重点区域环境空气质量监测方案与评价方法探讨

王 帅 王瑞斌 刘 冰 李 亮

（中国环境监测总站，北京，100012）

重点区域环境空气质量监测方案与评价方法探讨

王 帅 王瑞斌 刘 冰 李 亮

（中国环境监测总站，北京，100012）

我国区域性大气污染问题频频发生，成为当前亟待解决的重大环境问题。区域联防联控工作需要建立相应的区域空气质量监测体系和评价方法，这对已有的监测体系提出了新的要求。在区域监测体系中需要增加臭氧、细粒子等区域性污染物及其前体物的监测，同时设立区域监控点使监测网络覆盖面由城市建成区拓展到广大近郊及农村地区。采用移动式柱浓度监测和卫星遥感监测等多样化监测手段结合超级空气站来增强区域综合监测和源解析能力。在区域内搭建监测信息共享平台和实时发布机制并建立区域空气质量预警预报系统。建立区域内统一的质量管理和质量控制方案，城市监测点质控工作由所在省市管理，区域监控点质控工作由国家统一直管。采用分区分层次的区域空气质量评价方法，评价因子包括所有六项监测指标。

区域污染；联防联控；空气质量监测；评价方法

1 区域监测的重要性及存在问题

随着我国社会经济的快速发展和工业化、城市化进程的加速，我国大气呈现出区域性复合型污染特征，霾天气、光化学烟雾和酸雨等区域性大气污染问题在重点区域日益突出，给人民群众身体健康和生态安全构成威胁，已成为社会各界高度关注和亟待解决的重大环境问题。为此，国务院办公厅于2010年5月下达了推进大气污染联防联控工作、改善区域空气质量的指导意见。按照指导意见的要求，到2015年建立大气污染联防联控机制，区域空气质量得到大幅改善（常纪文，2010）。

要做好区域大气污染联防联控工作，环境监测是基础、依据和支撑。通过环境空气监测数据可以了解区域空气质量的现状、突出的区域污染问题及区域间的污染物输送状况，为制定区域联防联控规划提供依据，并且检验联防联控工作的实施效果。有关专家指出区域联防联控工作的开展必须要建立区域空气质量监测及评价制度（常纪文，2010）。但目前我国的空气质量监测体系及评价方法仍主要针对局地煤烟型大气污染特征制定，对于区域性大气复合污染问题缺乏有效的表征（钟流举等，2007），存在如下几个主要问题：

1.1 监测网络覆盖面不够

我国已建成了较为完善的城市空气质量监测网络，在“十一五”期间对空气质量的监测和评估主要是基于城市空气质量监测网，其监测范围为城市建成区。同时我国正在进行大气环境背景监测网和农村空气质量监测网的建设，但农村监测网的覆盖范围仍较小（钟流举等，2007）。按照区域联防联控工作关于全区域空气质量改善的要求，区域空气质量监测网络不仅仅要覆盖人口密集的城市建成区，还应该覆盖城市群间广大郊区和农村地区，所以监测网的覆盖面需要扩大。

1.2 监测因子不全面

虽然我国已在全国建立了完善的常规污染物（二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物）监测体系，并较好地表征了空气质量状况，但常规监测项目主要与我国的煤烟型污染特征相对应，不能够说清区域大气复合污染状况，因此在监测指标中必须要增加监测细粒子和臭氧等区域性特征污染物（钟流举等，2007；刘方等，2004；孟晓艳等，2011），这也是国务院指导意见的明确要求（常纪文，2010）。

1.3 评价方法待完善

随着我国区域大气复合型污染问题的日益突出，空气质量评价方法也需要做相应的调整，特别是现有的评价方法没有考虑细粒子和臭氧污染问题，因而难以反映霾天气等区域污染现象，造成评价结果与公众感受不一致的问题。因而API评价方法不适合于区域空气质量评价（孟晓艳等，2011），需要在评价指标中加入臭氧、细粒子等指标。

2 区域监测方案与评价方法的探讨

环境空气质量监测的目标就是周生贤部长提出的三个“说清”，即“说清环境质量现状及其变化趋势、说清污染源排放状况、说清潜在的环境风险”。这实际上也就是今后指导我国环境空气质量监测的理论依据。区域空气质量监测体系设计科学与否，就是要看其监测出的数据是否能满足三个“说清”的需要，达到三个“说清”。

从“说清环境质量现状及其变化趋势”的要求来看，区域空气质量监测体系应能够说清区域复合型污染的主要污染物类别、浓度水平分布状况和变化规律。因此，在确定监测指标时，应根据区域污染特征和经济条件从多种污染物中选取主要特征污染物进行监测，并保证监测指标的闭合性；在确定监测范围时，应体现区域联防联控思想使监测网络覆盖区域整体；在设置监测点位时，应确保点位位置的代表性并使之分布相对合理。从“说清污染源排放状况”的要求来看，区域空气质量监测体系应能够说清区域内源排放的输送扩散特征和影响范围。因此，在监测手段方面要配备区域内输送通道监测的相关设备。从“说清潜在的环境风险”的要求来看，区域空气质量监测体系应能够说清污染物浓度的未来变化趋势，利用监测数据和预测预报模型来估计未来空气质量变化。

