大气环境监测中大数据技术的应用实践探究

杨禄川

（德阳市什邡生态环境监测站，四川 德阳 618000）

目前我国特别提出为确保空气质量持续改善目标，各个城市应深入实施“减排、压煤、抑尘、治车、控秸”五大工程，推进科学治污、精准治污、依法治污。各级各部门要按照我国大气污染治理方案要求，扎实推进各项工作措施落地落实，全力以赴打赢我国大气污染防治攻坚战。

1 大气环境治理概述

大气环境对人类生存以及生物多样性保护意义重大，在大气环境治理中应明确大气污染成因，污染是根据人类生活活动向自然界排出大量污染物，使其含量超过环境承载能力，并使大气环境发生恶化。大气环境发生恶化后，其恶化分为天然污染与人为污染。天然污染包括灰尘、活火山、森林火灾等自然灾害；人为污染是污染源，包括工业污染、交通污染、燃烧物污染等。

目前，我国十九大报告中指出，为建设现代化人与自然和谐共处时代，不仅要创造出更多物质财富满足人们日益增长的需求，还应有更多生态产品满足人们对美好生活的向往。十九大报告中特别提出了未来我国生态文明建设方向，并以大气环境治理为基础规划了路线。为此，各地应积极落实好大气污染防治攻坚方案，强化监测技术，突出重点、对标对表、精准发力，扎实推进各项工作任务取得实质性进展。要进一步落实各方责任，通过严格的督导和问责倒逼工作落实，确保大气污染防治各项工作取得实效，促进空气质量稳步改善。要把大气污染防治和各项工作结合起来，统筹推进，不断强化治理体系和治理能力，坚持经济发展和生态环境保护效能，不断夯实高质量发展基础。

2 大气环境监测中大数据技术应用意义分析

随着我国科学技术的快速发展，各种新技术、各种信息层出不穷，我国也进入了全信息发展时代。在有效提升人们日常生活便捷性的同时，也改变了人们的生活习惯。例如，在各种软件程序应用中，产生数量巨大的信息数据，也改变了传统信息数据储存方式，使其能够更好地服务软件应用人群。为此在大气环境监测工作中，技术人员应重视对大数据技术的挖掘与利用，如无人机、数据中心、多源数据融合、空间监测站等，以有效提高数据收集统计分析效率，并以此提升大气环境监测的可靠性。

3 大气环境监测中大数据技术的应用对策分析

3.1 大数据解析技术

3.1.1 大数据解析技术的优势

在大气环境监测中，大数据解析技术相比传统手段具有明显的技术优势，不仅可以提升大气环境监测的准确性也能够满足不同环境的监测需求。一般来说，大数据解析技术包括三方面，环境监控、辅助环境治理以及共享监测成果等。具体来说，在大气环境监测中大数据解析技术可根据信息获取高效功能以及多种监测采集设备协同应用，并通过监测手段体现出其更为多样化的特点，在通过应用大数据解析技术迅速分析出重要的数据参数后，精准监测大气环境，并将信息数据分享给有关部门，以此有效提升大气环境监测的预警能力，确保为下一步制定出行之有效的防治对策，真正达到防止环境污染蔓延、改善大气环境的目的。

3.1.2 大数据解析技术的破解难题

随着大气污染问题研究的不断深入，科学体系的日臻完善，科学家提出“一个大气”的概念，即所有的问题都发生在一个大气下，各种问题通过自由基化学或关键物种的化学过程彼此关联，应采取综合性的方法对各种相关污染问题进行整体考虑。在大数据解析技术实际应用中，可有效解决以往存在的大气污染防治精准施策、破解污染溯源等关键性难题，可依据“大气环境污染立体监测精细化源解析系统研发项目”，通过建立环境空气质量监测监管和预报预警系统，查明以下两方面的问题：其一，查明污染传输来源，初步判别区域影响，评估其他城市的污染物传输贡献。污染物由于受到气流传输作用，流动性较大，污染物的跨区域传输源是查明空气质量变化首要考虑的问题；其二，查明污染组分比例，深度解析污染成因，可利用大数据解析技术，通过国控点数据分析不同的污染特征：空间分布差异明显，且主要以冬春季节的颗粒物（PM10和PM2.5）污染和夏秋季节的O3污染两大污染源为主。以两大重点污染因子为研究对象，查明传输影响机制问题，即颗粒物污染传输问题和O3污染传输问题；查明本地组分解析问题，即颗粒物污染组分解析和O3污染组分解析，最终为大气污染防治的应急处理和优化控制提供基础保障。

