生态环境治理与预警系统的构建研究

吴应甲

摘要：在城市化发展过程中，走扩大、人口、空间扩张、科学发展是最为重要的目标。城镇化进程中，环保观念经常被人们抛之脑后，先发展后治理的案例比比皆是，对城市发展产生严重的影响。目前，我国已经进入经济发展的转型时期，城市发展与生态环境和谐发展已经成为社会重点关注的问题，所以构建环境监测系统需要进一步落实。环境监测预警体系的合理化应用，对顺利完成环境质量监测、污染源监督、环境污染事故的应急处理有重要意义。环境预警监测体系是一个复杂的系统，包含软件集成、信息集成、监测技术、环境信息等多个方面。借助互联网技术，环境监测预警体系大致的架构包含四个层面：服务保障层、支撑架构层、监测预警层和信息技术层。

关键词：城镇化;环境治理;环境监测预警;预警体系建设

中图分类号：D4226文献标识码：ADOI：10.13411/j.cnki.sxsx.2021.04.017

The Construction of Ecological Environment Governance and Early Warning System

WU Ying-jia

（Water Policing Research Center， Railway Police College of the Ministry of Public Security， Zhengzhou 450000，China）

Abstract：In the process of urbanization， expansion， population， spatial expansion， and scientific development are the most important goals. In the process of urbanization， the concept of environmental protection is often forgotten by people， and there are many cases of first development and then governance， which has a serious impact on urban development. At present， China has entered the transition period of economic development， and the harmonious development of urban development and ecological environment has become a key concern of the society. Therefore， the construction of environmental monitoring system needs to be further implemented. The rational application of environmental monitoring and early warning system is of great significance to the successful completion of environmental quality monitoring， pollution source supervision and emergency treatment of environmental pollution accidents. Environmental early warning and monitoring system is a complex system， including software integration， information integration， monitoring technology， environmental information and so on. With the help of Internet technology， the general architecture of environmental monitoring and early warning system includes four levels： service guarantee layer， support architecture layer， monitoring and early warning layer and information technology layer.

Key words：urbanization; environmental governance; environmental monitoring and early warning; construction of early warning system

可持续发展是奠定科学发展观的基本要求之一。从《人类环境宣言》能够看到，保护和优化居民环境是全球居民一起参与的，更是市场发展与社会发展相互合作来完成的。城市环境是社会发展的基础，改善生態环境也是缓解城市压力实现和谐发展的良药。目前中国已经出现了超过千万人口的大城市，还在源源不断地扩张中，城市的基础设施承受着巨大的压力，出现环境污染、资源不足等种种“城市病”，对城市经济产生严重影响。环境监测是城市发展中不可缺少的一部分，环境监测预警体系对整治“城市病”有重要意义。环境预警体系的搭建，能够让环境监测部门科学、规范、合理、稳定的成长，对环境缺陷给予预警，进一步实施迅速有效的整治方案，能够科学合理地避免事态进一步扩展。另外，可以说明的是，环境预警监测体系的构建对实施环境管理给予一定的力量支撑。通过建立预警体系可以对城市发展中将要出现的环境问题做到预警，发出预警信号，使相关管理部门能够迅速采取相关措施，果断地处理问题，使环境问题在初期就得到把控。笔者以QC城市为例，从生态环境治理视角出发，结合生态环境治理以及环境监测预警体系的理论方法，构建环境预警体系，对城市发展有重要意义。

一、生态环境治理与环境监测阐述性分析

（一）关于生态环境治理理论的论述

生态环境治理的理论基础为可持续发展理论、城市复合生态系统理论、协同治理理论、城乡一体化理论。可持续发展理论是建立在社会学、经济学、生态学理论基础上，提出系统发展的新方向，要求在生态环境治理中，坚持综合协调的观点，去追寻可持续发展的本源和规律，以协调、持续为主，建立人与自然统一和谐的关系[1]。鉴于可持续发展理论，在本研究中以该理论为基础，从建立可持续发展指标为基础，构建生态环境预警监测体系[2]。

