重點區域環境空氣質量監測方案與評價方法探討

王 帥 王瑞斌 劉 冰 李 亮

（中國環境監測總站，北京，100012）

重點區域環境空氣質量監測方案與評價方法探討

王 帥 王瑞斌 劉 冰 李 亮

（中國環境監測總站，北京，100012）

我國區域性大氣污染問題頻頻發生，成為當前亟待解決的重大環境問題。區域聯防聯控工作需要建立相應的區域空氣質量監測體系和評價方法，這對已有的監測體系提出了新的要求。在區域監測體系中需要增加臭氧、細粒子等區域性污染物及其前體物的監測，同時設立區域監控點使監測網絡覆蓋面由城市建成區拓展到廣大近郊及農村地區。采用移動式柱濃度監測和衛星遙感監測等多樣化監測手段結合超級空氣站來增強區域綜合監測和源解析能力。在區域內搭建監測信息共享平臺和實時發布機制并建立區域空氣質量預警預報系統。建立區域內統一的質量管理和質量控制方案，城市監測點質控工作由所在省市管理，區域監控點質控工作由國家統一直管。采用分區分層次的區域空氣質量評價方法，評價因子包括所有六項監測指標。

區域污染；聯防聯控；空氣質量監測；評價方法

1 區域監測的重要性及存在問題

隨著我國社會經濟的快速發展和工業化、城市化進程的加速，我國大氣呈現出區域性復合型污染特征，霾天氣、光化學煙霧和酸雨等區域性大氣污染問題在重點區域日益突出，給人民群眾身體健康和生態安全構成威脅，已成為社會各界高度關注和亟待解決的重大環境問題。為此，國務院辦公廳于2010年5月下達了推進大氣污染聯防聯控工作、改善區域空氣質量的指導意見。按照指導意見的要求，到2015年建立大氣污染聯防聯控機制，區域空氣質量得到大幅改善（常紀文，2010）。

要做好區域大氣污染聯防聯控工作，環境監測是基礎、依據和支撐。通過環境空氣監測數據可以了解區域空氣質量的現狀、突出的區域污染問題及區域間的污染物輸送狀況，為制定區域聯防聯控規劃提供依據，并且檢驗聯防聯控工作的實施效果。有關專家指出區域聯防聯控工作的開展必須要建立區域空氣質量監測及評價制度（常紀文，2010）。但目前我國的空氣質量監測體系及評價方法仍主要針對局地煤煙型大氣污染特征制定，對于區域性大氣復合污染問題缺乏有效的表征（鐘流舉等，2007），存在如下幾個主要問題：

1.1 監測網絡覆蓋面不夠

我國已建成了較為完善的城市空氣質量監測網絡，在“十一五”期間對空氣質量的監測和評估主要是基于城市空氣質量監測網，其監測范圍為城市建成區。同時我國正在進行大氣環境背景監測網和農村空氣質量監測網的建設，但農村監測網的覆蓋范圍仍較小（鐘流舉等，2007）。按照區域聯防聯控工作關于全區域空氣質量改善的要求，區域空氣質量監測網絡不僅僅要覆蓋人口密集的城市建成區，還應該覆蓋城市群間廣大郊區和農村地區，所以監測網的覆蓋面需要擴大。

1.2 監測因子不全面

雖然我國已在全國建立了完善的常規污染物（二氧化硫、二氧化氮和可吸入顆粒物）監測體系，并較好地表征了空氣質量狀況，但常規監測項目主要與我國的煤煙型污染特征相對應，不能夠說清區域大氣復合污染狀況，因此在監測指標中必須要增加監測細粒子和臭氧等區域性特征污染物（鐘流舉等，2007；劉方等，2004；孟曉艷等，2011），這也是國務院指導意見的明確要求（常紀文，2010）。

