一、2020年行業(yè)評(píng)述
1.主要政策標(biāo)準(zhǔn)
2020年5月,生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)規(guī)范》(HJ 1130-2020)《固定污染源廢氣二氧化硫的測(cè)定 便攜式紫外吸收法》(HJ1131-2020)《固定污染源廢氣氮氧化物的測(cè)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(cè)定 原子熒光法》(HJ1133-2020)四項(xiàng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)類標(biāo)準(zhǔn)。四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均為發(fā)布,主要涉及環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)與環(huán)境空氣、固定污染源廢氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,配套相關(guān)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與污染物排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施,支撐打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)。
2.行業(yè)發(fā)展
(1)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)方面
隨著近年來超低排放的發(fā)展,企業(yè)減排、管控的落實(shí),環(huán)境空氣質(zhì)量得到了顯著提升。細(xì)顆粒物的污染有了較大程度的下降,臭氧(O3)污染開始凸顯;而從目前已知的顆粒物形成機(jī)理可以看出,O3對(duì)于二次顆粒物的生成有著很大的推進(jìn)作用。因此,強(qiáng)化多污染物協(xié)同控制,加強(qiáng)細(xì)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(jiān)測(cè)需求,如工業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)集群的VOCs組分走航、固定站監(jiān)測(cè),及O3超標(biāo)城市、一般地市的光化學(xué)組分監(jiān)測(cè)等,在今年的環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得到了爆炸性地增長(zhǎng)。
另一方面,移動(dòng)源的管控,如尾氣遙感監(jiān)測(cè)、黑煙抓拍及重型柴油機(jī)車、船舶、非道路移動(dòng)機(jī)械等尾氣排放監(jiān)測(cè)及管理平臺(tái)建設(shè),也是今年各級(jí)政府、環(huán)保機(jī)構(gòu)關(guān)注和投入的重點(diǎn)。
針對(duì)環(huán)境空氣污染物濃度降低,空氣質(zhì)量提升到達(dá)瓶頸等情況,市場(chǎng)對(duì)于污染物濃度、組分監(jiān)測(cè)的度要求都有所提高,環(huán)境監(jiān)測(cè)總站、地方環(huán)保機(jī)構(gòu)也陸續(xù)根據(jù)市場(chǎng)需求補(bǔ)全設(shè)備檢測(cè)規(guī)范,加快檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),如《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》(HJ653-2013)修訂,VOCs組分分析儀、重金屬分析儀的檢測(cè)規(guī)范,長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范等。
(2)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器存在的問題
在大氣監(jiān)測(cè)儀器方面,還存在需要攻克的難題:1)網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)溯源應(yīng)用與質(zhì)控;2)天地一體監(jiān)測(cè)體系多源融合難度大;3)大氣污染物自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法標(biāo)準(zhǔn)需要健全;
在水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器方面,常規(guī)水環(huán)境在線連續(xù)監(jiān)測(cè)儀器大多采用化學(xué)+光電檢測(cè)技術(shù),在儀器技術(shù)和應(yīng)用方面還存在待解決問題:1)儀器可靠性偏低,維護(hù)工作量大;2)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)非實(shí)時(shí)工作;3)水質(zhì)在線設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)源頭質(zhì)控;4)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)無法實(shí)現(xiàn)斷面通量監(jiān)測(cè)。
3.關(guān)鍵技術(shù)
大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)
1)顆粒物傳輸通量激光雷達(dá):利用相干探測(cè)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,追溯顆粒物傳輸來源,判定對(duì)區(qū)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(yīng),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(zhuǎn)變成固態(tài)污染物的重要推手。研究表明,“非農(nóng)業(yè)”的氨排放占比已達(dá)66%,華北地區(qū)尤為嚴(yán)重。因此環(huán)境空氣中氨氣的監(jiān)測(cè)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(jiān)測(cè)技術(shù)和準(zhǔn)確性上有一定難度。目前常用的監(jiān)測(cè)方法有化學(xué)發(fā)光法,采用轉(zhuǎn)化爐的形式進(jìn)行間接測(cè)量;或采用光腔衰蕩光譜法直接測(cè)量;或采用量子級(jí)聯(lián)激光光譜法的開放光程測(cè)量設(shè)備進(jìn)行原位式測(cè)量。
