大气污染防治网格化智能监管体系建设及减排措施——以莆田市为例

蒋 健

(莆田市环境宣教中心，福建 莆田 351100)

作为全面建成小康社会的三大攻坚战之一，污染防治攻坚战始终得到党中央的高度重视。各级政府对大气、水、土壤的环境保护工作提出了更高的要求，并取得了显著的成效。各地区根据不同的环境污染情况并结合自身实际，采取不同的防治措施。在城市中，污染物来源复杂，主要来自工业生产、机动车尾气排放、大气扬尘、燃煤等，且排放情况在多方面因素影响下动态变化，较难形成完整的排放清单[1]。因此，快速定位区域内各类污染物来源，实施更精细化的管控，将有利于环境污染的治理。

国内外许多学者对大气污染监测进行了大量研究，如徐祥德等[2]通过对北京市城市边界的气象与大气化学观测，结合卫星遥感数据、气象数据、地面实际观测数据，运用数值模拟技术，揭示了城市大气污染空间结构多尺度特征及其变化规律。Lee等[3]借助移动式空气污染微传感器，对马来西亚雪兰莪州双威市进行了大约6个月的移动监测活动，建立了双威市空气污染的综合数据。Xian等[4]开发了一种激光扫描雷达系统，以实时检测城市空气污染变化并找到城市空气污染的来源。虽然这些研究为大气污染防治工作提供了很好的借鉴，但相关研究较多以整个城市作为城市尺度，无法达到精准监测、精细化管理的目的，且移动监测和激光扫描雷达系统应用难度大、成本高，在地方污染防治工作中难以开展。因此，寻找一种既能实现大气环境精细化、科学化监测，又能满足环保部门对大气环境监测、执法监督等方面的防治方法显得尤为迫切。网格化作为大数据分析技术支撑下的一种新型管理模式，其智能化报警和分级化监察执法体系的构建，为大气污染精准化防治提供了可能。王春迎等[1]介绍了传感器技术在大气污染防治网格化监测中的应用，利用大数据、自主学习神经网络算法、基因算法对数据进行校准和修正，实现了成本低、稳定性高、精度中等的网格化监测体系。张菲菲等[5]提出了一种网格化和政府购买服务相结合的大气污染监测新模式，并实际应用于石家庄市的污染防治工作，验证了新模式的可行性。网格化监管模式的应用，不仅增强了环保工作的预见性，而且还能准确预测预判潜在环境风险[6]，在环境污染监管防治方面发挥重要作用。

近年来，臭氧成为莆田市大气环境的首要污染物，为推进臭氧污染防治工作，莆田市配合福建省生态环境厅开展大气污染热点网格智能监管科技攻关与试点工作，搭建“热点网格”监管平台。本文以莆田市12个热点网格为研究对象，基于监管平台统计的报警数据，分析2019年3月至2020年2月的热点网格在月、季节、污染物差异的变化情况，分析其报警原因并提出防治措施，以期为莆田市大气污染治理提供参考依据。

1 大气污染防治网格化智能监管体系建设

1.1 研究区概况

莆田市位于福建沿海中部，主要辖区有荔城区、秀屿区、城厢区、涵江区和仙游县，总面积4200km2，常住人口290.0万人。莆田是福建省重要的工业城市，全市有八大重点产业，分别是化工新材料产业、电子信息产业、医药产业、高端装备产业、制鞋产业、纺织服装产业、工艺美术产业、食品加工产业。2019年，全年实现地区生产总值2595.39亿元，比上年增长6.6%。

1.2 大气污染热点网格化智能监管体系建设

热点网格是生态环境部在京津冀及周边区域即“2+26” 城提出的一种大气污染热点网格化监管模式，给其他城市污染治理提供了借鉴[7]。为了衔接生态环境部热点网格监管体系，莆田市生态环境局通过大数据分析技术，实现污染源在线监测数据与气象信息和卫星遥感信息等多源数据融合，建立高时空精度、天空地一体化的三维立体空气质量监管体系。按照3km×3km设置了47个网格，其污染排放约占整个莆田区域的80%，目前建设了12个网格(见图1)，每个热点网格内布设2～4台检测设备，检测设备主要布设在主城区、重要交通路口、餐饮集中区、工业园区，对区域内污染源重点监控，科学评估区域内的污染排放状况及其对环境空气质量的影响[8]。

