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中国环境监测行业网格化现状、网格化前后的监管能力对比及网格化的难点和要点分析[图]

2019年05月30日 13:59:35字号:T|T

    一、网格化:从传统的点状监控到天罗地网

    1、传统环境质量监测:点状监控,布点分散

    按监测对象的不同,环境监测大致分为环境质量监测和污染源监测。环境质量监测的监测对象有大气质量监测、水质质量监测(地表水、地下水)、土壤质量监测和噪声监测。污染源监测的监测对象有废污水监测、废气监测以及重金属监测。

    目前,环境监测市场主要指的是环境质量监测,由各级环境监测站构成,采取点状监控的模式,监测数据直接上传至环境监测总站,为各级政府的环境质量考核提供依据。2015年8月,中共中央、国务院发布《生态文明体制改革总体方案》,并配套发布六大方案,其中《生态环境监测网络建设方案》对全国生态环境监测网络建设的进度和方案做出了整体规划。《方案》明确提出坚持全面设点、全国联网、自动预警、依法追责,形成政府主导、部门协同、社会参与、公众监督的生态环境监测新格局。到2020年,全国生态环境监测网络基本实现环境质量、重点污染源、生态状况监测全覆盖,各级各类监测数据系统互联共享,监测预报预警、信息化能力和保障水平明显提升,监测与监管协同联动,初步建成陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络。

    (1)大气环境质量监测:

    我国环境空气质量监测网涵盖国家、省、市、县四个层级。从监测功能上讲,国家环境空气质量监测网涵盖城市环境空气质量监测、区域环境空气质量监测、背景环境空气质量监测、试点城市温室气体监测、酸雨监测、沙尘影响空气质量监测、大气颗粒物组分/光化学监测等。

    截至2015年底,我国共有环境空气质量监测点3360个,其中国控监测点位数1436个,非国控监测点位数1924个。

2011-2016环境空气质量监测点位数变动

数据来源:公开资料整理

    国家环境空气质量监测网共设置城市点(即国控点)1436个,用于监测城市地区环境空气质量整体状况和变化趋势,参与城市环境空气质量评价。此外,设置区域点96个,用于监测区域范围空气质量状况和污染物区域传输及影响范围,参与区域环境空气质量评价。设置背景点16个,监测国家或大区域范围的环境空气质量本底水平。

“十三五”国家环境空气质量监测点位布局

数据来源:公开资料整理

    2016年环保部印发《“十三五”环境监测质量管理工作方案》,计划于2016年年底完成338个地级以上城市1436个国家环境空气自动监测事权上收。据2016年《中国环境状况公报》,我国已全面完成1436个国控环境空气质量监测站事权上收任务。

    此外,农村环境监测也日益得到政府部门的重视。根据《全国农村环境质量监测工作实施方案》,农村环境治理监测以县域为基本单元,具体包括村庄监测和县域监测两个内容。村庄监测要求在每个县域选择3~5个代表性的村庄,开展空气质量、饮用水源地水质、生活污水处理设施出水水质(仅针对参加“以奖促治”农村环境综合整治项目的村庄)和土壤环境质量监测。县域监测以县域全境为监测区域,开展地表水水质和生态环境质量监测。具体工作进度安排如下表所示。

    根据上述方案,2017-2019年将新增1695个村庄开展环境监测工作,2020年之后将新增5067个村庄开展环境监测工作。目前,乡镇级别的空气质量监测点位设置尚未出台更为明确的规划,但出于考核压力部分区县已经开始出现自发的监测需求,2018年环境空气监测设备已呈现出下沉趋势。

全国农村环境质量监测工作进度安排

数据来源:公开资料整理

    现有监测网络覆盖范围为全国338个地级以上城市(含地、州、盟所在城市),因此,平均每个城市约设置国控点4个,省控点6个,若按照村级监测工作的规划方案,到2019年,平均每个城市还将拥有9个村级的监测设备。

大气环境监测网络布点情况

数据来源:公开资料整理

现金推筒子官网    (2)水质质量监测:

    地表水监测方面,截至2015年底,我国共有地表水水质监测断面10154个,其中国控断面972个。2016年环保部颁布了《“十三五”国家地表水环境质量监测网设置方案》,对地表水监测断面进行调整,从972个调整至2767个。2016年已建成由2767个监测断面组成的国家地表水监测网,“十三五”期间国控断面的增加计划已完成。2017年7月,环保部印发《关于做好国家地表水环境质量监测事权上收工作的通知》,“十三五”期间,将对1940个地表水评价、考核、排名断面和110个入海河流考核断面,共2050个国家地表水考核断面开展上收工作,并要求在2018年7月底前,完成2050个考核断面水站建设工作。