在城市复合生态系统理论中，阐述了生态系统和社会经济系统紧密结合，进行多层次、多功能、多方面的综合研究与开发。以生态完美化的标准规划和以完善城市整体工作生活为关键，推动生态环境能够科学有效地进行循环。该理论阐述了哲学层次、文化层次、经济层次和技术层次的相关要素，也同时说明城市生态系统是由社会、经济、自然系统组成，各个系统由不同的子系统组成，形成了环境整体，因此生态环境治理与预警系统的构建，互为一体，相互促进，相互发展，相互影响[3]。环境监测预警体系的构建也正是为了这一点，是为了实现生态环境的和谐型发展。

协同治理理论是研究基础，协同治理中发挥政府部门、民间组织、企业、个人等行为作用，通过通力合作，倡导协调发展，注重协同治理，强调多元化治理主体，从而弥补治理不足带来的弊端。很多学者认为协同治理理论是为了最大限度地满足公众利益要求，是多层次、多主体、多方位的合作模式，带有全面性，是生态治理与环境监测体系构建的基础内容[4]。

城乡一体化理论是生态环境治理的重要内容，是一种新型、集约化的设计思想，是以自然环境体系为基础，使人类的物质基础和学术文化浑然一体，完全融合成为“物心合一”的模式。在城乡一体化的理论中，期初注重了二元结构模式，但是经过一定时间的发展，已经不适应二元结构发展模式，导致城乡差距不断扩大[5]。为了实现合理化发展，学者吸取了二元结构带来的弊端，从城乡一体化视角出发，城乡生产力分工、优化布局等方面入手，实现利益最大化。从生态、环境角度出发，实现自然环境与人工环境的合理性结合，保证生态环境的良性循环，同时也是促进社会发展的基础 。在环境监测预警体系的构建中，同样也会结合城乡一体化理论，才能使构建体系更加完善。

（二）环境监测预警体系的构建基础理论

環境监测预警体系的构建基础理论以上文中的基础理论为先导，但涉及的方面更多，环境监测预警体系注重了对问题的分析，将基础理论指标落实到实际的工作中。同时将生态环境治理中关于环境保护指标、社会经济指标、环境污染指标、环境治理指标等多种因素结合，并将理论内容延伸化。环境监测预警体系的建设，注重对生态环境预警系统中的问题分析，将硬件和软件等多种因素都应用到其中，更快更准确地去发现周围的问题，构建完成后，可以将生态环境治理作为首选，将环境治理与规划完美结合，缓解城市发展中的环境压力，同时也可以有效减少城市污染，做到早预防早治理，避免以往的城市发展老问题。在环境监测预警体系的建设中，原则性方案已经不能适合城市化发展，细化方案是应对生态环境治理中存在问题的基础方案。笔者认为，区域指标与宏观预警指标已经不能适应社会发展，需要建立多种预警指标，与污染物、污染水平、生态、健康等因素结合，才能完成预警体系的构建。

二、生态环境治理中环境监测预警体系的功能性分析

（一）环境预警监测体系的功能

1.即时动态的监测功能。改善现阶段环境监测频次低且仅能反应定时排污的现状，使污染源即时变化情况能够反映出来，从而始终能够通过监测系统掌握污染源的排放情况。

2.对环境污染变化趋势与污染事故风险具有提前预警监测功能。环境监测要将排污现状反映出来，也要结合污染现状及发展趋势展开预警和防范，避免环境污染恶化，导致污染事故的发生。

3.对监管资料有远程研究、分析、整编、汇总和处理功能。能将环境监测资料以文字、声像或另外的传递方法传递出去，从而有效研究、分析、整编、汇总和处理，参考现如今研究和分析的监测主体，让各项硬件返回至最初平稳的状态。

4.具备快速、精确和整体性的数据反馈水平。要求监测系统要全方位、迅速和可靠地反应水、气、声、固等相关的资源因子信息，同时，也能以监测信息为依据来精准判定，提出有效的应对之策。

5.采取新型监测技术手段，让程序具备科技性与智能性。这是完善环境监测预警框架搭建的关键性技术因素，还是环境监测以后成长的有效支撑。现阶段，我国环境监测离这一标准要求还有很长一段路要走，要加大人力、技术和资金等各方面的投入，真正使环境监测体系形成网络化和智能化[6]。