图1 研究区域及热点网格分布示意图

1.2.1 三维立体空气质量监控服务

三维立体空气质量监管体系提供高精度空气质量逐小时数据，以及500m×500m空间分辨率的空气质量分布情况，可全面感知空气质量状态。通过该监管平台，可实现逐小时及历史数据查询，提供各网格污染物浓度排名及变化趋势分析，并自动生成报表，可根据所选时间段、选定气象条件定制各污染物分布图等。

1.2.2 污染原因实时解析及量化

在污染排名基础上，基于热点网格精细化分析数据，评估区域传输(净通量)、扩散条件(风速、边界层高度)、太阳辐射(日照小时数和日照强度)等外力因素对臭氧、颗粒物等污染浓度的影响贡献，并自动生成分析报告，实现环境责任的精细化分解，缓解各级环境管理部门的监管压力。

1.2.3 智能化污染源报警

智能识别重点污染区，自动跟踪并分析异常污染特征，实时分析区域内点源、线源、面源的特征并实时报警，定位疑似污染源，识别燃煤锅炉、餐饮油烟、小散乱污集聚、工地扬尘、秸秆燃烧等污染源的异常行为，为日常及重污染期间监督检查执法提供精确依据。

1.2.4 分级监管体系

为强化大气污染热点网格综合监测监管责任，建立市、区县、街道(乡、镇)三级指挥体系，明确各级大气污染热点网格监测监管机构职责，实现污染源发现、交办、处置、解决、反馈、评分等全链条闭环管理。

2 大气污染防治网格化智能监测分析

2.1 热点网格报警次数的月份变化特征

分析莆田市各热点网格不同月份的报警情况(图2)，在研究时间段内，大部分网格呈现1～4月高、5～12月低的变化趋势。报警次数最多的是分布在荔城区的网格S1112578和S1111219，单月报警次数多达200次以上，其次是秀屿区的网格S1105777和S1107137，城厢区的网格S1112576和涵江区的网格S1116664、S1116665、S1116667最少，在2019年里，报警次数在50次以下。统计各区县热点网格的报警次数在不同月份的分布情况(图3)，荔城区和秀屿区的网格在各月均占很大比例，其中荔城区的网格在各月的报警次数占比最大，均达到40%以上，在8月份占61%；其次是秀屿区，在各月的报警次数占比也达到25%以上，仙游县虽然只布设1个网格，但是其报警次数也跟涵江区不相上下，值得注意的是，城厢区在2019年的报警次数占比均在5%以下，而到了2020年，报警次数开始增加。

图2 各热点网格在不同月份的报警情况

图3 各热点网格报警次数在不同月份的分布情况

2.2 热点网格报警次数的季节变化特征

进一步分析莆田市各热点网格不同季节的报警情况(图4)，荔城区的网格S1112578和S1111219与秀屿区的S1105777和S1107137变化趋势相似，都是呈现春冬高、夏秋低的变化趋势，在春季的报警次数最多，仅荔城区的网格S1112578报警次数达600次。而荔城区的另一个网格S1116662与涵江区的网格S1115304变化趋势相同，从春季开始，报警次数逐渐增多，到秋季之后，开始下降。仙游县的网格呈先下降、后上升、再下降的波浪式变化，其中春季最多，夏季最少。城厢区和涵江区的网格在春、夏、秋三个季节变化平缓，秋季过后突然增加。从各区县报警次数在不同季节的分布情况可以看出(图5)，荔城区和秀屿区的网格在4个季节的报警次数占比最大，占比大小依次为夏季(84%)>春季(82%)>秋季(78%)>冬季(73%)。区县的报警次数占比顺序为：荔城区>秀屿区>涵江区>仙游县>城厢区。荔城区位于莆田市主城区，本地施工建设、机动车尾气排放和夏季干燥易扬尘等都可能是引起荔城区报警次数高发的原因。

