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    2020年環(huán)境監測行業(yè)發(fā)展評述和2021年發(fā)展展望

    時(shí)間:2021-01-01 17:14:35 來(lái)源: 點(diǎn)擊:26206次

        一、2020年行業(yè)評述

        1.主要政策標準

        2020年5月,生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《環(huán)境空氣質(zhì)量數值預報技術(shù)規范》(HJ 1130-2020)《固定污染源廢氣二氧化硫的測定 便攜式紫外吸收法》(HJ1131-2020)《固定污染源廢氣氮氧化物的測定 便攜式紫外吸收法》(HJ 1132-2020)和《環(huán)境空氣和廢氣顆粒物中砷、硒、鉍、銻的測定 原子熒光法》(HJ1133-2020)四項生態(tài)環(huán)境監測類(lèi)標準。四項標準均為發(fā)布,主要涉及環(huán)境空氣質(zhì)量數值預報與環(huán)境空氣、固定污染源廢氣監測領(lǐng)域,配套相關(guān)環(huán)境空氣質(zhì)量標準與污染物排放標準實(shí)施,支撐打贏(yíng)藍天保衛戰。

        2.行業(yè)發(fā)展

       (1)大氣環(huán)境監測方面

        隨著(zhù)近年來(lái)超低排放的發(fā)展,企業(yè)減排、管控的落實(shí),環(huán)境空氣質(zhì)量得到了顯著(zhù)提升。細顆粒物的污染有了較大程度的下降,臭氧(O3)污染開(kāi)始凸顯;而從目前已知的顆粒物形成機理可以看出,O3對于二次顆粒物的生成有著(zhù)很大的推進(jìn)作用。因此,強化多污染物協(xié)同控制,加強細顆粒物和O3的協(xié)同控制,成為2020年比較重要的市場(chǎng)動(dòng)向。在明確的政策支持下,作為O3前體物的VOCs組分的監測需求,如工業(yè)園區、產(chǎn)業(yè)集群的VOCs組分走航、固定站監測,及O3超標城市、一般地市的光化學(xué)組分監測等,在今年的環(huán)境監測領(lǐng)域得到了爆炸性地增長(cháng)。

        另一方面,移動(dòng)源的管控,如尾氣遙感監測、黑煙抓拍及重型柴油機車(chē)、船舶、非道路移動(dòng)機械等尾氣排放監測及管理平臺建設,也是今年各級政府、環(huán)保機構關(guān)注和投入的重點(diǎn)。

        針對環(huán)境空氣污染物濃度降低,空氣質(zhì)量提升到達瓶頸等情況,市場(chǎng)對于污染物濃度、組分監測的度要求都有所提高,環(huán)境監測總站、地方環(huán)保機構也陸續根據市場(chǎng)需求補全設備檢測規范,加快檢測實(shí)驗室的建設,如《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續自動(dòng)監測系統技術(shù)要求及檢測方法》(HJ653-2013)修訂,VOCs組分分析儀、重金屬分析儀的檢測規范,長(cháng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區揮發(fā)性有機物走航監測技術(shù)規范等。

       (2)環(huán)境監測儀器存在的問(wèn)題

        在大氣監測儀器方面,還存在需要攻克的難題:1)網(wǎng)格化監測溯源應用與質(zhì)控;2)天地一體監測體系多源融合難度大;3)大氣污染物自動(dòng)監測技術(shù)和方法標準需要健全;

        在水質(zhì)監測儀器方面,常規水環(huán)境在線(xiàn)連續監測儀器大多采用化學(xué)+光電檢測技術(shù),在儀器技術(shù)和應用方面還存在待解決問(wèn)題:1)儀器可靠性偏低,維護工作量大;2)水質(zhì)在線(xiàn)監測非實(shí)時(shí)工作;3)水質(zhì)在線(xiàn)設備無(wú)法實(shí)現源頭質(zhì)控;4)水質(zhì)在線(xiàn)監測無(wú)法實(shí)現斷面通量監測。

        3.關(guān)鍵技術(shù)

       大氣環(huán)境監測關(guān)鍵技術(shù)

        1)顆粒物傳輸通量激光雷達:利用相干探測技術(shù),多普勒原理和后向米散射原理同時(shí)獲取風(fēng)和顆粒物在大氣中的垂直空間不同高度的分布,實(shí)時(shí)捕捉顆粒物的傳輸方向和傳輸量,追溯顆粒物傳輸來(lái)源,判定對區域顆粒物污染的影響。