2011-2016地表水水质监测断面数变动

数据来源:公开资料整理

    地下水监测方面,2016年,我国现有地下水监测点共6124个,覆盖全国31个省(区、市)225个地市级行政区,其中国家级监测点1000个。饮用水水源监测方面,2016年我国在338个地级及以上城市共设置897个在用集中式生活饮用水水源监测断面(点位),其中地表水水源监测断面(点位)563个,地下水水源监测断面(点位)334个。

    此外,近岸海域水质监测也是国家环境监测网的重要组成部分。2016年我国共设置417个近岸海域环境监测点位。同样以338个地级以上城市作为行政单位划分,平均每个城市设置地表水监测点位30个,其中国控点8个,平均每个城市设置地下水监测点位18个,其中国家级监测点3个,加上饮用水水源监测点及近岸海域监测点,平均每个城市水质监测点约52个。

水质监测网络布点情况

数据来源:公开资料整理

现金推筒子官网    (3)空气质量监测:1-3月空气质量总体改善,重点区域空气质量反弹

    近日生态环境部发布了2019年1-3月全国337个地级及以上城市空气质量状况,96城市空气质量达标,同比增加28个。2019年1-3月,全国337个地级及以上城市平均优良天数同比上升0。1个百分点;PM2。5浓度同比上升1。9%;O3浓度同比下降3。7%;SO2浓度同比下降22。2%;NO2浓度同比上升3。2%;PM10及CO浓度同比持平。但重点区域空气质量出现反弹,2+26城市及汾渭平原地区PM2。5浓度分别同比上升8。4、9。2个百分点。

2019年1-3月平均优良天数占比同比提升

数据来源:公开资料整理

2019年1-3月PM2.5浓度同比上升

数据来源:公开资料整理

    2019年1-3月空气质量较差城市排名后20名中“2+26”城市居多,石家庄、安阳、邢台2019年以来连续3个月均为后20名。

2019年1-3月城市空气质量排名

数据来源:公开资料整理

    2、网格化监测:布点加密,天罗地网

    与点状监控有所不同,网格化监控采用最新的小型化、微型化组合监测技术,以“全面布点、全面联网”为宗旨,通过大范围、高密度“网格组合布点”,结合立体监测、移动监测等,形成覆盖整个区域的在线监控网格,为科学治霾、精准治污提供决策依据,可促进治理大气污染由凭经验、凭感觉、粗放式管理向网格化、实时化、精准化治霾转变,大幅提高治霾的工作效能,推动大气质量持续改善。

    网格化监控与传统环境质量监测首要的差异,在于布点显著加密。一方面,进行网格化基础点位设置,在国控点周围多方位加密布点,在国控点的东南西北四个方向距离500m处以及在东北、东南、西北、西南方向距离1000m处共布设8个点位,因此,网格化基础点位数至少是该城市国控点数的8倍,上述布点与国控点同样进行6参数监测,10min一组数据,24h监测,实时把握国控点周围污染情况。另一方面,除网格化基础点位以外,对城市重要道路、敏感区域、建筑工地、产业集中区等污染多发地区也进行多维度布点,每10分钟传输一次数据,实时发现污染点,快速响应。

    以安徽省阜阳市为例,阜阳市原有3个国控点,2个省控点,实施网格化监控后,共设置了324套网格化监测设备,是原有监测点位的64.8倍。网格化监测不再是通过简单的单点位数据传输作为考核依据,而是实时掌控城市环境质量整体变化及成因,真正实现了天罗地网式的高密度监控,切实减少污染,也杜绝了单个点位监管下数据造假现象的发生。

网格化监测典型布点方案

数据来源:公开资料整理

    二、网格化之后监管能力的巨幅改变

    1、网格化下“关→管→治”的模式转变

    以往的大气监管执法的主要措施是“一刀切”式的关停,存在部分不论企业是否环保达标,一律实行停产限产的现象。一刀切的做法看似效果明显,但只能取得短期效果,长期则会导致经济发展和环境治理之间的失衡。2018年5月28日,生态环境部出台《禁止环保“一刀切”工作意见》,规定对于工程施工、生活服务业、养殖业、地方特色产业、工业园区及企业、采砂采石采矿、城市管理等易出现环保“一刀切”的行业或领域,在边督边改时要认真研究,统筹推进,分类施策。因此,未来的环保监管执法将逐渐由“关”向“管”和“治”过度,对精准化的施策提出了更高的要求,在这个过程中,网格化的监管配合必不可少。

