作者 ：中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會環(huán)境監(jiān)測儀器專業(yè)委員會

遲穎 于哲 鄧寶卿

為了及時反映環(huán)保產(chǎn)業(yè)過往一年的發(fā)展動態(tài)，預測新一年的發(fā)展趨勢，我會組織各分支機構(gòu)編寫了《2020年環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展評述和2021年展望》，供環(huán)保企事業(yè)單位、專家和管理者參考。

一、2020年行業(yè)評述

1.主要政策標準

2月，生態(tài)環(huán)境部審議并通過《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測條例（草案）》，提出通過制定條例，推動監(jiān)測工作依法開展、監(jiān)測管理依法行政、監(jiān)測數(shù)據(jù)合法有效，進一步明確和規(guī)范主管部門、監(jiān)測機構(gòu)、監(jiān)測人員、排污單位等相關主體的責任和義務。

5月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報技術規(guī)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》（HJ 1131-2020）《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》（HJ 1133-2020）四項生態(tài)環(huán)境監(jiān)測類標準。四項標準均為首次發(fā)布，主要涉及環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報與環(huán)境空氣、固定污染源廢氣監(jiān)測領域，配套相關環(huán)境空氣質(zhì)量標準與污染物排放標準實施，支撐打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)。

2.行業(yè)發(fā)展

（1）大氣環(huán)境監(jiān)測方面

隨著近年來超低排放的發(fā)展，企業(yè)減排、管控的落實，環(huán)境空氣質(zhì)量得到了顯著提升。細顆粒物的污染有了較大程度的下降，臭氧(O?)污染開始凸顯；而從目前已知的顆粒物形成機理可以看出， O?對于二次顆粒物的生成有著很大的推進作用。因此，強化多污染物協(xié)同控制，加強細顆粒物和 O?的協(xié)同控制，成為2020年比較 重要的市場動向。在明確的政策支持下，作為 O?前體物的VOCs組分的監(jiān)測需求，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，及 O?超標城市、一般地市的光化學組分監(jiān)測等，在今年的環(huán)境監(jiān)測領域得到了爆炸性地增長。

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

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，市場對于污染物濃度、組分監(jiān)測的精確度要求都有所提高，環(huán)境監(jiān)測總站、地方環(huán)保機構(gòu)也陸續(xù)根據(jù)市場需求補全設備檢測規(guī)范，加快檢測實驗室的建設，如《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》（HJ653-2013）修訂，VOCs組分分析儀、重金屬分析儀的檢測規(guī)范，長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)揮發(fā)性有機物走航監(jiān)測技術規(guī)范等。

（2）水環(huán)境監(jiān)測方面

縱觀2020年全年投標情況，戶外多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的占比較往年略有提升；伴隨著“十三五”收官，黑臭水體在線監(jiān)測系統(tǒng)占比大幅提升。以往黑臭水體監(jiān)測都是采取人工采樣、實驗室化驗分析的方式進行，但隨著監(jiān)管需求的提升，有向在線化監(jiān)測發(fā)展的趨勢；針對水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的輔助裝置出現(xiàn)了多種多樣的定制化需求，如廢液處理、離心預處理、風光互補清潔能源等。

1）小型水質(zhì)監(jiān)測站應用逐漸豐富

隨著微型部件、高精度定量、低試劑分析方法的研究的不斷成熟，水質(zhì)監(jiān)測分析儀外形體積大幅縮小，試劑消耗量大幅降低。常規(guī)監(jiān)測的氨氮（NH3-N）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、總磷（TP）、總氮（TN）、水質(zhì)重金屬[砷（As）、汞（Hg）、鉻Cr（Ⅵ）、鉛（Pb）和鎘Cd）]以及化學需氧量（CODCr）等監(jiān)測儀，采用內(nèi)部緊湊的小體積結(jié)構(gòu)、低試劑消耗量、低功耗設計等，滿足小型水站（占地2m 2以內(nèi)戶外柜式）使用要求。

水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)由原來標準機柜式集成方式，發(fā)展成小型站（7m 2左右）、微型站/戶外小型站（占地面積小于2m2）、浮船監(jiān)測站等集成方式。系統(tǒng)均配置完備的采樣預處理單元、質(zhì)控單元、試劑冷藏單元、電控單元，以及相應的空調(diào)系統(tǒng)。采用低電壓和低功耗的設計，依靠太陽能供電方式進行連續(xù)監(jiān)測。

