淺談大氣監測在城市環境治理中的實用價值及創新應用

胡廷勇，丁樹江

（濰坊市生態環境局諸城分局，山東 濰坊 262200）

目前，我國正大力解決環境污染問題，逐漸轉變發展思路，“綠水青山就是金山銀山”是我國環保與經濟的發展方向。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，而環境監測是檢驗環保治理效果的試金石，在環境保護工作中，環境監測起著不可或缺的作用。

1 大氣監測綜述

1.1 大氣監測的概念和內涵

大氣污染監測（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律的過程。大氣監測是環境監測非常重要的組成部分，專業的監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，我們開發的智慧環境監測系統能夠對大氣的污染物含量開展實時的科學監測，便于決策者做出合理的防治對策，扎實做好預防工作。環境監測是為城市環境存在的一系列問題服務的，我們必須利用先進的技術監測手段獲得大數據，并對數據進行分析研究，從而提出合理科學的防治措施[1]。

1.2 大氣污染環境監測的主要內容

大氣環境監測是監測大氣環境中污染物的濃度，并觀察、分析其變化及其對環境影響的過程。大氣污染監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律。監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。大氣質量監測需要對某地區大氣中的主要污染物進行布點采樣及分析，通常根據一個地區的規模、大氣污染源的分布情況和源強、氣象條件、地形地貌等因素，進行規定項目的定期監測。

我國規定的大氣質量監測項目有二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物、一氧化碳和降塵。此外，還可根據區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測。

2 大氣環境監測的目的和意義

大氣污染監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律，監視大氣污染源的排放和控制情況。從宏觀來看，大氣環境監測的意義在于能夠為環境管理、環境規劃、環保決策起到切實的支撐作用，能夠整合環境管理的大量分散資源，進一步提升環境管理效能，加快精細化城市或地區環境管理機制的建設速度，提高現代化城市或地區的環境管理水平，有效解決環境問題。從微觀來看，一方面大氣環境監測能切實起到及時發現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，大氣環境監測平臺可快速鎖定污染源，并派出執法人員進行違規處理，大大提高了環境污染事件的處置效率；另一方面，大氣環境監測能夠及時發現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[2]。

3 大氣監測在城市環境治理中的實用價值

3.1 空氣質量監測是目前發展最快的智慧城市應用之一

經濟的快速發展，帶來了更多的環境污染，正在逐步影響到生態及經濟的可持續發展和人們的身心健康。各地政府及環保部門需要對所在城市及區域的環境污染狀況有全面的了解，而大氣環境監測的建設及布局不僅可以實現精準監測及大面積聯防聯控，為大氣國標站進行大量的數據補充，更可以消除環境監測的眾多盲點。為驗證環保治理效果、調整治理策略、明確責任、環保執法等提供了重要依據。根據物聯網分析公司BergInsight的最新研究報告，2020年，我國城市空氣質量監測設備的安裝基數達到73000臺，并將以34%的復合年增長率增長，到2025年將達到315000臺，該數字是指以某種方式用于城市和社區輔助空氣質量監測的任何類型的聯網室外空氣質量監測設備，不包括僅供個人使用的傳統監管監測站和設備。空氣質量數據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，許多城市現在終于意識到物聯網和相對低成本、小尺寸的空氣質量監測儀，可以通過大幅提高城市空氣質量的空間和時間數據的分辨率而帶來巨大價值，對城市的環境治理和社會發展大有裨益[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開始向科學治理方向轉型，其中擁有高效精確的監測體系是前提，環境監測早已成為大氣治理領域的剛性需求。特別是大氣網格化監測是近年來政府及環保部門大力推動的環保措施之一，全國已經有多個城市或地區擁有了自己的網格化系統，也有更多的城市或地區正在加緊布局當中。新一代的網格化監測已經不再僅局限于大氣污染，氣象數據、水質數據等也慢慢加入了監測體系中，同時結合了視頻監測及智能軟件平臺，從而具有實時查看、快速預警、污染源遠程追溯等眾多功能，取得了良好的監測效果[4]。

3.3 健全大氣監測網絡有助于科學服務城市污染防治

2020年7月，生態環境部出臺了《生態環境監測規劃綱要（2020-2035年）》（下文稱《綱要》），為“十四五”期間，我國生態環境監測提出了發展目標以及主要任務。《綱要》中對于大氣監測提出了“提升空氣質量監測水平，實現精準評價；深化污染成因監測，支撐精細管控；拓展污染監控和履約監測，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。如引入專業第三方服務團隊，綜合運用雷達、走航監測、六參數無人機等監測手段，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 大氣監測在城市環境治理中的創新應用