    作为政府大气污染防治的“抓手”和“神器”,网格化系统通过实时在线监测、异常排放报警及信息推送、移动执法平台的自动管理,实现了对环境污染事件的快速响应、实时管控,打通了监测到监管的通道。实现了由传统“点对点”(执法人员对具体排污单位)环境监管模式向“点对面”(执法人员掌握所有点位的污染状况)模式的转变,以及“人防”到“技防”的转变,提高了工作效率,为环境监管提供了定量的数据支持;并通过对市区空气质量的全面分析和研判,为政府找到污染源头、监测执法、靶向治理、科学治霾提供了有力支撑。

大气污染防治精准监控及决策支持系统

数据来源:公开资料整理

    网格化系统为政府的监管执法过程带来了如下几大变化:

现金推筒子官网    (1)管理机制变化:多部门统筹,管理责任归属明晰

    从《鹤壁市环境监管网格化工作实施方案》中可以看到,首先鹤壁市由市政府牵头成立了环境监管网格化工作领导小组,由市长任组长,分管副市长任副组长,各有关部门主要负责人为成员。领导小组下设办公室,办公室设在市环保局,负责网格化监管工作的日常事务,市环保局局长任办公室主任。
在具体操作中,综合污染企业状况、环境质量状况、工业企业集中区域和周边环境敏感状况等因素,由市政府统一组织,建立四级环境监管网格,同时以网格划分具体责任人,逐级传递,权责分明。

    1.一级网格:以全市行政管辖区域建立一级网格,责任主体为市政府。市长为本级环境监管网格第一责任人,分管副市长为分管责任人,市环保局局长为主要责任人。

    2.二级网格:以各县区(包括开发区、宝山循环经济产业集聚区、城乡一体化示范区,下同)管辖区域建立二级网格,责任主体为各县区政府(管委)。各县区政府县区长(管委主任)为本级环境监管网格第一责任人,分管副县区长(管委副主任)为分管责任人,环保部门主要负责人为主要责任人。

现金推筒子官网    3.三级网格:以乡镇(街道)行政管辖区域建立三级网格,责任主体为乡镇政府(街道办事处)。各乡镇政府乡镇长(街道办事处主任)为本级环境监管网格第一责任人,分管负责人为具体责任人。

    4.四级网格:以村(社区)行政管辖区域建立四级网格,责任主体为村委会(社区居委会)。各行政村村委会(社区居委会)主任为本级环境监管网格第一责任人,具体责任人由乡镇(街道)和村(社区)各1名干部共同担任。

    市政府统筹协调多部门,同时严格按照网格划分分级责任主体,可以有效促成部门的分工和联动,形成了一套监测、预警、指挥、执法、治理五位一体的模式,从原来一个单一的环保部门作战向多部门协同治理模式的转变。

管控与治理压力、责任逐级传递

数据来源:公开资料整理

    (2)监管对象变化:精细化管控,实时追踪污染来源

    传统的环境质量监测通常以考核为目的,选取个别点位监测作为考核依据,对城市的污染情况并没有全面的掌控。大气污染防治网格化精准监控及决策支持系统可以实现更为精细化的管控。首先,该系统可以对区域内所有点位的实时数据进行全景展示和数据查看,管理部门可以直观地看到哪个具体点位的污染物浓度较高,快速锁定重点监管对象,针对性管控重点区域,有的放矢地开展大气污染治理和环保执法工作;其次,针对突发事件,可以通过高时空分辨率的实时监测,报警信息自动推送,在第一时间将污染控制在扩散之前,直接打通监测到监管的通道,实现多部门的“协调联动”,实现对突发事件的即时有效管控;再者,针对重点的污染源,通过对重点企业的全面监控,污染指数的实时排名,历史数据的对比分析,排放规律的归纳总结,实现对工业企业的精准靶向治理。

所有点位数据实时展示

数据来源:公开资料整理

    (3)决策方式变化:大数据支持,科学管理决策

    除了直接利用监测数据发现污染源以外,网格化系统还可以通过对大量历史数据的分析,掌握重污染过程的产生、扩散、消散及结束全过程,掌握重点污染源对城市总体空气质量及评价点的影响,在掌握各类污染源排放状况的基础上,利用空气污染数值预报模式模拟污染物质量浓度的分布特征,研究区域空气污染物输送扩散的规律,提出更为科学的管理决策建议。

    同时,利用网格化监控系统还可以建立一套大气污染防治效果的评价体系,管控效果用实时监测数据说话,设定短、中、长期的空气质量目标,针对四季不同的首要污染物可以进行不同的目标控制,并提前布置不同污染物、不同的指标的考核与达标情况,以科学客观的评价方式真正落实管控责任。