2）新技術不斷在水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中得到應用

目前，常規(guī)水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一般監(jiān)測五參數(shù)（水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度）、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總氮、總磷、葉綠素、藍綠藻等因子。以質(zhì)譜檢測器（MS）或者氫火焰離子檢測器（FID）為主的水中VOCs在線監(jiān)測儀、以X射線熒光光譜（XRF）、等離子體-質(zhì)譜（ICP-MS）為檢測方法的水質(zhì)重金屬或水質(zhì)溯源監(jiān)測設備逐漸在市場上嶄露頭角。

（3）環(huán)境監(jiān)測儀器存在的問題

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

在水質(zhì)監(jiān)測儀器方面，常規(guī)水環(huán)境在線連續(xù)監(jiān)測儀器大多采用化學+光電檢測技術，在儀器技術和應用方面還存在待解決問題：1）儀器可靠性偏低，維護工作量大；2）水質(zhì)在線監(jiān)測非實時工作；3）水質(zhì)在線設備無法實現(xiàn)源頭質(zhì)控；4）水質(zhì)在線監(jiān)測無法實現(xiàn)斷面通量監(jiān)測。

3.關鍵技術

（1）大氣環(huán)境監(jiān)測關鍵技術

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

2)氨氣分析方法：氨氣是大氣中唯一的高濃度堿性氣體，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(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66%，華北地區(qū)尤為嚴重。因此環(huán)境空氣中氨氣的監(jiān)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(jiān)測技術和準確性上有一定難度。目前常用的監(jiān)測方法有化學發(fā)光法，采用轉(zhuǎn)化爐的形式進行間接測量；或采用光腔衰蕩光譜法直接測量；或采用量子級聯(lián)激光光譜法的開放光程測量設備進行原位式測量。

3)遙感監(jiān)測技術：按照“遙感監(jiān)測為主、地面校驗為輔”的原則，結(jié)合模型算法，提高遙感監(jiān)測精度。利用高空間分辨率、高時間分辨率的衛(wèi)星監(jiān)測，甄別污染高值區(qū)、指導地面走航監(jiān)測；觀測污染傳輸及區(qū)域面源的監(jiān)測等；通過甲醛/N O?、乙二醛/N O?指標對 O?控制區(qū)進行判斷，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(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)量的影響很大，在推動數(shù)據(jù)共享、監(jiān)測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)項目實際情況，合理的規(guī)劃能夠獲取的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，如地面監(jiān)測數(shù)據(jù)、地基雷達觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)等，用于二次驅(qū)動模型，修正、佐證空氣質(zhì)量模型分析的結(jié)果，提高預測、評估精度。

5)環(huán)境監(jiān)測設備智能化、遠程化維護：疫情防控對環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡的運行維護影響很大，迫使設備生產(chǎn)商開展監(jiān)測設備智能化、遠程化維護的研究。結(jié)合5G技術，實現(xiàn)遠程診斷、遠程質(zhì)控、遠程維護等功能，同時又兼顧數(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)品中部署相關功能。

（2）水環(huán)境監(jiān)測關鍵技術

1）微型水質(zhì)自動監(jiān)測站：將全光譜技術、光學傳感器技術、離子選擇性傳感器技術等集成在小型戶外機箱中，采取太陽能或市電供電，安裝于水體周邊的一種小型、方便搬移的高集成度的水質(zhì)自動監(jiān)測站。適宜于輸水河道、水庫、湖泊、景觀水、管網(wǎng)水的水質(zhì)自動連續(xù)監(jiān)測，以及突發(fā)性污染事故的預警。可實現(xiàn)對水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度、COD、BOD5、TOC、DOC、硝酸鹽、亞硝酸鹽、H2S、TSS、UV254、NO2-N、BTX、色度、指紋圖和光譜報警、氨氮、葉綠素a、藍綠藻、磷酸鹽、鹽度、氯化物、氟化物等指標的實時監(jiān)測。

2）水質(zhì)綜合毒性分析儀：生物法監(jiān)測已經(jīng)成為各種飲用水源地水質(zhì)預警系統(tǒng)中不可或缺的部分。

4.面臨的挑戰(zhàn)和機遇

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，給環(huán)境監(jiān)測行業(yè)整體發(fā)展帶來深遠影響，也帶來新的發(fā)展機遇。

（1）面臨的挑戰(zhàn)

1）行業(yè)、企業(yè)復工時間推遲，影響已經(jīng)推進或開展項目的實施，導致企業(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)人員流動受阻，影響企業(yè)儀器設備生產(chǎn)、項目實施、運維服務；