可见，区域空气质量监测体系无论在理论还是应用层面都需要在已有工作上有所突破，尤其是在目前的煤烟型污染与光化学反应型污染并存的现状下，必须科学考虑监测项目、监测网设计和新的监测方法，才能满足实际管理的需要。区域空气质量监测体系及评价方法制定要重点考虑如下方面：

2.1 增加区域性污染物及其重要前体物的监测

已有的科学研究表明，高浓度的细粒子是导致区域霾天气的重要原因，不仅如此细粒子作为空气中的固相载体，能够吸附空气中的多种有毒有害物，因而对人体产生巨大的危害（贺克斌等，2009）。近地面臭氧是挥发性有机物和氮氧化物发生光化学反应的产物，其较强的氧化能力对人体和植被都会造成伤害。由于臭氧反应前体物来源广泛，往往输送到下风向生成臭氧，因而臭氧也是一种重要的区域性污染物。

要说清区域污染特征，区域环境空气质量监测的基本指标应至少包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物、一氧化碳、细粒子和臭氧等六项污染物，在有条件地区增加挥发性有机物和能见度监测。一氧化碳、细粒子和臭氧的监测可分阶段逐步实施，首先在重点区域内选取部分点位开展监测，在经济条件许可的条件下，可在全部点位开展监测，进而推广到全国。

2.2 拓展监测范围，提高监测网络覆盖面

区域联防联控的目标是改善区域整体的空气质量，达到区域内各地区空气质量共同改善的目的，因此，区域空气质量监测网络不仅要涵盖城市建成区，还要涵盖城市近郊和农村地区，从而达到说清区域整体空气质量的目的。

按此原则，区域监测网络构架应充分利用区域内已有的城市监测点位，同时在近郊和农村地区增设区域监控点位。其中，已有的城市监测点位将直接纳入区域监测网络，并根据《环境空气质量监测规范》做适当调整，用于各城市的空气质量评价。同时，在近郊和农村地区的区域输送通道上设立区域监控点，用于监控区域内污染物输送情况及区域整体空气质量评价。

区域监控点的选取工作非常重要，每个重点区域内的区域监控点位数量不宜过多，点位距离局地主要污染源区应满足一定的距离要求，并兼顾区域输送通道。每个区域内每个省、自治区、直辖市应至少设置三个城市外监测点位，使区域监控点既能够反映污染物在区域内扩散输送情况，也能够代表近郊和农村地区的空气质量。选取点位时考虑的主要因素包括区域气象因素、地形地貌条件、污染源分布状况、人口分布等。

2.3 拓宽监测手段，实现立体化监测

区域监测应能够捕捉到区域污染的特点。区域污染不同于局地污染，臭氧、细粒子等区域性污染物往往源自于区域尺度上的二次污染，其直接排放源或光化学反应的前体物不仅包括局地污染源，也来自区域内外其他地区的输送。

污染物输送情况可通过立体断面通量监测等移动式监测设备开展，将移动式柱浓度监测设备与区域监控点的点式设备结合，定期考察区域内典型输送断面上的污染物分布情况。另外，在区域内需要建立空气质量超级监测站，超级监测站监测项目齐全，监测手段和监测能力强大，能够监测和反映复杂空气污染的全过程和变化规律（钟流举等，2007）。超级监测站点位需布设在重点区域内部复合污染特征明显的地区，与区域监控点位遥想呼应。通过配备激光雷达、风廓线雷达、在线离子色谱、挥发性有机物监测仪、颗粒物粒径谱仪等一系列先进的设备，使超级监测站具备强大的二次污染解析能力，特别适用于严重污染天气的源解析分析，为科学研究和污染防治决策提供依据。超级监测站的作用已经在上海世博会空气质量联动监测中得到印证。

同时，在点式监测设备、柱浓度监测设备的基础上，应充分利用先进的卫星遥感监测技术手段，提升区域空气质量监测能力（钟流举等，2007）。将点、线、面结合起来，建立多手段多方位的立体监测体系，构建天地一体化的区域空气质量监测系统。

2.4 创新区域空气质量评价与表征方法

空气质量评价涉及到评价范围、评价时段和评价指标。区域空气质量评价按评价范围分为三个层次：区域内城市地区空气质量评价、城市外地区空气质量评价和区域整体空气质量评价。即将整个区域划分成若干个城市区和城市外分区。评价因子包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物、一氧化碳、细粒子和臭氧等六项污染物。

