资源简介

(共41张PPT)
任务1.3 监测技术方法认知
项目一 大气监测基础认知
学习目标
1、了解大气监测的产生和发展；
2、了解大气监测的特点；
3、了解大气监测技术概况。
知识目标
技能目标
能掌握和区分主要的大气监测技术及其特点。
理解生态环境监测在生态环境保护中的重要作用，有利支撑我国生态文明建设，培育学生积极为我国深入打好污染防治攻坚战，推动减污降碳协同增效，持续改善生态环境质量，加快实现生态环境监测现代化贡献力量，强化生态环境保护责任意识和担当意识。
素质目标
目录/Contents
01
02
03
04
05
大气监测的产生
大气监测的目的
大气监测的分类
大气监测基本工作程序
大气监测技术
01
大气监测的产生
（一）大气监测的产生
1.大气监测的产生
大气污染出现
大气监测
应运而生
01
02
03
20世纪50年代：污染监测阶段或被动监测阶段
20世纪70年代：环境监测阶段或主动监测、目的监测阶段
20世纪80年代初：污染防治监测阶段或自动监测阶段
（一）大气监测的产生
2.生态环境监测的发展
（一）大气监测的产生
2.生态环境监测的发展
党的十八大以来，我国生态环境监测事业迅速发展，习近平总书记亲自主持审议通过了关于生态环境监测网络建设、省以下环保机构监测监察执法垂直管理、提高环境监测数据质量等三份重要改革文件，基本搭建形成了生态环境监测管理和制度体系的“四梁八柱”，生态环境监测的认识高度、推进力度前所未有，各项工作取得了明显进展。
（一）大气监测的产生
2.生态环境监测的发展
规划目标：
到 2025 年，政府主导、部门协同、企业履责、社会参与、公众监督的“大监测”格局更加成熟定型，高质量监测网络更加完善，以排污许可制为核心的固定污染源监测监管体系基本形成，与生态环境保护相适应的监测评价制度不断健全，监测数据真实、准确、全面得到有效保证，新技术融合应用能力显著增强，生态环境监测现代化建设取得新成效。
（一）大气监测的产生
3.大气环境监测这十年
（1）国家背景环境空气温室气体监测迈上新台阶
碳达峰碳中和是以习近平同志为核心的党中央作出的重大战略决策，是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。提供精准规范的监测数据是科学评估“双碳”战略成效的基础性工作。
2021年9月，生态环境部印发了《碳监测评估试点工作方案》（环办监测函〔2021〕435号），要求加强区域大气主要温室气体浓度天地一体化监测，依托现有国家背景站开展区域温室气体监测评估，服务支撑国家温室气体清单校核。中国环境监测总站杜丽作为从事环境监测工作三十多年的技术人员，自2008年起，亲历了国家背景站从无到有、从有到强的建设和运行过程，见证了总站和各级生态环境部门多年来为此付出的艰辛和努力。2010年起，陆续在福建武夷山等11个国家背景站开展了主要温室气体（CO2、CH4）监测。为进一步提升国家背景站温室气体监测数据准确性，2021年克服疫情影响，短时间内完成了对具备条件的福建武夷山、四川海螺沟、青海门源、山东长岛、内蒙古呼伦贝尔5个站点的温室气体监测升级，首次实现温室气体监测仪器的每日自动标校。2022年，在试点工作支持下，完成了山东长岛背景站高塔采样系统升级改造，实现了与世界气象组织全球大气观测网的数据质量目标接轨。同时，为科学规范运维管理工作，先后编制了运维手册、温室气体仪器操作规程、运行质控技术指南、采样系统技术指南、联网方案等技术文件，不断提高监测数据质量，为评估“双碳”目标完成情况提供基础数据支撑。
（一）大气监测的产生
3.大气环境监测这十年
（2）监测支撑环境空气质量明显改善