（二）环境监测预警体系三大基本特征

完善的环境监测预警结构应该是具有结构稳定、数据传递快速、整体协调、专业水平完善、资金和人力资源有效保障等特点。

先进的环境监测预警体系能够十分灵敏迅速反映出环境质量变化情况。表现出较强的监测能力，其监测手段先进、方法科学有效且具有信息通畅等优势特征。

先进的环境监测预警体系监测数据具有代表性、科学精准性以及可比性等特征。

（三）环境监测预警体系建设任务

先进的环境监测预警体系由组织机构、技术设施、运行机制、人才资源、法律制度与外部保障六部分构成。该体系构建便是围绕这六部分要件展开，其建设任务如下：

1. 创新环境监测管理体制。理顺环境监测管理与运行机制，并加以创新，以此解决环境监测管理缺位、机制失灵或运行受阻等方面的问题。将中央与地方积极性充分激发出来，将国家环保目标责任制落实到位，使国家有效监督地方监测工作，进而对资源实施优化配置，确保监测数据及时、科学有效[7]。

2. 健全环境监测网络。环境监测网是环境监测实施的高效载体。各级监测网持续发展完善，对国内环境质量情况、变化趋势的掌握以及满足各时期环境管理需求起到不可替代的重要作用。

3. 持续强化环境监测技术装备能力建设。完善装备水平的框架搭建，是搭建全面的环境监测预警体系关键性因素，还是让环境监测任务圆满完成的核心因素。

4. 强化人员培养与队伍建设。 搭建先进的环境监测预警体系，一定要注重加强专业人才培养与队伍建设工作，基于准确定位与科学合理的投入，不断优化监测人员管理与用人机制，完善人员结构，将核心人才培养作为重点工作开展，建立一支技术精湛、结构合理、人员足够且热情饱满的专业化监测队伍。

5. 全方位强化环境监测数据质量监管。 环境监测工作是否有效，是通过环境监测数据质量来衡量的，可见监测数据质量的重要性，这也是环境监测预警体系最基本的要求，为使先进的环境监测预警体系建设目标顺利达成，就一定要实现全方位监测数据质量的监督管理。

三、生态环境治理中环境监测预警体系建设框架

在生态环境治理中预警体系建设本质上是系统设计，就是将功能需求转变成功能呈现的过程，是对组织与构造系统部件加以描述的过程。这个框架规划就是从内涵与理论上，探寻可行的监测预警框架，之后让这个框架可以产生实际效用的流程。这个流程要完成监测技术结构、数据传递结构、政策法规结构、预警考核结构以及资金人力保障结构等多项工作，整个框架内各个结构都包含了较为复杂的建设内容。

笔者基于系统功能需求分析，对各项建设任务及之间相关性加以确定，结合“全方位反映环境质量情况与变化趋势;第一时间跟踪污染源变化趋势;对各类环境突发事件影响加以精准预警”的主要功能需求，来设计监测预警体系构建框架，具体见下图1。

（一）服务层建设内容

服务层主要体现于环境监测预警体系规划决策管理、发布和反应能力阶段，集中体现在政府与公众两项内容上，监测预警体系建设整体目标是否能够顺利实现取决于政府决策与公众参与两个重要途径。体系制定完成后能够单独给予国家单位和居民科学有效的数据资料，进一步让其产生能够进行市场经济管理的水平，可以给予环境监测部门科学合理的数据支持，从而更好地服务于社会经济发展。基于以上分析确定服务层建设内容，具体见下图2。

（二）咨询层建设内容

咨询层是该体系中的预警技术部分，其工作为向服务层供给所需的信息，通过输入对应的信息使服务层能够发挥巨大功效。咨询层的工作是将收集到的检测数据及其他数据加以利用。最终将全部数据进行加工和处理，形成决策所需的数据形式为它所用。