3）環(huán)境監(jiān)測儀器企業(yè)現(xiàn)場操作、設備維護、現(xiàn)場質(zhì)控等傳統(tǒng)運營方式受到挑戰(zhàn)。

（2）發(fā)展機遇

1）環(huán)境應急檢測儀器設備：與生命安全、醫(yī)療健康、公共衛(wèi)生等相關的環(huán)境應急檢測類設備儀器，在疫情發(fā)生地域出現(xiàn)新的需求；

2）健康安全類監(jiān)測儀器：生物毒性、菌類等監(jiān)測設備，在污水處理、醫(yī)療廢水處理等疫區(qū)場景下得到更廣泛應用；

3）水環(huán)境、大氣環(huán)境、應急監(jiān)測、土壤監(jiān)測和地下水監(jiān)測等領域的監(jiān)測深度、廣度進一步加強；

4）智能化、近場/遠程交互：疫情下，設備的運營、質(zhì)控、維護傳統(tǒng)方式受到制約。5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術的創(chuàng)新進展，對環(huán)境監(jiān)測儀器設備的智能化、近場通訊、遠程交互等提出新要求，推動儀器向“自主運行、自主/遠程質(zhì)控、自主/遠程維護”進化；

5）環(huán)境監(jiān)測行業(yè)轉(zhuǎn)型：疫情的出現(xiàn)，給傳統(tǒng)監(jiān)測帶來新的機遇，引導生態(tài)環(huán)境監(jiān)測從理化指標的常規(guī)監(jiān)測，進入生命健康安全的生態(tài)安全監(jiān)測領域；新的監(jiān)測儀器、新的應用場景，需要新監(jiān)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(jiān)測“十四五”的開局之年，在生態(tài)環(huán)境總思路“提氣、降碳、強生態(tài)，增水、固土、防風險”指引下，推動污染防治攻堅戰(zhàn)在關鍵領域、關鍵指標上實現(xiàn)新突破。

在土壤和地下水方面，“十四五”期間，將構(gòu)建重點區(qū)域質(zhì)量監(jiān)管和“雙源”（地下水型飲用水水源地和重點地下水污染源）監(jiān)控相結(jié)合的全國地下水環(huán)境監(jiān)測體系，以及構(gòu)建土壤和地下水協(xié)同監(jiān)測、管控的土壤環(huán)境風險管控體系。以掌握全國土壤環(huán)境狀況變化趨勢為目的的國家土壤環(huán)境監(jiān)測，將網(wǎng)格化覆蓋我國陸域全部土地利用類型和土壤類型，國家土壤監(jiān)測點位數(shù)量將保持在8萬個左右。

在大氣環(huán)境方面，“十四五”期間，國控點位數(shù)量從1436個增加至2000個左右，將改進空氣質(zhì)量評價與排名規(guī)則，排名范圍擴大到全部地級及以上城市。研究開展主要污染物濃度三年滑動平均值評價，降低氣象條件波動對評價排名結(jié)果的影響。

O?與PM2.5協(xié)同控制迫在眉睫，區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控與重污染天氣應對成為常態(tài)。深入推進揮發(fā)性有機物減排的需求，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)測體系。O?與PM2.5協(xié)同控制需要在現(xiàn)有城市、區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)絡（包含常規(guī)空氣站和組分網(wǎng)站，以及省/市/區(qū)/縣級監(jiān)測站）的基礎上，依靠更精準、痕量級、快速響應的在線監(jiān)測儀表和區(qū)域立體監(jiān)測設備，掌握前驅(qū)物生成條件、衍生過程、區(qū)域傳輸關系、健康安全影響等，為實現(xiàn)O3與PM2.5協(xié)同管控提供科學數(shù)據(jù)支撐。

在大氣污染重點城市、污染傳輸通道，大區(qū)域大尺度范圍內(nèi)監(jiān)測PM2.5、NOx、O?、VOCs、重金屬、離子元素等監(jiān)測因子將根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H情況被積極采納。對于高速道路、港口、機場等交通樞紐移動排放源，開展必要的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測，建立道路交通監(jiān)測網(wǎng)絡。固定源、移動源、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，為實現(xiàn)精準治污提供有效污染物分布、通道傳輸?shù)葦?shù)據(jù)，助力實現(xiàn)有效溯源，精準治污。