中国环境监测总站张迪作为一名从事大气环境监测分析评价的工作者，她在工作的十二年里，不仅是亲身经历了蓝天越来越多，更是从手中的一组组数据中实打实的见证了这一切，从《大气污染防治行动计划》第一阶段目标的全面完成，到《打赢蓝天保卫战三年行动计划》的圆满收官，“十三五”期间我国的空气质量改善取得看得见、摸得着的实际成效。
带着喜人的成绩进入“十四五”，总站又有了“强化多污染物协同控制和区域协同治理，加强细颗粒物和臭氧协同控制，基本消除重污染天气”等新目标。众所周知，大气污染是一个区域性问题，城乡和区域间的相互作用显著，乡镇地区传统产业体量庞大，污染问题不容忽视。“十四五”伊始，总站与地方近万个区县和乡镇实现了数据联网，张迪与同事提炼了高值热点、污染物增量等多种统计分析方法，并通过高值落点图、污染时序图等多种可视化手段实现了污染特征的表征，为重污染过程应对、重大活动保障及常规环境空气质量评价提供了重要的技术支撑；同时随着区域性污染综合研判与联防联控工作的持续开展，区域会商的重要性不断凸显，总站逐渐摸索并形成了全国各省月度空气质量会商机制，共同与地方同事为实现全国重点区域空气质量改善、基本消除重污染天气等目标贡献自己的一份力量。
2021年全国PM2.5平均浓度为30微克/立方米，连续两年优于世界卫生组织（WHO）发布的《全球空气质量指南》（2021版）中第一阶段过渡期目标值（35微克/立方米）， “十四五”我们正努力向第二阶段过渡目标迈进。小小的数字凝聚着环保工作者的辛勤付出，而环境空气质量评价，是在为全体大气污染防治工作者书写成绩单。张迪表示深知自己身上的责任与使命，未来的十年甚至更久，将继续坚守岗位，践行“科学、创新、奉献、卓越”的总站精神，为持续改善环境空气质量助力。
（一）大气监测的产生
3.大气环境监测这十年
（3）开展光化学监测，深耕臭氧污染防治
柴文轩，是中国环境监测总站大气室的一员，主要负责全国光化学监测相关工作，2022年是她进入生态环境监测系统工作的第十年。从 “抬头望天灰蒙蒙”，到“蓝天白云入画来”，她有幸见证了我国生态环境保护事业迅速发展的十年，更亲身经历了光化学监测，从无到有，监测网络逐渐扩大，覆盖至大气污染防治重点区域的发展历程。
为打赢蓝天保卫战，提升臭氧等大气污染物防治工作的科学化、精细化水平，从2018年4月开始，按照生态环境部要求，全国重点区域重点城市开展挥发性有机物（VOCs）监测、 2019年起全国339个地级及以上城市全覆盖的开展非甲烷总烃自动监测，2021年生态环境部印发《“十四五”全国细颗粒物和臭氧协同控制监测网络能力建设方案》。在以前，我国从来没有开展过大面积的VOCs业务化监测，设备、技术、人员都是不足的，光化学监测工作是一个很大的挑战，没有时间给总站的工作人员做充分的准备，只能在开展工作的同时不断探索和完善，既要充分学习国外的经验技术，又要结合我国的现状进行本地化探索，研究出适合我国的VOCs监测、管理方案，同时抓紧研究编制VOCs、非甲烷总烃连续自动监测、数据审核等光化学监测技术标准，为全国光化学监测工作的开展提供技术支持。虽然目前全国光化学监测还是处于初步阶段，但是经过近五年来全国环境监测系统从上到下的一起努力，现在我们的VOCs监测能力有了很大的提升，监测数据质量也逐步提高，助力我国臭氧污染防治工作。
（一）大气监测的产生
3.大气环境监测这十年
（4）为颗粒物污染防治筑牢坚固的组分监测网络
大气颗粒物组分监测网是大气环境立体综合监测体系的重要组成部分，党的十八大以来，在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下，党中央国务院高度重视大气污染防治工作，颗粒物组分监测网络经历了从无到有、从有到强的发展过程，环境监测完成从质量浓度监测向精细化学成分监测的重大转变。
