环境监测在大气污染治理中的应用研究

摘要：本文系统梳理环境监测技术在大气污染治理中的应用路径，结合典型案例分析其技术效能与实践价值。研究发现，多维度监测网络的构建、实时数据平台的开发以及智能决策系统的应用，显著提升了污染溯源、预警预报和精准治理的能力。针对当前存在的监测盲区、数据孤岛等问题，提出优化监测体系、加强跨部门协同等对策建议，为大气污染防治、智慧环保建设提供理论支撑与实践参考。

关键词：环境监测；大气污染；技术应用；数据驱动

一、引言

据生态环境部统计，我国大气污染防治专项资金投入从2015年的106亿元增至2022年的317亿元，我国自 "大气十条" 实施以来，通过产业结构调整、能源转型等措施取得阶段性成果，但臭氧污染、细颗粒物（PM2.5）等问题仍需突破。环境监测作为污染治理的 "耳目"，其技术发展与应用效能直接影响治理决策的科学性。本文聚焦环境监测技术在大气污染治理中的实践应用，探讨其作用机制与优化路径。

二、环境监测技术体系构建

（一）多源监测网络的协同布局

1、地面监测站：采用网格化布点，覆盖城市重点区域与污染源周边，实时采集 SO₂、NOx、PM2.5 等常规污染物数据。例如北京市 2024 年建成的 200 个高精度监测站，实现城区每 5 平方公里 1 个监测点。

2、移动监测平台：利用车载质谱仪、无人机等设备进行动态巡查，弥补固定站点的空间盲区。2023 年上海通过移动监测发现 32 处挥发性有机物（VOCs）无组织排放源。

3、卫星遥感技术：通过 MODIS等卫星数据反演大气污染分布，监测区域传输污染。2024 年长江三角洲区域利用卫星遥感成功追踪一次跨区域 PM2.5 传输事件。

（二）智能监测技术的创新应用

1、物联网传感器：微型化、低功耗传感器实现社区级空气质量监测，如深圳 2024 年部署的 5000 个社区空气盒子。

2、大数据与人工智能：建立污染扩散模型，结合气象数据预测污染趋势。杭州市开发的 "城市大脑" 系统使污染预警时间从 24 小时延长至 48 小时。

3、区块链技术：应用于监测数据存证，确保数据真实性。江苏省 2024 年试点区块链监测平台，数据篡改率下降 73%。

三、环境监测在污染治理中的实践路径

（一）污染溯源与精准管控

1、源解析技术的多维度应用：通过化学质量平衡（CMB）模型识别污染来源。

广州市 2023 年 PM2.5 源解析采用 CMB 模型结合正定矩阵因子分解（PMF），识别出机动车（38%）、工业源（25%）、扬尘（18%）等主要贡献源。针对机动车污染，广州市实施 "油 - 路 - 车" 协同治理：推广国 VIb 汽油、优化快速路设计、淘汰老旧柴油车。2024 年监测数据显示，市中心 NOx 浓度下降 19%，PM2.5 中机动车排放标志物藿烷浓度降低 27%。

2、污染源清单的动态更新机制：结合监测数据与排放清单，实时追踪重点企业排放变化。

河北省建立的 "排放清单 - 在线监测 - 遥感监测" 三维验证体系，通过无人机红外热成像技术核查企业烟囱排放温度，结合在线监测数据修正排放系数。

（二）预警预报与应急响应

1、重污染天气预警体系的优化

京津冀地区构建的 "数值预报 - 统计预报 - 机器学习" 三级预警模型，在 2024 年冬季采暖季预警准确率达 89%。天津市据此调整应急响应措施，将橙色预警期间的工业限产比例从 30% 动态调整为 20%-40%，既保障空气质量又减少经济损失。

2、区域联防联控的深化实践

2023 年 5 月，华北地区通过联合监测发现内蒙古中部沙尘气团形成，三省区同步启动沙尘应急响应：内蒙古实施工地停工、河北强化道路洒水、北京启动空气净化器补贴。卫星遥感显示，污染气团传输速度从预测的 40km/h 减缓至 28km/h，北京市 PM10 峰值浓度较预期降低 22%。这种跨区域协同机制已写入《京津冀及周边地区大气污染防治条例》。

