，從而不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)、能源、交通結構，實現(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 科學治污，精準治氣，實現(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，并充分掌握其運行規(guī)律和特點，才能做到“對癥下藥”和精準施治。首先，我們必須提升污染過程精準管控水平，重污染天氣是大氣污染管控的重點關注對象[9]，以預測模型技術為核心，基于污染源多源數(shù)據(jù)融合優(yōu)勢，實現(xiàn)縣級、站點級逐小時的空氣質量預報診斷，為提前采取精準管控提供充足的時間。其次，助力大氣污染靶向監(jiān)管，小尺度精細化空氣質量數(shù)值模型融合多源數(shù)據(jù)，識別篩選目標污染源進行靶向治理，緊盯站點高值及周邊污染源環(huán)境問題，實現(xiàn)大氣污染高值熱點區(qū)的精準識別、精準溯源、精準管控。最后，實現(xiàn)管控工作迅捷閉環(huán)，通過智慧調度系統(tǒng)，統(tǒng)一管理大氣環(huán)境調度事項，建立“自動報警-智能分析-自動派發(fā)-核實反饋-問題整改-盯辦辦結”的閉環(huán)管理機制，提升業(yè)務流轉時效和問題整改時效。例如，南京市秦淮區(qū)在2020年建成運行的污染防治智能化指揮中心，當環(huán)境數(shù)據(jù)超過設定的閾值時，系統(tǒng)會自動告警。值班指揮長立即對污染源進行精準查找并進行分析研判，迅速鎖定大氣污染源，下發(fā)任務工單到相關部門和街道。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)，遠程指導需要重點檢查的區(qū)域和內容，實現(xiàn)對大氣違法行為的快速查處，同時接收并保存現(xiàn)場處置結果。

5 結語

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)境質量對于促進人類社會經(jīng)濟的發(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)境的保護與監(jiān)督有賴于大氣環(huán)境監(jiān)測，只有通過科學精準的大氣監(jiān)測，才能讓決策者清晰洞察大氣污染的實時狀況，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，進而做到預測預報和有效的防治。因此，我們必須積極推動“大氣智慧環(huán)保”相關模塊建設，完善監(jiān)測數(shù)據(jù)，讓更多數(shù)據(jù)服務城市大腦的大氣智能防治應用場景，構建數(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)，推進環(huán)境問題聯(lián)防聯(lián)治，全面提升生態(tài)環(huán)境保護和治理能力，打好“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”[10]。