現(xiàn)有的監(jiān)測網(wǎng)絡以常規(guī)六參數(shù)為基礎，重點區(qū)域也陸續(xù)建立了組分監(jiān)測站點，但總體數(shù)量不足，監(jiān)測污染物的種類較少，部分設備時效性不強，并不能滿足光化學污染反應機理等研究的需求。因此，擴展監(jiān)測污染物的種類，如增加溫室氣體、元素分析、中間物監(jiān)測等，發(fā)展時間分辨率高的監(jiān)測設備，研究各類污染物在污染過程中的生成、轉(zhuǎn)化、傳輸，研究復合型污染的形成機理，將是一個主要任務。

另一方面，國家空氣監(jiān)測城市站的設備更換周期為5-8年，《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃綱要（2020-2035年）》中對于下一階段的建設任務要求中也提及了監(jiān)測網(wǎng)絡往鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村發(fā)展，并加強交通路邊站的建設，常規(guī)參數(shù)的監(jiān)測設備前景廣闊。隨著環(huán)境空氣質(zhì)量的持續(xù)向好，對監(jiān)測設備的量程、檢出限、精密度的要求會更高。因此，改進常規(guī)參數(shù)監(jiān)測設備性能指標，甚至采用新技術新方法實現(xiàn)突破，將會是監(jiān)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，注入了強大動力，為整個環(huán)境監(jiān)測帶來新的技術突破、市場需求。結(jié)合連續(xù)自動監(jiān)測和遙感監(jiān)測手段，依托現(xiàn)有大氣監(jiān)測城市站點或區(qū)域站點，逐步增加CO?等溫室氣體指標，探索開展城市和區(qū)域溫室氣體濃度監(jiān)測，并納入到常規(guī)監(jiān)測系統(tǒng)中。

衛(wèi)星遙感監(jiān)測作為大尺度的監(jiān)測手段，在污染傳輸監(jiān)測、整體環(huán)境評估等方面優(yōu)勢明顯。現(xiàn)階段，衛(wèi)星遙感對于近地面的監(jiān)測并不理想，對于氣溶膠的監(jiān)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(jiān)測，以地基監(jiān)測數(shù)據(jù)對遙測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計修正，以遙測結(jié)果指導地面監(jiān)測，污染物溯源、治理，以遙測數(shù)據(jù)對區(qū)域環(huán)境空氣的模型分析、預測預警等進行二次修正”的綜合應用，可作為環(huán)境監(jiān)測和管理類綜合項目的主要思路。

在水環(huán)境方面，統(tǒng)籌流域與區(qū)域、水域與陸域、生物與生態(tài)，逐步實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測向水生態(tài)監(jiān)測轉(zhuǎn)變。“十四五”將在全國共布設3646個國控斷面，點位覆蓋全國重要流域干流及主要支流、重要水體省市界、地級及以上城市和全國重要江河湖泊水功能區(qū)。“十四五”國家地表水按“9+X”方式進行監(jiān)測，按“5+X”方式進行評價，進一步完善國家地表水監(jiān)測及評價方式，優(yōu)化監(jiān)測資源配置，給環(huán)境監(jiān)測帶來持續(xù)的市場需求，為技術改進、質(zhì)控升級帶來動力。水環(huán)境領域在流域生態(tài)監(jiān)測、面源污染監(jiān)測、預警監(jiān)測等方面不斷拓展，開展持久性有機污染物、抗生素和內(nèi)分泌干擾物等新型污染物、水源涵養(yǎng)地、背景斷面、質(zhì)控比對等手工監(jiān)測，推動生物多樣性、健康安全指標、環(huán)境DNA/指紋等生態(tài)指標的實施，監(jiān)測方式的多棲發(fā)展、創(chuàng)新技術不斷拓展應用，促進水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測逐步實現(xiàn)生態(tài)監(jiān)測。

隨著國家政策的推進，在地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測方面，BOD5、生物毒性儀等生物法的監(jiān)測手段有較大市場需求。在黑臭水體監(jiān)測方面，占地面積小，可監(jiān)測透明度、溶解氧、氧化還原電位、氨氮等參數(shù)的一體化監(jiān)測設備有較大的市場需求。

此外，分析速度快、準確度高、符合國家行業(yè)相關標準、少試劑或不用試劑的監(jiān)測方法，切實有效的廢液處理裝置、滿足儀器儀表分析使用的高效預處理裝置、可使用清潔能源的分析系統(tǒng)都有著廣闊的發(fā)展空間。