数据从最初的阶段发展为决策可以使用的数据，实质是咨询层工作的流程。依据体系建设目标的全面要求，咨询层的工作目标是对数据进行监督的前提下，对数据未来较长一段时间变化走势的分析、短时间内的预警汇报，实施风险评估的过程。在加工检测数据和集成信息过程中，咨询层为接下来的服务层提供工作的基础。据上文所述，可以得出咨询层的细化元素由下面的子系统组合而成。具体如下图3：

（三）监测层建设内容

监测层是该体系中负责检测的部分，这一环节中对外提供的信息主要用于咨询层使用。它的存在是监测预警体系得以运行的必备条件，为不可缺少的部分。该环节的核心作用是竭尽所能采集和环境存在关联的信息。具体包含：环境质量数据、污染源数据和急需获取的数据。监测层是咨询层提供工作判断的前提，并为接下来的技术运行提供依托。根据监测层的能力可以得出，由下面的子系统组合而成。具体见下图4.

（四）支撑层建设内容

支撑层是一个独立的工作环节，未与环境监测预警体系中的任何层次对接，但是该体系的构建与环境监测预警体系密切相关。它的主要工作目的是维系环境监测预警体系的平稳运行。

支撑层的存在，能够通过提供工作机制、资金和员工等为其他体系中的环节起到支撑作用，是环境监测预警体系得以构建并正常运作的基础。支撑层进一步细化后，关键存在5个关键性因素：框架结构、制度规范、数据系统、装备水平和专业团队建设。

1.体制机制建设。这一部分承载了环境监测预警体系的工作。对环境的监督、测试和预警等工作要求整个体系必须按部就班。各个环节必须具有条理分明的职责，保证环境监测预警工作的稳步推行，工作的效果是准确可依据的。

2.法规标准建设。环境监测预警的运作离不开法规标准的制定。后者为前者提供司法层面的保障，确保该工作的合规性，因此，法规标准建设在环境监测预警中属于重点部分。需要在现有的国家法律制度前提下，制定全面的环境监测技术条例，針对工作中设备的型号、标准和维护工作拟定科学、合理的制度。确保检测得出的数据在运输过程中的安全、完整、高效性，对主管单位的权利和义务进行规定。

3.信息系统建设。信息系统建设是这个框架结构内必不可少的环节。由于信息系统具有高效、准确、安全的特点，因此被环境监测预警体系加以利用，二者相互融合开展工作。

4.装备能力建设。环境监测预警系统的平稳运行与监测装置、互联网硬件、办公设施等硬件有着密不可分的关系。设备的构建涉及监测层、咨询层、服务层等，在各个部分实施装备的构建。在构建监测层装备时，需要购买并安装具备检测大气、水、声、土壤、生态等环境质量能力的设备，为安装设备所需的位置建设。 咨询层安装的装备主要涉及软件的开发和咨询专家库，目的是挖掘数据和分析数据，评测不同的环境质量、对环境的质量进行事先的预估。服务层的装备能力建设，关键涉及软件程序的开发。程序主要作用是对任务策略实施评价、给予管理员数据支持。

5.人才队伍建设。构建人才队伍的基础是精准定位人才，投入合理的资金。对现有的员工管理制度进行优化，调整用人机制，对人才结构进行重新调配，大力培植骨干人才。在开展环境保护监测工作中，制定合理的工作职责、保证人员编制的科学性。针对目前工作岗位急缺的现象，及时增补所需的人才，降低现有岗位的压力。

四、 Q市环境监测预警体系建设实践

（一）Q市的概况

Q市地理位置在我国海岸线的北段，气候带有显著的海洋性。该地气温适宜，一年中季节区分十分明显。随着工业化进程的加快、农业的扩展和城镇化的推进，影响了当地的环境变化，增加了海洋环境的破坏性。伴随非常多外来人员进入Q市，制造大量的生活垃圾，对环境造成非常严重的破坏。农业建设中大量肥料和农药的使用污染了生态环境，加之当地旅游业的兴起，对环境发展起到一定的制约，威胁了生物的多样性发展。自然灾害和人的破坏不断加深，严重降低了当地的环境质量。以上这些问题需要Q市主管单位重点关注本市的环境治理问题。