3)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù):按照“遙感監(jiān)測(cè)為主、地面校驗(yàn)為輔”的原則,結(jié)合模型算法,提高遙感監(jiān)測(cè)精度。利用高空間分辨率、高時(shí)間分辨率的衛(wèi)星監(jiān)測(cè),甄別污染高值區(qū)、指導(dǎo)地面走航監(jiān)測(cè);觀測(cè)污染傳輸及區(qū)域面源的監(jiān)測(cè)等;通過甲醛/NO2、乙二醛/NO2指標(biāo)對(duì)O3控制區(qū)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(zhǔn)確性受數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)量的影響很大,在推動(dòng)數(shù)據(jù)共享、監(jiān)測(cè)手段多樣化的前提下,現(xiàn)階段的空氣質(zhì)量模型分析更趨向于根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況,合理的規(guī)劃能夠獲取的各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),如地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地基雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等,用于二次驅(qū)動(dòng)模型,修正、佐證空氣質(zhì)量模型分析的結(jié)果,提高預(yù)測(cè)、評(píng)估精度。
5)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備智能化、遠(yuǎn)程化維護(hù):疫情防控對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)影響很大,迫使設(shè)備生產(chǎn)商開展監(jiān)測(cè)設(shè)備智能化、遠(yuǎn)程化維護(hù)的研究。結(jié)合5G技術(shù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程質(zhì)控、遠(yuǎn)程維護(hù)等功能,同時(shí)又兼顧數(shù)據(jù)信息安全。部分國外儀器廠商已經(jīng)開始在其下一代產(chǎn)品中部署相關(guān)功能。
4.面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇
2020年,新冠肺炎疫情呈現(xiàn)出持續(xù)蔓延、控制、常態(tài)化的態(tài)勢(shì),給環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)整體發(fā)展帶來深遠(yuǎn)影響,也帶來新的發(fā)展機(jī)遇。
(1)面臨的挑戰(zhàn)
1)行業(yè)、企業(yè)復(fù)工時(shí)間推遲,影響已經(jīng)推進(jìn)或開展項(xiàng)目的實(shí)施,導(dǎo)致企業(yè)資金周轉(zhuǎn)壓力陡增;
2)受到不同地區(qū)、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(shè)備生產(chǎn)、項(xiàng)目實(shí)施、運(yùn)維服務(wù);
3)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)操作、設(shè)備維護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)控等傳統(tǒng)運(yùn)營方式受到挑戰(zhàn)。
(2)發(fā)展機(jī)遇
1)環(huán)境應(yīng)急檢測(cè)儀器設(shè)備:與生命安全、醫(yī)療健康、公共衛(wèi)生等相關(guān)的環(huán)境應(yīng)急檢測(cè)類設(shè)備儀器,在疫情發(fā)生地域出現(xiàn)新的需求;
2)健康安全類監(jiān)測(cè)儀器:生物毒性、菌類等監(jiān)測(cè)設(shè)備,在污水處理、醫(yī)療廢水處理等疫區(qū)場(chǎng)景下得到更廣泛應(yīng)用;
3)水環(huán)境、大氣環(huán)境、應(yīng)急監(jiān)測(cè)、土壤監(jiān)測(cè)和地下水監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)深度、廣度進(jìn)一步加強(qiáng);
4)智能化、近場(chǎng)/遠(yuǎn)程交互:疫情下,設(shè)備的運(yùn)營、質(zhì)控、維護(hù)傳統(tǒng)方式受到制約。5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)展,對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的智能化、近場(chǎng)通訊、遠(yuǎn)程交互等提出新要求,推動(dòng)儀器向“自主運(yùn)行、自主/遠(yuǎn)程質(zhì)控、自主/遠(yuǎn)程維護(hù)”進(jìn)化;
5)環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)轉(zhuǎn)型:疫情的出現(xiàn),給傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)帶來新的機(jī)遇,引導(dǎo)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)從理化指標(biāo)的常規(guī)監(jiān)測(cè),進(jìn)入生命健康安全的生態(tài)安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域;新的監(jiān)測(cè)儀器、新的應(yīng)用場(chǎng)景,需要新監(jiān)測(cè)儀器、質(zhì)控方式和運(yùn)維方式。
二、2021年發(fā)展展望
2021年,將是生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)“十四五”的開局之年,在生態(tài)環(huán)境總思路“提氣、降碳、強(qiáng)生態(tài),增水、固土、防風(fēng)險(xiǎn)”指引下,推動(dòng)污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)在關(guān)鍵領(lǐng)域、關(guān)鍵指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)新突破。
在大氣環(huán)境方面,“十四五”期間,國控點(diǎn)位數(shù)量從1436個(gè)增加至2000個(gè)左右,將改進(jìn)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)與排名規(guī)則,排名范圍擴(kuò)大到全部地級(jí)及以上城市。研究開展主要污染物濃度三年滑動(dòng)平均值評(píng)價(jià),降低氣象條件波動(dòng)對(duì)評(píng)價(jià)排名結(jié)果的影響。