从2012年前后起，中国环境监测总站孙家奇开始尝试在京津冀地区典型时段进行颗粒物样品采集并在实验室开展颗粒物组分分析测试，建方法、摸流程、搞实测，为业务化监测做好技术储备，2016年颗粒物组分网正式筹备建设，至2018年组分网建设初具规模，完成覆盖区域31个城市的38个组分自动点位的站房选点、建设、设备安装调试并正式投入业务化运行，此后数年组分网继续优化调整，覆盖范围扩充至京津冀及周边、汾渭平原、长三角等全国重点地区，至2021年底，监测网覆盖多个重点区域的122个城市，我国大气环境精细化监测实现了科研探索向业务监测的成功转化。在组分网建设过程中，为确保数据质量，编制完善了覆盖采样、仪器操作、运行维护及质量控制、数据审核等全流程的系列规范指导文件，指导全国组分监测规范有序开展，获得准确、详实、长期的监测数据。服务于污染过程中颗粒物组分的转化机理研究，说清讲明污染过程，探究污染来源，诊断污染成因，评估治污措施落实效果及区域联防联控政策的制定，助力地方精准治污、科学治污。同时监测数据应用于多元数据融合分析，圆满完成多项大型活动空气质量监测工作。我国大气颗粒物组分监测网迈入新征程。
（一）大气监测的产生
3.大气环境监测这十年
（5）牢牢坚守数据质量和廉洁运维两条底线
随着打好污染防治攻坚战的持续深入，环境管理对监测运维的重视程度之深、管理力度之大、数据质量要求之高前所未有。这十年间，中国环境监测总站尤洋和他们运维管理团队主要干了“三件大事”。
一、完成环境空气质量监测事权上收，落实“国家考核、国家监测”。
为确保监测数据能够真实反映环境空气质量，反映环境治理成效，与老百姓的实际感受相一致，满足公众的环境质量知情权，2016年11月组织完成全国地级及以上338个城市1436个国控站点监测事权上收，通过购买服务的方式交由社会监测机构开展运维，实现“国家考核、国家监测”。
二、从无到有建立并完善运维管理制度体系，保证监测数据“真准全”，有力支撑评价考核。
系统构建了较为完善的运维管理制度体系，对监测数据生产全过程进行有效监管。在运维管理实践中，不断摸索与总结，统一了监测运维各个环节运维质控技术要求，细化工作流程。建立了以运维单位开展内部质控、总站组织开展外部质控监督的内控和外控并行的运维质控体系。运维管理重点围绕点位管理、设备管理、人员管理、运维质控与数据审核等五个方面，共建立30余项运维管理制度。对点位、人员、设备严格规范管理，运维全过程留痕，仪器运行状态实时监控，质控结果在线自动分析。建立以“手工监测为基准的颗粒物PM2.5监测技术体系”。实时数据“一点三发”，原始数据第一时间直传国家、省、市级管理平台，且数据完全一致。每日开展国控站点前一日24小时的6项指标实时监测数据逐一在线审核/复核，数据审核记录全程留痕。建立三级数据审核制度。规范数据审核流程、统一数据审核技术要求，建立科学有效的数据审核分析方法，保证数据审核质量。通过“人防+技防”有效预防人为干扰，一经发现严肃处理。有效保证国控站点正常、连续、稳定运行，数据质量准确、可靠，有力支撑大气污染防治目标责任考核。
三、成立大气环境质量监测运维管理中心，强化运维管理。
运维管理团队从事权上收时3、5个人（包括专、兼职），发展到目前包括驻站人员在内的60多人的运维管理团队。根据运维管理工作需要，下设9个驻站工作组，对运维管理工作实现流程化、精细化管理，监控每一个环节、不放过一个异常数据。始终坚持数据质量与廉洁运维两条底线不动摇，以制度建设为基础，不断压实运维单位数据质量第一责任人职责，建立月度考核通报、季度廉洁风险会商、严重运维质量问题谈话提醒约谈等管理制度；不断完善运维内部质控体系，优化外部质控监督方式手段，通过内外质控协同，“人、机、料、法、环”五位一体保障国控站点正常有序运行。
（一）大气监测的产生
4.大气环境监测发展规划
“十四五”生态环境监测规划中提出，要加快开展碳监测评估，巩固城市空气质量监测，加强PM2.5和O3协同控制监测，扩展大气污染监控监测，提升空气质量预测预报水平。
（一）大气监测的产生
5.国家环境空气质量监测网