4.1 對癥下藥、系統治污，實現城市環境治理新轉變

環境治理，監測先行，有針對性地合理部署監測方式是城市環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域、企業排放的污染物質開展動態的監控管理，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，設立動態比對窗口，根據相關考核標準，對AQI空氣質量指數、PM2.5、PM10等，標定目標數值；將監測獲取的空氣質量實況數值與目標數值進行動態對比，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；通過對大氣網格化監管系統、揚塵源監管防治系統、機動車尾氣遙感監測系統等數據的挖掘，結合照片、氣象數據等綜合研判和分析大氣污染總體狀況，并據此對癥下藥[6]。其次，網格化管理圍繞多種重點污染排放源，加快建設全區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測體系，為大氣污染防治布下“天羅地網”，實現由科技治污向精準治污、系統治污的躍升。最后，對環境監測設備的要求不容忽視，新型的監測系統能通過高科技、智能化手段快速了解掌握城市的環境空氣質量現狀，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，促進城市環境治理的新轉變[7]。

4.2 鎖定源頭，多管齊下，實現大氣污染防治“多步走”

大氣污染治理是個龐大的系統工程，已知的污染物約有100多種，揚塵、汽車尾氣、工業排放、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驗，力行“邊運行、邊探索、邊完善”措施，結合系統應用中的經驗，不斷完善監管體系，積極拓展大氣生態板塊、水環境、土壤環境治理、群眾舉報服務板塊，不斷融合、整合資源，多管齊下，多點發力，最大限度發揮信息化治理的廣度，優化工作舉措，更好發揮信息化在環境治理中的作用[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，探索區域生態環境科學治理的新模式，推動區域空氣質量持續向好，進一步強化大氣污染防治，積極促進綠色低碳循環發展和生態環境質量改善。同時，積極引進專家技術團隊，利用激光雷達、走航監測車、無人機等高科技手段，融合機理模型與統計模型的技術優勢，實現大氣污染變化趨勢動態模擬，及時對區域未來空氣質量做出精準預測預報，構建起污染監控的“天羅地網”，通過“高科技+專家組+信息化”一整套精準管控“組合拳”，實現人防、技防的有效結合，從而不斷優化產業、能源、交通結構，實現生態環境持續改善和產業可持續發展的良性循環。

4.3 科學治污，精準治氣，實現智慧環保未來城市愿景

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，基于污染源多源數據融合優勢，實現縣級、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管，小尺度精細化空氣質量數值模型融合多源數據，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境問題，實現大氣污染高值熱點區的精準識別、精準溯源、精準管控。最后，實現管控工作迅捷閉環，通過智慧調度系統，統一管理大氣環境調度事項，建立“自動報警-智能分析-自動派發-核實反饋-問題整改-盯辦辦結”的閉環管理機制，提升業務流轉時效和問題整改時效。例如，南京市秦淮區在2020年建成運行的污染防治智能化指揮中心，當環境數據超過設定的閾值時，系統會自動告警。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，下發任務工單到相關部門和街道。指揮中心的監測數據、監控視頻、遙感圖像為現場人員提供排查依據，遠程指導需要重點檢查的區域和內容，實現對大氣違法行為的快速查處，同時接收并保存現場處置結果。

5 結語

大氣環境是人類賴以生存和發展的必要條件，改善大氣環境質量對于促進人類社會經濟的發展以及保障人體健康都具有十分重要的意義。而對大氣環境的保護與監督有賴于大氣環境監測，只有通過科學精準的大氣監測，才能讓決策者清晰洞察大氣污染的實時狀況，發現背后的污染成因，能夠輕易甄別不同行業和區域的污染貢獻，進而做到預測預報和有效的防治。因此，我們必須積極推動“大氣智慧環保”相關模塊建設，完善監測數據，讓更多數據服務城市大腦的大氣智能防治應用場景，構建數字化、智慧化的生態環境治理體系，形成環境問題“智能發現、全局分析、協同處置”閉環，推進環境問題聯防聯治，全面提升生態環境保護和治理能力，打好“藍天保衛戰”[10]。