    2、典型案例丰富经验,网格化监管卓有成效

    2017年环保部对2+26城市进行秋冬季考核,11个城市考核结果为优秀,其中安装了网格化系统的城市有9个;今年1-8月份2+26城市和汾渭平原城市PM2。5下降率最高的保定市和洛阳市均是网格化系统的应用城市;除此之外,安徽省的阜阳市,河南省的新乡市、鹤壁市,河北省的衡水市、沧州市和饶阳县等地区均取得良好的效果。

    (1)保定市-建立网格化系统为核心的指挥中心,环境空气质量持续改善,2+26城市PM2。5下降率排名第1。

    2016年10月保定市依据网格化精准监控系统建立了网格化监测监控指挥中心,从三个方面发挥了作用:一是信息共享。886个点位实时监测数据每10分钟刷新一次,监测数据通过平台软件直观显示,从书记市长、书记区长到书记乡长、环保相关同志,在手机上都随时能可以通过网格化监测系统来掌握各个区域的污染分布和变化情况,从而有针对性的开展工作。二是交办反馈。利用网格化监测监控系统,建立了交办反馈机制,对污染突出的点位每天交办、每天反馈。特别是在秋冬季,每天对建筑工地、主干道的PM10、主城区TVOC指数进行排名,排名后10名的点位在媒体上进行公布。三是指挥调度。利用平台能看到数据又能看到图像的功能,结合一些数据分析,书记、市长,包括分管的同志都做了大量的大气污染防治调度工作,特别是重污染天气应急期间,进行加密调度,随时调度。

    通过实时报警、及时调度保定市2016年摆脱了空气质量全国倒一的帽子,并持续改善,2017年秋冬季环保部考核被评为优秀,特别是进入2018年以来,PM2.5改善率为2+26城市第一,取得了优异的成绩。

    (2)洛阳市建立24小时快速响应机制和微型站考核机制,PM2。5浓度下降率全省第1。

    在国控站点数据较高时,结合微站数据,为各区政府、市直部门提供指导性的排查方向,有的放矢的进行排查管控,及时降低对国控站点的数据影响。
现金推筒子官网同时,为压实责任,层层传导压力,充分发挥好各乡(镇)、街道办的大气污染防治属地管理责任,洛阳市出台了微型空气站空气质量的排名与考核办法,对各乡(镇)、街道办的微站进行每周空气质量排名和考核通报,充分调动基层人员的责任心与工作积极性。另外,利用微站10分钟就可更新数据的时效性,提前发现区域性污染传输过程,并及时预警管控,将污染传输对洛阳市的影响降到最低。此外,利用微站分析研判了洛阳主城区周边产业集聚区对市区的污染传输影响,有方向、有目的的指引洛阳市对产业集聚区进行集中治理。

现金推筒子官网    自网格化微站安装以来,为洛阳市精准治污提供了专业技术支撑,并发挥了重大效用,2017年8月-2018年7月,洛阳市各项污染参数同比改善均较为明显,综合指数、PM10和PM2.5省内排名分别同比前进了1、4和6名,浓度同比分别下降18.13%、17.05%和25%,其中PM2.5改善幅度在河南省内排名第1位。

    (3)鹤壁市建立网格化管理机制启动精细化管控措施,空气质量持续改善,稳中向上。

    鹤壁市自2017年3月份安装网格化设备之后成立网格管理群,建设网格管理机制,打通环境监测和环境管理之间的桥梁,启动鹤壁市精细化管控措施,建立快速反应和管理机制,对各网格进行排名考核,对后10名进行通报批评。多项措施和机制的建设使鹤壁市空气质量逐步改善,稳中向好。

    17年11月,通过分析网格化数据和颗粒物源解析结果,鹤壁市空气污染受机动车尾气影响占比较高,仅次于燃煤源,为打好空气污染防治攻坚战,鹤壁市率先在河南省启动机单双号措施,同时也是鹤壁市第一次启动机单双号措施。对于柴油货车通行量较大的107国道,鹤壁市加强机动车尾气排放超标检测,对于超标车辆进行处罚并劝返,同时严禁G4高速大型柴油车辆进入市区。为2017年11月和12月空气质量取得良好成绩,优良天、颗粒物浓度和同比下降率在全省排名前茅,连续两个月位居全省前两名。2017年-2018年秋冬季,鹤壁市通过网格化精准监测平台和精细化管控机制,启动机动车单双号限行,净空行动,斩断尘源、企业限产、煤质升级改造等多项管控措施,在秋冬季考核考核成绩中,鹤壁市考核成绩优秀,是河南省三个优秀城市之一。