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。
环境空气质量监测网
背景点
区域点
城市点
（一）大气监测的产生
2012年，环境保护部在“十一五”国家环境空气监测网基础上，依据有关标准和监测规范，进一步优化调整了监测点位，制定并印发了《“十二五”国家环境空气监测网（地级以上城市）设置方案》（详见环发﹝2012﹞42号），共计在全国338个地级以上城市（含地、州、盟所在城市）设置监测点位1436个（其中含135个清洁对照点）。
城市点，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。
“十一五”期间，我国建成了31个区域（农村）环境空气质量监测站。为进一步扩大国家环境空气质量监测网络的覆盖面，在区域尺度上说清我国环境空气质量，监控重点区域/城市污染物输送特征，同时为区域联防联控及空气质量预警预报提供技术支持，“十二五”期间，我国又在原有区域站基础上再建成61个区域环境空气质量监测站。
区域点，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。
已建成山西庞泉沟、内蒙古呼伦贝尔、吉林长白山、福建武夷山、山东长岛、湖北神农架、湖南衡山、广东南岭、海南五指山、海南西沙永兴岛、四川海螺沟、云南丽江、西藏那木措、青海门源和新疆喀纳斯15个背景环境空气质量监测站。另有位于海南省的新建国家环境空气质量监测站（大气背景站）建设中。
背景点，监测国家或大区域范围的环境空气质量本底水平。
5.国家环境空气质量监测网
02
大气监测的目的
（二）大气监测的目的
1、判断大气环境质量是否符合国家制订的大气环境质量标准。
2、检查污染源排放污染物的浓度和排放量是否符合国家制订的污染物排放标准。
3、评价废气净化装置性能，治理设施的效果，为新的净化装置设计提供依据。
（二）大气监测的目的
4、为制定大气环境法规、标准、大气环境规划、大气环境污染综合防治对策提供科学依据。
5、为大气环境科学研究提供方向，揭示新的大气环境问题，确定新的污染因素。
6、为研究大气扩散模式和大气环境质量变化趋势以及污染物浓度的预测预报提供科学依据。
03
大气监测的分类
（三）大气监测的分类
纠纷仲裁监测
（三）大气监测的分类
1.空气污染源监测
（三）大气监测的分类
2.空气环境质量监测
① 污染事故监测
　　常采用流动监测(车、船等)、简易监测、低空航测、遥感等手段。
② 仲裁监测
　　主要针对污染事故纠纷、环境法执行过程中所产生的矛盾进行监测。
④咨询服务监测
　　为政府部门、科研机构、生产单位所提供的服务性监测。
③考核验证监测
　　包括人员考核、方法验证和污染治理项目竣工时的验收监测。
（三）大气监测的分类
3.特定目的监测
01
02
（三）大气监测的分类
03
②大气污染监测的追踪性
①大气污染监测的连续性
大气污染物的时间分布性和空间分布性特点决定。
③大气污染监测的综合性
监测手段的多样性；
对监测数据处理的复杂性。
4.大气监测的特点
04
大气监测基本
工作程序
（四）大气监测基本工作程序
确定监测目的
开展背景调研
确定监测项目
优化布点
采集样品
保存与运输（运输和交接）
分析测试
处理数据
综合评价
是否达到目的要求
否
报告结果
05
大气监测技术
（五）大气监测技术
大气污染监测技术包括采样技术、测试技术和数据处理技术。
1.测试技术
化学分析法
仪器分析法
生物监测法
生态监测法
自动和遥感监测法
（五）大气监测技术
大气
监
测
化
学
分
析
仪
器
分
析
酸碱滴定
配位滴定
氧化还原滴定
沉淀滴定
重量分析
容量分析
电化学分析
电导、电位、电解、库仑极谱、伏安
光学分析
发射、吸收，荧光、光度
色谱分析