        2)氨氣分析方法:氨氣是大氣中的高濃度堿性氣體,逃逸到大氣中的氨與硝酸或硫酸等酸性氣體發(fā)生反應,形成硫酸鹽、硝酸鹽等二次顆粒物,是大氣環(huán)境中氣態(tài)污染物轉變成固態(tài)污染物的重要推手。研究表明,“非農業(yè)”的氨排放占比已達66%,華北地區尤為嚴重。因此環(huán)境空氣中氨氣的監測需求也日益凸顯。環(huán)境空氣中的氨氣濃度低、易溶于水、易吸附,監測技術(shù)和準確性上有一定難度。目前常用的監測方法有化學(xué)發(fā)光法,采用轉化爐的形式進(jìn)行間接測量;或采用光腔衰蕩光譜法直接測量;或采用量子級聯(lián)激光光譜法的開(kāi)放光程測量設備進(jìn)行原位式測量。

        3)遙感監測技術(shù):按照“遙感監測為主、地面校驗為輔”的原則,結合模型算法,提高遙感監測精度。利用高空間分辨率、高時(shí)間分辨率的衛星監測,甄別污染高值區、指導地面走航監測;觀(guān)測污染傳輸及區域面源的監測等;通過(guò)甲醛/NO2、乙二醛/NO2指標對O3控制區進(jìn)行判斷,輔助治理決策。

        4)空氣質(zhì)量模型分析的定制化研究:空氣質(zhì)量模型分析的準確性受數據質(zhì)量、數量的影響很大,在推動(dòng)數據共享、監測手段多樣化的前提下,現階段的空氣質(zhì)量模型分析更趨向于根據項目實(shí)際情況,合理的規劃能夠獲取的各類(lèi)監測數據,如地面監測數據、地基雷達觀(guān)測數據、衛星遙感監測數據等,用于二次驅動(dòng)模型,修正、佐證空氣質(zhì)量模型分析的結果,提高預測、評估精度。

        5)環(huán)境監測設備智能化、遠程化維護:疫情防控對環(huán)境監測網(wǎng)絡(luò )的運行維護影響很大,迫使設備生產(chǎn)商開(kāi)展監測設備智能化、遠程化維護的研究。結合5G技術(shù),實(shí)現遠程診斷、遠程質(zhì)控、遠程維護等功能,同時(shí)又兼顧數據信息安全。部分國外儀器廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)始在其下一代產(chǎn)品中部署相關(guān)功能。

        4.面臨的挑戰和機遇

        2020年,新冠肺炎疫情呈現出持續蔓延、控制、常態(tài)化的態(tài)勢,給環(huán)境監測行業(yè)整體發(fā)展帶來(lái)深遠影響,也帶來(lái)新的發(fā)展機遇。

       (1)面臨的挑戰

        1)行業(yè)、企業(yè)復工時(shí)間推遲,影響已經(jīng)推進(jìn)或開(kāi)展項目的實(shí)施,導致企業(yè)資金周轉壓力陡增;

        2)受到不同地區、不同疫情防控要求的限制,儀器行業(yè)人員流動(dòng)受阻,影響企業(yè)儀器設備生產(chǎn)、項目實(shí)施、運維服務(wù);

        3)環(huán)境監測儀器企業(yè)現場(chǎng)操作、設備維護、現場(chǎng)質(zhì)控等傳統運營(yíng)方式受到挑戰。

       (2)發(fā)展機遇

        1)環(huán)境應急檢測儀器設備:與生命安全、醫療健康、公共衛生等相關(guān)的環(huán)境應急檢測類(lèi)設備儀器,在疫情發(fā)生地域出現新的需求;

        2)健康安全類(lèi)監測儀器:生物毒性、菌類(lèi)等監測設備,在污水處理、醫療廢水處理等疫區場(chǎng)景下得到更廣泛應用;

        3)水環(huán)境、大氣環(huán)境、應急監測、土壤監測和地下水監測等領(lǐng)域的監測深度、廣度進(jìn)一步加強;

        4)智能化、近場(chǎng)/遠程交互:疫情下,設備的運營(yíng)、質(zhì)控、維護傳統方式受到制約。5G、人工智能、大數據、區塊鏈等技術(shù)的創(chuàng )新進(jìn)展,對環(huán)境監測儀器設備的智能化、近場(chǎng)通訊、遠程交互等提出新要求,推動(dòng)儀器向“自主運行、自主/遠程質(zhì)控、自主/遠程維護”進(jìn)化;

        5)環(huán)境監測行業(yè)轉型:疫情的出現,給傳統監測帶來(lái)新的機遇,引導生態(tài)環(huán)境監測從理化指標的常規監測,進(jìn)入生命健康安全的生態(tài)安全監測領(lǐng)域;新的監測儀器、新的應用場(chǎng)景,需要新監測儀器、質(zhì)控方式和運維方式。

        二、2021年發(fā)展展望

        2021年,將是生態(tài)環(huán)境監測“十四五”的開(kāi)局之年,在生態(tài)環(huán)境總思路“提氣、降碳、強生態(tài),增水、固土、防風(fēng)險”指引下,推動(dòng)污染防治攻堅戰在關(guān)鍵領(lǐng)域、關(guān)鍵指標上實(shí)現新突破。