（二）Q市环境监测中心站的概况

Q市的环境监测任务主要由当地的中心站和各个基层的监测站担任，在不断的努力下，检测水平越来越高。这个地区的环境检测单位设置的部门众多，包含：质量管控部门、综合资料部门、中心研究部门、海洋与生态环境监测部门、辐射监测部门、环境监测部门、自动监测部门、污染源监督监测部门、政工部门、行政部门等。该市的单位普遍具备环境日常检测的功能。具备特色和有一定难度的检测工作有海洋监测和辐射环境监测。其余的监测项目刚刚开始，未来的晋升空间很大。在监测高标准要求下，对农村地区的环境监测、土壤的质量评估、海洋生物体内污染物的检测等成为发展的新工作。据研究，该市目前具备的环境监测能力不能够应对日常所需，急需构建全面化的环境监测预警体系。原因如下：第一，现有的综合评价指标体系缺乏全面性，现存的评价指标和技术与该市的实际情形不符，需要重新调整。 第二，目前的软件系统工作能力达到最大化，现配备的软硬件设备和数据库相比当前的工作要求较为落后，不能满足工作需要，急需进行改善。第三，未达成使用WebGIS技术和网络技术对环境的变化进行及时、精准实施评估的能力，依然不能提供信息的对外发布和查询。办公系统的互联网化处于最初阶段，各个职能单位的网络系统均各自为营，没有建立联网机制。第四，还需强化海洋近海区的预警体系构建。

（三）预警体系建设内容

该市构建的环境监测系统具体内容包含环境监测预警中心建设。对当地的空气环境、水环境、声环境、生态环境、污染源等进行检测的预警系统，同时包含应急监测系统的构建。

1.环境监测预警中心。该中心属于主管机构，在环境监测预警体系中处于核心位置。能够将该体系中的其他部门检测的所有数据进行汇总、整理、分析和保存，是数据处理的核心部门。单位配备了功能强大的互联网系统和卫星通信设备可用以与各个部门联系。该单位的核心任务是：（1）将工作任务下发至不同的子系统，对基层的监测预警工作进行管理;（2）将基层监测站的数据进行提取，处理数据进行汇总检验，出具污染指标汇总表和污染分布图;（3）将获取的数据加入数据库，方便搜索和使用;（4）向政府相关部门出具污染指数报告，方便他们做出应对。

环境监测预警中心的部门设置有：构建实验室、实时监测污染源部门、信息网络控制中心、构建应急事件的指挥部和接待客户的科室。

2.环境空气监测预警系统建设。 构建具备自动监测空气质量、能够人工提取样本进行实验分析为前提的检测系统。系统的构建内容含有：（1）在不同区域内设定自动测试空气质量的网络系统，针对空气质量实施不间断地检测，尤其是重点区域;（2）制定全面的人工監测网络，提升在空间的监测覆盖点，增强对污染物的测试能力，对不同地区的污染物进行测量;（3）建立具备环境监测、预测预警、容量总量匹配功能的空气质量测量部门，向社会定期公布检测的空气质量信息，出具检测报告。

3.水环境监测预警系统建设。建设手工采样实验室评估为主导的检测体系，同时将自动检测作为辅助工作进行开展。在进行监测中将常规项目与微量污染项目有机结合。该体系的内容包括：（1）饮用水源地监测网。针对该地区的所有居民用水实施24小时不间断地监控水质量指标;人工采集水样，检测水中的污染物，对该市的居民饮用水进行全面掌控，维护水质的健康性。（2）地表水监测网。以本市为研究区域，针对境内的所有入境、出境、入海断面、支流水源和水库、湖中的水质进行测量，针对流入境内的水流开展动态化的监督和测试，对本市的地表水质进行掌握和控制。（3）地下水监测网。在采用当地地矿局监控设施的基础上，根据环境监测的要求，构建该区域的人工监控机制。（4）近岸海域监测网。在当前的监测体系基础上，针对领域的近海附近以及水生生态指标进行监督和测量。构建自动监测站，确保近海的海水质量安全。（5）水环境管理技术支持系统。在现有的数据库工作模式下，推出新型的软件，该软件要具备统计和评估水质有关数据的能力，购进高水平的管理水环境的系统，向外界出具多样化的环境质量报告，对会出现安全和污染的情形进行清理，预先评测可能对环境造成污染的事项。