气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳
波谱分析
红外、核磁、质谱
（五）大气监测技术
化学分析法
特点：① 准确度高，相对误差一般为0.2%；
② 所需仪器设备简单；
③ 灵敏度低，适用于高含量组分的测定，对微量组分则不宜使用。
1）容量分析法
酸碱滴定、络合滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定。
2）重量分析法
主要用于环境空气中总悬浮颗粒物、降尘、烟尘、生产性粉尘等的测定。
（五）大气监测技术
仪器分析法
特点：
① 灵敏度高，可用于微量或痕量组分的分析；
② 选择性强，对试样预处理简单；
③ 响应速度快，容易实现连续自动测定；
④ 有些仪器可以组合使用（如色质联机），更好的利用两者的优点；
⑤ 比化学分析法相对误差大，一般为百分之几；
⑥ 仪器价格较高，有的十分昂贵。
（五）大气监测技术
生物监测法
利用生物个体、种群或群落对大气环境污染或变化所产生的反应，阐明大气环境污染状况，从生物学角度为大气环境质量的监测和评价提供依据的一种方法。
（五）大气监测技术
生物监测主要有：
利用指示植物的伤害症状，以对大气污染作出定性和定量的判断；
测定植物体内污染物含量，估测大气污染状况；
观察植物的生理生化反应，如酶系统的，发芽率的降低等，对大气污染的长期效应作出判断；
利用某些敏感植物，如地衣、苔藓等作为大气污染监测器，进行定点监测。
（五）大气监测技术
（五）大气监测技术
（五）大气监测技术
生态监测法
利用大的生态环境对大气环境污染或变化所生产的反应，阐明大气环境污染状况，从生态学角度为大气环境质量的监测和评价提供依据。
包括：地面监测、空中监测、卫星监测
（五）大气监测技术
自动监测
环境空气自动监测系统由一个中心站和若干个子站构成（子站数量根据当地情况而定），安装在线式环境监测设备。因此系统软件将由中心站软件和子站软件两大部分组成，两者有机结合，协调整个监测系统的运行，完成对各种监测仪器的数据采集和远程通讯控制及数据处理，并形成报告。
（五）大气监测技术
粤港珠江三角洲区域空气监控网络由16个监测子站组成，其中港方3个，粤方13个。监控PM10、SO2、NO2、O3、CO以及PM2.5等污染物在区域内的扩散、传输规律和污染特征。通过对监测数据、污染物排放情况、污染气象和地形条件等因素进行综合分析，评估区域内空气污染形势和污染控制措施的成效，为双方政府空气污染控制决策提供技术支持。
（五）大气监测技术
2.大气监测技术发展趋势
从无机污染物向有机污染物监测发展
从化学分析向仪器分析发展
从手工采样－实验室分析向自动监测系统发展
从单一的监测分析技术向多种监测分析技术联用发展
从粗粒子监测向细颗粒物监测发展，并开展源解析研究
发展突发性污染事故的监测技术
（五）大气监测技术
2.大气监测技术发展趋势
A
巩固城市空气质量自动监测，增加监测站点，推进国家空气质量监测监管向区县延伸，各地结合实际完善空气质量监测网，综合标准站、微型站、
单指标站、移动站等多种模式，实现县城和污染较重乡镇全覆
盖。
B
加强 PM2.5和 O3协同控制监测，完善大气颗粒物组分和光化学监测网络。
C
拓展大气污染监控监测，充分运用大气环境监测卫星等新型卫星开展天空地一体化监测,固定源、移动源、面源全部涵盖，污染源企业、城市、区域全域覆盖。
D
提升空气质量预测预报水平，健全国家、区域、省、市四级环境空气质量预测预报体系，重点提升臭氧预报和过程分析能力。
E
推进碳监测评估试点，形成覆盖全国主要区域的碳监测网络。补齐碳监测技术短板，积极开展消耗臭氧层物质等其他履约监测。
“十四五”生态环境监测规划

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