        在大氣環(huán)境方面,“十四五”期間,國控點(diǎn)位數量從1436個(gè)增加至2000個(gè)左右,將改進(jìn)空氣質(zhì)量評價(jià)與排名規則,排名范圍擴大到全部地級及以上城市。研究開(kāi)展主要污染物濃度三年滑動(dòng)平均值評價(jià),降低氣象條件波動(dòng)對評價(jià)排名結果的影響。

        O3與PM2.5協(xié)同控制迫在眉睫,區域聯(lián)防聯(lián)控與重污染天氣應對成為常態(tài)。深入推進(jìn)揮發(fā)性有機物減排的需求,需要構建更加完整、全域覆蓋、全要素覆蓋的大氣立體監測體系。O3與PM2.5協(xié)同控制需要在現有城市、區域監測網(wǎng)絡(luò )(包含常規空氣站和組分網(wǎng)站,以及省/市/區/縣級監測站)的基礎上,依靠更精準、痕量級、快速響應的在線(xiàn)監測儀表和區域立體監測設備,掌握前驅物生成條件、衍生過(guò)程、區域傳輸關(guān)系、健康安全影響等,為實(shí)現O3與PM2.5協(xié)同管控提供科學(xué)數據支撐。

        在大氣污染重點(diǎn)城市、污染傳輸通道,大區域大尺度范圍內監測PM2.5、NOx、O3、VOCs、重金屬、離子元素等監測因子將根據區域實(shí)際情況被積極采納。對于高速道路、港口、機場(chǎng)等交通樞紐移動(dòng)排放源,開(kāi)展必要的環(huán)境空氣質(zhì)量監測,建立道路交通監測網(wǎng)絡(luò )。固定源、移動(dòng)源、面源全部涵蓋,污染源企業(yè)、城市、區域全域覆蓋,地面、近地面立體遙感,為實(shí)現精準治污提供有效污染物分布、通道傳輸等數據,助力實(shí)現有效溯源,精準治污。

        現有的監測網(wǎng)絡(luò )以常規六參數為基礎,重點(diǎn)區域也陸續建立了組分監測站點(diǎn),但總體數量不足,監測污染物的種類(lèi)較少,部分設備時(shí)效性不強,并不能滿(mǎn)足光化學(xué)污染反應機理等研究的需求。因此,擴展監測污染物的種類(lèi),如增加溫室氣體、元素分析、中間物監測等,發(fā)展時(shí)間分辨率高的監測設備,研究各類(lèi)污染物在污染過(guò)程中的生成、轉化、傳輸,研究復合型污染的形成機理,將是一個(gè)主要任務(wù)。

        另一方面,空氣監測城市站的設備更換周期為5-8年,《生態(tài)環(huán)境監測規劃綱要(2020-2035年)》中對于下一階段的建設任務(wù)要求中也提及了監測網(wǎng)絡(luò )往鄉鎮、農村發(fā)展,并加強交通路邊站的建設,常規參數的監測設備前景廣闊。隨著(zhù)環(huán)境空氣質(zhì)量的持續向好,對監測設備的量程、檢出限、精密度的要求會(huì )更高。因此,改進(jìn)常規參數監測設備性能指標,甚至采用新技術(shù)新方法實(shí)現突破,將會(huì )是監測設備生產(chǎn)商競爭的主要方向。

        我國碳達峰、碳中和等一系列中長(cháng)期目標和愿景已經(jīng)明確,為應對氣候變化、走綠色低碳發(fā)展的道路明確了目標、指明了方向,注入了強大動(dòng)力,為整個(gè)環(huán)境監測帶來(lái)新的技術(shù)突破、市場(chǎng)需求。結合連續自動(dòng)監測和遙感監測手段,依托現有大氣監測城市站點(diǎn)或區域站點(diǎn),逐步增加CO2等溫室氣體指標,探索開(kāi)展城市和區域溫室氣體濃度監測,并納入到常規監測系統中。

        衛星遙感監測作為大尺度的監測手段,在污染傳輸監測、整體環(huán)境評估等方面優(yōu)勢明顯。現階段,衛星遙感對于近地面的監測并不理想,對于氣溶膠的監測易受氣溶膠形狀、組分的影響而產(chǎn)生偏差。因此,發(fā)展“地空協(xié)同監測,以地基監測數據對遙測數據進(jìn)行統計修正,以遙測結果指導地面監測,污染物溯源、治理,以遙測數據對區域環(huán)境空氣的模型分析、預測預警等進(jìn)行二次修正”的綜合應用,可作為環(huán)境監測和管理類(lèi)綜合項目的主要思路。


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