1.3 評價方法待完善

隨著我國區域大氣復合型污染問題的日益突出，空氣質量評價方法也需要做相應的調整，特別是現有的評價方法沒有考慮細粒子和臭氧污染問題，因而難以反映霾天氣等區域污染現象，造成評價結果與公眾感受不一致的問題。因而API評價方法不適合于區域空氣質量評價（孟曉艷等，2011），需要在評價指標中加入臭氧、細粒子等指標。

2 區域監測方案與評價方法的探討

環境空氣質量監測的目標就是周生賢部長提出的三個“說清”，即“說清環境質量現狀及其變化趨勢、說清污染源排放狀況、說清潛在的環境風險”。這實際上也就是今后指導我國環境空氣質量監測的理論依據。區域空氣質量監測體系設計科學與否，就是要看其監測出的數據是否能滿足三個“說清”的需要，達到三個“說清”。

從“說清環境質量現狀及其變化趨勢”的要求來看，區域空氣質量監測體系應能夠說清區域復合型污染的主要污染物類別、濃度水平分布狀況和變化規律。因此，在確定監測指標時，應根據區域污染特征和經濟條件從多種污染物中選取主要特征污染物進行監測，并保證監測指標的閉合性；在確定監測范圍時，應體現區域聯防聯控思想使監測網絡覆蓋區域整體；在設置監測點位時，應確保點位位置的代表性并使之分布相對合理。從“說清污染源排放狀況”的要求來看，區域空氣質量監測體系應能夠說清區域內源排放的輸送擴散特征和影響范圍。因此，在監測手段方面要配備區域內輸送通道監測的相關設備。從“說清潛在的環境風險”的要求來看，區域空氣質量監測體系應能夠說清污染物濃度的未來變化趨勢，利用監測數據和預測預報模型來估計未來空氣質量變化。

可見，區域空氣質量監測體系無論在理論還是應用層面都需要在已有工作上有所突破，尤其是在目前的煤煙型污染與光化學反應型污染并存的現狀下，必須科學考慮監測項目、監測網設計和新的監測方法，才能滿足實際管理的需要。區域空氣質量監測體系及評價方法制定要重點考慮如下方面：

2.1 增加區域性污染物及其重要前體物的監測

已有的科學研究表明，高濃度的細粒子是導致區域霾天氣的重要原因，不僅如此細粒子作為空氣中的固相載體，能夠吸附空氣中的多種有毒有害物，因而對人體產生巨大的危害（賀克斌等，2009）。近地面臭氧是揮發性有機物和氮氧化物發生光化學反應的產物，其較強的氧化能力對人體和植被都會造成傷害。由于臭氧反應前體物來源廣泛，往往輸送到下風向生成臭氧，因而臭氧也是一種重要的區域性污染物。

要說清區域污染特征，區域環境空氣質量監測的基本指標應至少包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、一氧化碳、細粒子和臭氧等六項污染物，在有條件地區增加揮發性有機物和能見度監測。一氧化碳、細粒子和臭氧的監測可分階段逐步實施，首先在重點區域內選取部分點位開展監測，在經濟條件許可的條件下，可在全部點位開展監測，進而推廣到全國。

2.2 拓展監測范圍，提高監測網絡覆蓋面

區域聯防聯控的目標是改善區域整體的空氣質量，達到區域內各地區空氣質量共同改善的目的，因此，區域空氣質量監測網絡不僅要涵蓋城市建成區，還要涵蓋城市近郊和農村地區，從而達到說清區域整體空氣質量的目的。

按此原則，區域監測網絡構架應充分利用區域內已有的城市監測點位，同時在近郊和農村地區增設區域監控點位。其中，已有的城市監測點位將直接納入區域監測網絡，并根據《環境空氣質量監測規范》做適當調整，用于各城市的空氣質量評價。同時，在近郊和農村地區的區域輸送通道上設立區域監控點，用于監控區域內污染物輸送情況及區域整體空氣質量評價。