图4 各热点网格在不同季节的报警情况

图5 各热点网格报警次数在不同季节的分布情况

2.3 污染物的超标特征

统计莆田市不同污染物的报警情况(图6)，引起莆田市热点网格报警的主要污染物是TVOC和PM10，分别占总污染物报警次数的33.14%和28.31%，由NO2引起的报警次数最小，仅占总数的11.82%，由O3引起的比重略大于NO2，可见莆田市的臭氧污染防治工作取得显著成效。根据官方公布，2019年，莆田市八大重点产业工业增加值增长9.3%，经济发展的同时也对环境造成一定影响。对莆田市各热点网格不同污染物进行统计(图7)，得出各热点网格的污染分布情况。结合图6，可以发现，引起莆田市12个热点网格报警的主要污染物是TVOC和PM10。其中，荔城区的3个热点网格因TVOC和PM10超标引发报警的情况尤为突出，仅网格S111662由于TVOC超标报警的次数就高达1127次，而引起S1111219和S1112578这2个网格报警的主要污染物是PM10。在莆田市生态环境局公布的2019年度重点大气排污单位名录中，并没有发现位于荔城区的工业企业，所以引起荔城区TVOC和PM10超标预警的主要原因可能不是工业排污，具体原因还需要进一步探究。秀屿区的网格报警次数少于荔城区，秀屿区是莆田市的工业集中区，在公布的15家单位中，就有8家位于秀屿区，可见，引起秀屿区的网格报警的主要原因可能是工业污染物排放。从报警总次数来看，荔城区和秀屿区相对较多，仙游县次之，涵江区和城厢区最少。

图6 不同污染物的报警情况

图7 各热点网格不同污染物报警情况

3 大气污染减排对策分析

我国正处于一个高速发展的阶段，经济发展的同时也给大气环境带来一定的影响，散布在空气中的污染物种类主要是以氮氧化物、二氧化硫和悬浮颗粒物等为主，这些污染主要来源于燃料的燃烧和机动车尾气的排放，这也是我国大多数城市环境污染的一个共同特点。在各级党委政府、各部门和全社会的共同努力下，生态环境质量虽取得显著改善，但仍要清醒认识到我国生态环境质量改善的成效还不稳固，部分区域距收官目标差距明显，与人民群众期待还有较大差距。为此各级政府应保持战略定力，坚持方向不变、力度不减，确保污染防治攻坚战圆满收官。

3.1 机动车尾气排放的控制方面

3.1.1 加强机动车尾气排放管理

结合地方实际情况，出台更多路上执法措施，加强对超标排放车辆的处罚力度；将高排放老旧车从市场淘汰。相关研究表明，淘汰高排放老旧车的措施可以大大减少机动车大气污染物和温室气体的排放，相比其他减排措施效果更好[9]。进一步可对路上行驶的机动车采取限行、禁行等管控措施，尤其是重型柴油货车。

3.1.2 推广绿色出行

提高公共交通在交通运输市场内的占有率。减少汽车尾气排放的有效方法就是号召广大市民多坐公交车，少开车。通过提升公共交通服务质量的方式引导人们合理选择出行方式。近年来，我国一些大城市纷纷推出了与公共交通运行相关的便民措施，例如许多城市提出了微信、支付宝、城市通、云闪付等电子支付方式，为乘坐公共交通提供便利。

3.1.3 发展新能源汽车

推广使用新能源和清洁能源汽车，加快推进城市建成区新增和更新的公交、环卫、邮政、出租、通勤车辆采用新能源或清洁能源汽车。

3.2 工业生产方面

3.2.1 工业污染源头治理

推进企业技术改革，改良生产工艺，利用现代高新技术，淘汰产能落后、污染高的锅炉设施，减少或停止使用污染大的原料，从根本上减少污染排放。

3.2.2 调整能源结构

企业自身进行能源结构调整，改变产业结构过度重型化的局面，加快重点行业脱硫、脱硝、除尘改造工程建设。推行天然气代煤、电代煤的控制空气污染措施。同时地方政府应大力推广清洁能源使用，优化城市能源结构。

3.2.3 强化市场经济激励机制

地方政府要出台相应的政策法规，加强环境执法、提升治污水平、加大环境基础设施建设，重点整治“散乱污”企业等。要强化市场经济激励机制，如电厂脱硫脱硝超低排放电价补贴、城镇污水处理收费政策；重点研究制定影响深度污染防治和生态保护的经济政策，如环境保护税中纳入挥发性有机物(VOCs)、总磷排放征税，重点行业超低排放改造税收优惠和折旧鼓励，促进污染场地修复与产业发展融合(EOD)模式。

3.2.4 建立多元共同治理体系

动员社会组织和公众共同参与，完善公众监督和举报反馈机制，加强舆论监督，发挥各类社会团体、环保志愿者作用。利用互联网技术，搭建覆盖全国的监管平台，对污染地区实施可视化在线监控。

4 结束语

随着大数据、物联网和人工智能技术的发展，大气污染热点网格的应用变得越发成熟。凭借其多源数据融合、快速识别和智能报警等优点，为大气污染的精准防治提供有力依据，未来将在环保工作中发挥更大的作用。我国应加强这项技术的研发与应用,进而改善我国大气环境质量，为打赢蓝天碧水净土保卫战发挥更重要的作用。