    (4)阜阳市-一管四全,构建网格化管理新格局。综合指数排名较去年同期跃升7个位次。

现金推筒子官网    一管四全—一管即一套精准化管理系统。四全即全域范围、时间空间、管理责任、系统治理全覆盖。全域范围全覆盖。在网格化布点基础上,增加企业、道路扬尘和餐饮等网格,实现全参数实时监控,城区全覆盖。

    时间空间全覆盖。高时间分辨率、高空间分辨率和多参数的实时动态监测,及时发现污染来源及扩散趋势。

现金推筒子官网    管理责任全覆盖。分别组建网格化调度指挥群和工作微信群,由阜城五区和市直单位参加,邀请纪检、监察、人大、媒体等进行监督并建立点长制及量化考核办法,保障落实。系统治理全覆盖。依托网格化数据为支撑,采取统管与主管结合、辖区政府与市直单位结合,利用大数据技术查源定位,推行异常问题“推送—响应—排查—整改—反馈—督查—问责”闭环管理。

    网格化系统在阜阳运行以来,空气质量明显改善,综合指数由去年的第13名上升至今年第6名。安徽省省委书记李锦斌到阜阳网格化调度指挥中心进行调研,充分肯定阜阳模式。由省环保委办公室组织全省16地市政府分管负责同志、环保局主要负责同志对阜阳网格化应用情况进行学习。同时先后受到央视、安徽卫视、等多家国家级、省级等媒体关注。

    三、网格化的难点和要点

    1、网格化的系统架构

    网格化系统分为三个层次,分别是感知层、平台层和应用层。在感知层,现场布设的微型站点、便捷式仪器、移动走航车,实时采集监测数据,传输到公司大数据应用中心(即平台层),在平台层进行数据选择、存储、校准,然后传输到应用层,进行数据分析和应用,从而实时掌握一个城市的污染全过程,实现全城区的数字化监控。

网格化监测的系统架构

数据来源:公开资料整理

    由于常规空气质量监测设备体积大、成本高、安装条件复杂,无法实现大面积的推广,因此感知层采用的监测设备均为小微型空气污染监测设备。相比以往拉网式排查空气污染源工作强度大、人员需求多,工作人员借助网格化精准监测系统,轻点鼠标就可锁定空气污染区域,工作效率成倍提高。小微型空气污染监测设备监测参数相较常规空气质量监测设备相对简单,因此设备技术壁垒并不高,但同时也由于小微型监测设备的传感器存在很大的不稳定性,数据的校准和应用则成为了网格化监测最大的难点,即对传感器的驯化和数据建模过程,该过程需要足够的经验和数据的积累,先河环保在这一环节具备较强的先发优势。

    2、先河环保网格化监测数据校准和应用环节的特色

    (1)多参数、多产品组合、多网格应用

现金推筒子官网    由于小微型监测设备监测结果的不稳定性,以及监测对象的多样化需求,先河环保采用了多种数据结合的方式。既拥有常规六参数的空气质量监测设备,也有针对特征污染物如TVOC、硫化氢、氯气、氨气等的特定监测设备。既有常规的空气站、小型站,同时也拥有针对核心污染区域的结合黑碳仪、浊度仪等多种产品的超级站。在网格化设置方面,设置国控站点、敏感区域网格,及主次干道监控网格、扬尘监控网格、企业/园区等一系列监控网格。从而实现多种数据有效结合,避免单一凭借传感器设备数据进行分析所带来的不准确性。

多参数、多产品组合

现金推筒子官网数据来源:公开资料整理

    (2)全生命周期数据质量管理

    基于传感器存在受温度、湿度、交叉气体干扰及时间特征漂移等问题,利用大数据开发出智能质控数据平台,建立三级数据修正模型,包括厂内基础性修正、现场环境自适应修正、全生命周期漂移修正,生成每个微型站独有的基因变量。

传感器数据运用难点

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    同时,采用真实模拟现场应用环境的“网格化校准与实验中心”、传感器微型化设备与小型化国标法设备组合应用的方式、移动校准车周期化/自动化的监测校准,形成“四级校准”的质控体系,通过“三级修正、四级校准”体系的建立,保证了数据的真实和有效。

四级校准体系

数据来源:公开资料整理

    (3)智能甄别有效数据,形成大数据资源库

    最后通过智能筛选出有效的数据,并构建资源库,搭建传感器综合管理与质控平台,足够的数据积累,才能实现在应用层有效和科学的分析判断。可以看出,网格化的难点不在设备而在数据,“三级修正、四级校准”体系的建立真正构建起了网格化系统应用的壁垒。

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国环境监测行业市场专项调研及投资前景分析报告》 

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