區域監控點的選取工作非常重要，每個重點區域內的區域監控點位數量不宜過多，點位距離局地主要污染源區應滿足一定的距離要求，并兼顧區域輸送通道。每個區域內每個省、自治區、直轄市應至少設置三個城市外監測點位，使區域監控點既能夠反映污染物在區域內擴散輸送情況，也能夠代表近郊和農村地區的空氣質量。選取點位時考慮的主要因素包括區域氣象因素、地形地貌條件、污染源分布狀況、人口分布等。

2.3 拓寬監測手段，實現立體化監測

區域監測應能夠捕捉到區域污染的特點。區域污染不同于局地污染，臭氧、細粒子等區域性污染物往往源自于區域尺度上的二次污染，其直接排放源或光化學反應的前體物不僅包括局地污染源，也來自區域內外其他地區的輸送。

污染物輸送情況可通過立體斷面通量監測等移動式監測設備開展，將移動式柱濃度監測設備與區域監控點的點式設備結合，定期考察區域內典型輸送斷面上的污染物分布情況。另外，在區域內需要建立空氣質量超級監測站，超級監測站監測項目齊全，監測手段和監測能力強大，能夠監測和反映復雜空氣污染的全過程和變化規律（鐘流舉等，2007）。超級監測站點位需布設在重點區域內部復合污染特征明顯的地區，與區域監控點位遙想呼應。通過配備激光雷達、風廓線雷達、在線離子色譜、揮發性有機物監測儀、顆粒物粒徑譜儀等一系列先進的設備，使超級監測站具備強大的二次污染解析能力，特別適用于嚴重污染天氣的源解析分析，為科學研究和污染防治決策提供依據。超級監測站的作用已經在上海世博會空氣質量聯動監測中得到印證。

同時，在點式監測設備、柱濃度監測設備的基礎上，應充分利用先進的衛星遙感監測技術手段，提升區域空氣質量監測能力（鐘流舉等，2007）。將點、線、面結合起來，建立多手段多方位的立體監測體系，構建天地一體化的區域空氣質量監測系統。

2.4 創新區域空氣質量評價與表征方法

空氣質量評價涉及到評價范圍、評價時段和評價指標。區域空氣質量評價按評價范圍分為三個層次：區域內城市地區空氣質量評價、城市外地區空氣質量評價和區域整體空氣質量評價。即將整個區域劃分成若干個城市區和城市外分區。評價因子包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、一氧化碳、細粒子和臭氧等六項污染物。

區域內各城市的空氣質量評價由該城市內所有建成區內點位進行評價，按評價時段可分為日評價和年評價。城市日評價指標包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、一氧化碳、細粒子的日均值和臭氧最大8小時滑動平均值。進行城市多點位日評價時，考慮到與歷史數據的銜接，二氧化硫、二氧化氮和可吸入顆粒物在今后一段時期內取多點位的平均值，以后逐步過渡到取最大值，一氧化碳、細粒子和臭氧的評價可以直接使用多點位的最大值。日評價表征可繼續采用指數法，根據目前國外發展趨勢，建議使用AQI指數方法（多指標評價采用最大污染因子法）（孟曉艷等，2011）。城市年評價指標包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物和細粒子的年均值及日均值達標率，一氧化碳的日均值達標率、臭氧最大8小時滑動平均值超標天數。

城市外地區空氣質量評價由所有的區域監控點進行評價。日評價和年評價計算方法與城市空氣質量評價方法相同。

區域整體空氣質量評價通過綜合各個分區的空氣質量評價結果給出，以評價污染結果最嚴重的分區質量代表區域整體空氣質量。

2.5 突破地域限制構建區域預警預報機制

空氣質量預警預報與空氣質量監測密切相關，是監測工作的重要價值體現之一。隨著監測工作的不斷開展，準確實時的空氣質量預警預報已成為越來越多的城市和地區的迫切需求，特別是在區域性污染高發的地區。環境監測部門要達到“說清環境質量變化趨勢”和“潛在風險”的目的，也必須建立科學可靠的空氣質量預警預報機制。目前，不同城市間由于地域限制往往缺乏統一的合作框架，成為制約地區空氣質量預警預報的瓶頸之一。而北京奧運會、上海世博會和廣州亞運會的成功案例表明，只有加強區域內合作，共享監測信息才能建立可靠的空氣質量預警預報系統。國務院指導意見也對重點區域監測信息共享提出了要求（常紀文，2010）。