4.环境噪声监测预警系统建设。建设人工监测为基础，同时将自动检测作为辅助工作进行环境噪声监测的机制，对本地区的环境质量和声音污染进行全面反馈。该框架的制定办法包括：（1）针对地区的声音环境实施监测的网络。开展人工监督和测试模式，在地市的各个区域内进行网络的监测，对该区域的噪音进行反馈。（2）交通噪声监测网络。借助设备与人工操作并行的方式，在该市的所有交通线路中全方位地进行网络覆盖，监测来自交通的噪音数据、对居民的影响水平和交通量的改变水平、声音的变化程度。（3）功能区噪声监测网络。主要依靠自动监测，在该区域的I至Ⅳ类环境噪声功能区实施全方位的监测网络覆盖，将功能区的声音特色进行反映。（4）环境噪声监测管理系统。远程监督声音的测试站点，对噪声的指标进行评估，向社会发布环境质量水平。

5. 生态环境监测预警系统建设。设立遥感监测为主导的环境监测网络，并将地面监测作为辅助，24小时不间断地检测重点生态功能区和自然保护区相关的环境质量，从宏观角度对该市的环境质量进行反映。（1）遥感解析系统。构建开展该工作的实验室，为全方面地监督该市广义上的生态环境监测，利用应用遥感、地理信息系统和GPS系统加以辅助。（2）地面生态观测体系。制定有计划遥感解析影像检测机制，对当地的主要生态区、湿地生态环境、土地利用、土壤环境质量进行测量、监督和评价全部的生态环境指标。（3）生态环境监测信息共享平台。构建信息共享的平台，将该地区的各个与环境有关的部门收入该平台中，如农业农村部、城建部、气象部等，将与生态环境有关的资源进行归纳，对生态监测内容进行完善。（4）生态环境监测数据考核程序。制定环境预警程序、环境监测数据发布和检索程序。

6.构建污染源及应急监测预警系统 。为把控污染物的排放数量，加强监督污染源的治理工作，运用人工监督和设备自动监督的工作模式，建设染源及应急监测网络。其中包含這个地区的环境监测指挥预警部、各地域的监测站、公司监测部门、具备相关资质的单位。 （1）构建线上自动监控污染源网络。设立线上自动监控污染源网络，针对Q市的主要污染物源头和符合国家标准必须控制的污染源进行线上监控。构建负责监督污染源的工作机制，动态化地对排放的污染源进行监测。研发具备数据查询、下载和监控污染物的网络平台，动态化地对排放的污染物进行治理，向社会公众发布涉及污染排放的公告。（2）污染源人工监测网络。建设本地区的监测预警中心，基层的环境监测站点和污染较大的企业的联合监测平台，根据各个地区的工业企业污染物的设备要求，添置不同的设备，构建具有鲜明特色和合理分工的体系，将各个企业的优势进行整合，形成全面的实验室检测体系。保证监测的工作达到能够监测污水、废气、固体废弃物中二百多类污染物，以及有机污染物、重金属、生物指标的检测能力。

五、结束语

笔者在研究环境监测预警体系理论知识的前提下，借助互联网技术，最终分析了系统所需具备的功能，为环境监测预警体系设计了大致的架构。其中含有四个层面：服务保障层、支撑架构层、监测预警层和信息技术层。笔者选取Q市环境监测预警体系为研究对象，针对该地区的环境监测发展情况进行论述，接着指出其中存在的诸多问题，有针对性地出具了一些整改的意见，需要构建的多方面监测预警系统，涉及预警中心、空气、水、声音、生态等环境的监测预警系统。不仅如此，针对该环境监测体系需要实施的业务支撑提供了内容建议，为其他地区在构建环境监测预警体系时，提供良好的辅助性，具有较强的参照性。

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[责任编辑、校对：杨栓保]