（三）治理效果评估与政策优化

1、长期趋势分析的统计学方法

北京市 2024 年 PM2.5 年均浓度 28μg/m³，较 2013 年下降 62%。采用季节调整分解法（X-13ARIMA）分析显示，政策减排贡献度达 58%，气象条件改善贡献 22%，其他因素 20%。该分析为 "十四五" 空气质量改善目标制定提供依据，确定 2025 年 PM2.5 控制目标为 25μg/m³。

2、健康影响评价的实证研究

长三角地区开展的队列研究表明，PM2.5 每下降 10%，呼吸系统疾病急诊量减少 7.3%（95% CI：5.1-9.5）。基于此，上海市将空气质量改善纳入医保支付改革试点，对污染较重区域的社区卫生服务中心增加慢阻肺防治专项经费。该政策使浦东新区 2024 年上半年慢阻肺急性发作率下降 11.5%。

四、现存问题与对策建议

（一）主要挑战

1、技术层面

臭氧前体物监测存在盲区：现有监测设备对醛酮类化合物响应时间长达 30 分钟，无法满足光化学污染预警需求。农村监测体系薄弱：全国仅 32% 的乡镇设有空气质量自动监测站，秸秆焚烧等面源污染缺乏有效监控手段传感器校准技术滞后：微型传感器长期漂移率超过 15%，影响数据可比性

2、管理层面

数据共享壁垒：生态环境、气象、交通等部门数据接口标准不统一，跨部门数据融合度不足 40%。监测 - 治理衔接不畅，监测数据转化为治理措施的周期超过 2 个月

（二）优化路径

1、技术创新方向

研发量子级联激光光谱（QCLAS）传感器，实现 ppb 级臭氧前体物实时监测

推广 "监测微站 + 视频监控" 组合设备，提升农村地区污染识别能力。建立全国统一的传感器在线校准平台，将漂移误差控制在 5% 以内

2、制度完善建议

制定《环境监测数据共享管理办法》，明确各部门数据共享权责。建立 "监测 - 评估 - 决策" 闭环机制，要求污染预警后 48 小时内出台应对措施。推行环境监测设备 "环保医保" 制度，通过财政补贴保障运维资金

3、社会协同策略

开发 AR 实景空气质量地图，增强公众对污染的直观感知。试点 "空气质量指数保险" 产品，将 AQI 与保费浮动挂钩。建立环保志愿者监测网络，发展 100 万以上 "民间河长（气长）"等。

典型案例

如洛杉矶光化学烟雾治理的技术突破

1、监测体系构建

建立全球首个光化学烟雾监测网，包含 50 个臭氧监测站和 10 个气象观测站，实时监测 O₃、NOx、VOCs 等参数。

2、治理措施

（1）工业领域：强制安装催化转化器，炼油厂 VOCs 减排 90%

（2）交通领域：推行无铅汽油，汽车尾气排放减少 75%

（3）监测应用：利用卫星遥感追踪污染传输，关闭下风向违规企业

3、治理成效

臭氧浓度从 1970 年的 0.25ppm 降至 WHO 指导值0.06ppm。该案例证明，复合型污染治理必须依赖多污染物协同监测与精准溯源

结论

环境监测已从传统的数据采集向智能化、精准化方向升级，成为大气污染治理的核心支撑。未来需进一步突破监测技术瓶颈，构建天地空一体化监测网络，深化数据挖掘与应用，推动污染治理从 "经验驱动" 向 "数据驱动" 转型。随着碳监测卫星、量子传感器等新技术的应用，环境监测将为 "双碳" 目标实现提供更有力的技术保障。

参考文献：

生态环境部. 中国生态环境状况公报（2022）[R]. 北京： 中国环境出版社， 2023.

环境监测技术在大气污染防治中的应用探讨. 樊建琼.生态与资源，2024（09）

[3] 大气污染防治中环境监测技术应用分析[J]. 张若阳.低碳世界，2024（06）