區域空氣質量預警預報系統需要依托于區域空氣質量監測網絡，并搭建區域監測信息實時共享和發布平臺使區域內各城市及時共享監測信息，進一步結合區域空氣質量預警模型開展預警預報，同時還需要在區域內建立空氣質量預警會商及應急聯動機制。

2.6 強化區域監測網絡質控與管理工作

在區域多中心聯防聯控合作框架下，更需要建立客觀公平的監測體系，保證數據的準確性和可比性（張振鈿等，2005）。因此，在各重點區域內需要制定統一的質量保障/質量控制方案，成立區域監測質控小組，統一量值溯源，定期巡檢以保證監測數據的公平性和可比性。具體來說，城市空氣質量監測點質控工作由所在城市環境監測中心負責，省環境監測中心負責對其進行督查，中國環境監測總站負責組織相關省份進行不定期檢查、飛行檢查及交叉質控。城市外空氣質量監測點位的質控工作可由國家進行統一直管。

在監測網絡運行管理方面，城市建成區內點位的運營管理由所在城市進行。區域監控點的建設和運營管理主要采用兩種方式。一種是由國家統一建設，由地方負責和運營和管理。另一種方式是由國家直接建設和管理，以國家直管方式運營。

在數據管理方面，國家在各區域建立區域監測數據共享數據庫和實時發布平臺。各監測點位將監測數據實時發布到數據平臺，由環保部指定數據查詢、修改和調用的分級權限，為管理、科研提供及時服務。同時向公眾實時發布區域監測信息，確保監測數據的時效性。

3 結論

面對區域復合污染問題，我國已有的監測體系和評價方法在網絡覆蓋面、監測因子和評價方法上均存在較大不足。在未來需要增加區域性污染物監測、拓展監測范圍、拓寬監測手段、創新評價方法、進一步加強質量控制并建立區域預警預報機制，從而構建適合我國空氣污染實際情況的區域空氣質量監測體系和評價方法。

［1］ 常紀文．域外借鑒與本土創新的統一：《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量的指導意見》之解讀（上）［J］．環境保護，2010，(10): 8-11.

［2］ 常紀文．域外借鑒與本土創新的統一：《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量的指導意見》之解讀（下）［J］．環境保護，2010，(11): 10-12.

［3］ 鐘流舉，鄭君瑜等．空氣質量監測網絡發展現狀與趨勢分析［J］．中國環境監測．2007，23(2): 113-118.

［4］ 劉方，王瑞斌等．中國環境空氣質量監測現狀與發展［J］．中國環境監測．2004，20(6): 9-11.

［5］ 孟曉艷，王瑞斌等．我國空氣污染現狀及對空氣質量日報改進的思考［J］．環境工程技術學報．2011，1(3): 249-254.

Study on the Monitoring Network and Evaluation Method of Ambient Air Quality in Key Regions

WANG Shuai WANG Ruibin LIU Bing LI Liang
(China National Environmental Monitoring Center, Beijing, 100012)

Regional ambient air pollutions occurred frequently in recent years, which have become an urgent problem to solve in China. A systemic air quality monitoring network and evaluation method is demanded to aid joint prevention and control of regional air pollution in key regions, drawing new requirements for existing network.

Regional Pollutions, Joint Prevention and Control, Ambient Air Quality Monitoring, Evaluation Method

X830

A

1673-288X（2011）05-0024-04

項目資助： 環境質量監督管理 (項目編號: 2002400112)

王帥, 工程師; 研究方向為環境監測.