O3與PM2.5協(xié)同控制迫在眉睫,區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控與重污染天氣應(yīng)對(duì)成為常態(tài)。深入推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物減排的需求,需要構(gòu)建更加完整、全域覆蓋、全要素覆蓋的大氣立體監(jiān)測(cè)體系。O3與PM2.5協(xié)同控制需要在現(xiàn)有城市、區(qū)域監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(包含常規(guī)空氣站和組分網(wǎng)站,以及省/市/區(qū)/縣級(jí)監(jiān)測(cè)站)的基礎(chǔ)上,依靠更精準(zhǔn)、痕量級(jí)、快速響應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)儀表和區(qū)域立體監(jiān)測(cè)設(shè)備,掌握前驅(qū)物生成條件、衍生過程、區(qū)域傳輸關(guān)系、健康安全影響等,為實(shí)現(xiàn)O3與PM2.5協(xié)同管控提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。
在大氣污染重點(diǎn)城市、污染傳輸通道,大區(qū)域大尺度范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)PM2.5、NOx、O3、VOCs、重金屬、離子元素等監(jiān)測(cè)因子將根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H情況被積極采納。對(duì)于高速道路、港口、機(jī)場(chǎng)等交通樞紐移動(dòng)排放源,開展必要的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè),建立道路交通監(jiān)測(cè)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(qū)域全域覆蓋,地面、近地面立體遙感,為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治污提供有效污染物分布、通道傳輸?shù)葦?shù)據(jù),助力實(shí)現(xiàn)有效溯源,精準(zhǔn)治污。
現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)以常規(guī)六參數(shù)為基礎(chǔ),重點(diǎn)區(qū)域也陸續(xù)建立了組分監(jiān)測(cè)站點(diǎn),但總體數(shù)量不足,監(jiān)測(cè)污染物的種類較少,部分設(shè)備時(shí)效性不強(qiáng),并不能滿足光化學(xué)污染反應(yīng)機(jī)理等研究的需求。因此,擴(kuò)展監(jiān)測(cè)污染物的種類,如增加溫室氣體、元素分析、中間物監(jiān)測(cè)等,發(fā)展時(shí)間分辨率高的監(jiān)測(cè)設(shè)備,研究各類污染物在污染過程中的生成、轉(zhuǎn)化、傳輸,研究復(fù)合型污染的形成機(jī)理,將是一個(gè)主要任務(wù)。
另一方面,空氣監(jiān)測(cè)城市站的設(shè)備更換周期為5-8年,《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)劃綱要(2020-2035年)》中對(duì)于下一階段的建設(shè)任務(wù)要求中也提及了監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)往鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村發(fā)展,并加強(qiáng)交通路邊站的建設(shè),常規(guī)參數(shù)的監(jiān)測(cè)設(shè)備前景廣闊。隨著環(huán)境空氣質(zhì)量的持續(xù)向好,對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的量程、檢出限、精密度的要求會(huì)更高。因此,改進(jìn)常規(guī)參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備性能指標(biāo),甚至采用新技術(shù)新方法實(shí)現(xiàn)突破,將會(huì)是監(jiān)測(cè)設(shè)備生產(chǎn)商競(jìng)爭(zhēng)的主要方向。
我國碳達(dá)峰、碳中和等一系列中長(zhǎng)期目標(biāo)和愿景已經(jīng)明確,為應(yīng)對(duì)氣候變化、走綠色低碳發(fā)展的道路明確了目標(biāo)、指明了方向,注入了強(qiáng)大動(dòng)力,為整個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)帶來新的技術(shù)突破、市場(chǎng)需求。結(jié)合連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和遙感監(jiān)測(cè)手段,依托現(xiàn)有大氣監(jiān)測(cè)城市站點(diǎn)或區(qū)域站點(diǎn),逐步增加CO2等溫室氣體指標(biāo),探索開展城市和區(qū)域溫室氣體濃度監(jiān)測(cè),并納入到常規(guī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。
衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)作為大尺度的監(jiān)測(cè)手段,在污染傳輸監(jiān)測(cè)、整體環(huán)境評(píng)估等方面優(yōu)勢(shì)明顯。現(xiàn)階段,衛(wèi)星遙感對(duì)于近地面的監(jiān)測(cè)并不理想,對(duì)于氣溶膠的監(jiān)測(cè)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(jiān)測(cè),以地基監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)修正,以遙測(cè)結(jié)果指導(dǎo)地面監(jiān)測(cè),污染物溯源、治理,以遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)區(qū)域環(huán)境空氣的模型分析、預(yù)測(cè)預(yù)警等進(jìn)行二次修正”的綜合應(yīng)用,可作為環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理類綜合項(xiàng)目的主要思路。