区域内各城市的空气质量评价由该城市内所有建成区内点位进行评价，按评价时段可分为日评价和年评价。城市日评价指标包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物、一氧化碳、细粒子的日均值和臭氧最大8小时滑动平均值。进行城市多点位日评价时，考虑到与历史数据的衔接，二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物在今后一段时期内取多点位的平均值，以后逐步过渡到取最大值，一氧化碳、细粒子和臭氧的评价可以直接使用多点位的最大值。日评价表征可继续采用指数法，根据目前国外发展趋势，建议使用AQI指数方法（多指标评价采用最大污染因子法）（孟晓艳等，2011）。城市年评价指标包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物和细粒子的年均值及日均值达标率，一氧化碳的日均值达标率、臭氧最大8小时滑动平均值超标天数。

城市外地区空气质量评价由所有的区域监控点进行评价。日评价和年评价计算方法与城市空气质量评价方法相同。

区域整体空气质量评价通过综合各个分区的空气质量评价结果给出，以评价污染结果最严重的分区质量代表区域整体空气质量。

2.5 突破地域限制构建区域预警预报机制

空气质量预警预报与空气质量监测密切相关，是监测工作的重要价值体现之一。随着监测工作的不断开展，准确实时的空气质量预警预报已成为越来越多的城市和地区的迫切需求，特别是在区域性污染高发的地区。环境监测部门要达到“说清环境质量变化趋势”和“潜在风险”的目的，也必须建立科学可靠的空气质量预警预报机制。目前，不同城市间由于地域限制往往缺乏统一的合作框架，成为制约地区空气质量预警预报的瓶颈之一。而北京奥运会、上海世博会和广州亚运会的成功案例表明，只有加强区域内合作，共享监测信息才能建立可靠的空气质量预警预报系统。国务院指导意见也对重点区域监测信息共享提出了要求（常纪文，2010）。

区域空气质量预警预报系统需要依托于区域空气质量监测网络，并搭建区域监测信息实时共享和发布平台使区域内各城市及时共享监测信息，进一步结合区域空气质量预警模型开展预警预报，同时还需要在区域内建立空气质量预警会商及应急联动机制。

2.6 强化区域监测网络质控与管理工作

在区域多中心联防联控合作框架下，更需要建立客观公平的监测体系，保证数据的准确性和可比性（张振钿等，2005）。因此，在各重点区域内需要制定统一的质量保障/质量控制方案，成立区域监测质控小组，统一量值溯源，定期巡检以保证监测数据的公平性和可比性。具体来说，城市空气质量监测点质控工作由所在城市环境监测中心负责，省环境监测中心负责对其进行督查，中国环境监测总站负责组织相关省份进行不定期检查、飞行检查及交叉质控。城市外空气质量监测点位的质控工作可由国家进行统一直管。

在监测网络运行管理方面，城市建成区内点位的运营管理由所在城市进行。区域监控点的建设和运营管理主要采用两种方式。一种是由国家统一建设，由地方负责和运营和管理。另一种方式是由国家直接建设和管理，以国家直管方式运营。

在数据管理方面，国家在各区域建立区域监测数据共享数据库和实时发布平台。各监测点位将监测数据实时发布到数据平台，由环保部指定数据查询、修改和调用的分级权限，为管理、科研提供及时服务。同时向公众实时发布区域监测信息，确保监测数据的时效性。

3 结论

面对区域复合污染问题，我国已有的监测体系和评价方法在网络覆盖面、监测因子和评价方法上均存在较大不足。在未来需要增加区域性污染物监测、拓展监测范围、拓宽监测手段、创新评价方法、进一步加强质量控制并建立区域预警预报机制，从而构建适合我国空气污染实际情况的区域空气质量监测体系和评价方法。

［1］ 常纪文．域外借鉴与本土创新的统一：《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》之解读（上）［J］．环境保护，2010，(10): 8-11.

［2］ 常纪文．域外借鉴与本土创新的统一：《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》之解读（下）［J］．环境保护，2010，(11): 10-12.

［3］ 钟流举，郑君瑜等．空气质量监测网络发展现状与趋势分析［J］．中国环境监测．2007，23(2): 113-118.

［4］ 刘方，王瑞斌等．中国环境空气质量监测现状与发展［J］．中国环境监测．2004，20(6): 9-11.

［5］ 孟晓艳，王瑞斌等．我国空气污染现状及对空气质量日报改进的思考［J］．环境工程技术学报．2011，1(3): 249-254.

Study on the Monitoring Network and Evaluation Method of Ambient Air Quality in Key Regions

WANG Shuai WANG Ruibin LIU Bing LI Liang
(China National Environmental Monitoring Center, Beijing, 100012)

Regional ambient air pollutions occurred frequently in recent years, which have become an urgent problem to solve in China. A systemic air quality monitoring network and evaluation method is demanded to aid joint prevention and control of regional air pollution in key regions, drawing new requirements for existing network.

Regional Pollutions, Joint Prevention and Control, Ambient Air Quality Monitoring, Evaluation Method

X830

A

1673-288X（2011）05-0024-04

项目资助： 环境质量监督管理 (项目编号: 2002400112)

王帅, 工程师; 研究方向为环境监测.