3.1.3 大数据解析技术的可视化操作

首先，在大气环境污染治理中，可依据大数据技术形成可视化操作，在可视化操作中可将大气环境因素纳入监测范围，并将涉及的监测指标分开来进行处理，如二氧化硫、氮氧化物等。其次，在传统的数据信息收集记录工作的基础上，利用大数据技术可针对大气环境监测数据演变规律进行解析，并以此方便相关人员进行可视化操作，进而针对各种监测指标进行采集与分析，将监测子站数据信息反馈到中心站，并通过中心站计算机将反馈结果上传到当地相关环境监测平台中，在此过程中可视化操作可更直观地反映出当地大气环境实际质量，并依据气象预警系统制定出适合当地的防治手段[1]。

3.2 建设生态环境监测大数据平台

在大气环境大数据技术应用下，当地应依托大数据技术建立生态环境监测大数据平台。首先，相关生态环境部门应积极作为、狠抓落实，从优化监测网络布局、丰富拓展生态监测范围，提升污染源预警监测水平、推进生态环境监测大数据平台建设等方面发力，加快构建“天空地一体”生态环境监测网络体系。其次，当地应积极依托大数据技术，建立生态监测地面站点、生态监测指标、环境空气质量自动监测站、地表水环境质量监测断面、重点工业园区有毒有害气体环境风险预警监测体系等监控平台。

例如，当地可坚持“一张网”，建设涵盖大气、水、土壤、噪声、辐射等要素的全省环境质量监测网络，统筹构建污染源监测网络，加强遥感手段在水体和环境空气监测领域的应用，持续优化生态环境监测大数据平台。布设地下水基础环境状况调查评估点，为“十四五”时期实现对全省生态环境质量、重点污染源和生态环境状况监测全覆盖打下基础。统筹全省生态环境监测体系建设，组织实施生态环境监测规划，系统提升现代化监测水平。围绕全省重要生态系统保护和修复重大工程实施，做好生态监测服务。进一步在“服务民生”等方面下功夫，让生态环境大数据在服务民生方面发挥好作用，不断增强人民群众的获得感和幸福感[2]。

3.3 建立综合大气环境监测系统

目前，为了达到控制大气污染的目的，必须大力发展综合监测系统。首先，地方政府要强化自身的基础设施，扩大监控范围，实现全球监控技术的融合，建立一个完善的环境监控和预警系统；其次，在建立综合环境大气监测站点时，要构建先进的仪器装备和综合能力评价体系。同时，本文还从污染颗粒物成分、来源、臭氧前体物挥发性有机物、颗粒物垂直分布、外源传输等几个角度进行了研究，为大气环境保护、区域联防联控、污染预警、环境污染应急等工作提供了科学依据。比如，在对本地固定污染源排放监测中，要建立大气综合监测站点，设立专门的监测小组，共同努力，保证监测任务的质量和效率。例如，通过综合监测系统支持高质量发展、提高区域大气监测技术水平、由单一区域监测向综合监测发展、从仅仅监测环境质量浓度的动态变化到可追溯等方面，更好地为打赢蓝天保卫战助力。最后，当地还应不断加强自身监测能力，加强污染来源分析、治理对策制定、效果分析、评价等方面的综合运用，运用多模型的预测预警系统，大力提升当地空气质量预报预警能力及准确度，提升大气污染防治的技术支撑能力，为持续改善大气环境质量保驾护航[3]。

3.4 不断改进大气监测技术

在目前的情况下，为了更好地利用大数据监测技术，必须通过改进技术来指导大气污染防治工作，降低污染，提高环境质量，加强对“蓝天”的保护。首先，地方要积极支持新技术新设备的开发与使用。比如，可以建立一套用于餐厅油烟污染的在线监控体系，使其能够完全覆盖所有的油烟净化设备。同时，要加速我国的生态环境管理体制建设和提升治理能力的现代化，提高大气污染预警水平，推动科学治污、精准治污、依法治污。地方要运用大气监测技术，不断改进数字化的信息系统，通过大气监测技术建设自动监测网，实现大气质量自动监测、污染源企业监测等。同时，在十四五规划中，要不断健全监测网络，建立环境质量监测、污染源监测和生态监测一体化监测系统。其次，为了改善空气质量监控技术，必须根据环境监测仪的规定，根据各地区的情况收集资料，将其汇总上报到地方环保系统，进行横向、纵向的比对，并提出相应的防治方案。在行政区域范围内建立一套空气自动监测系统，该系统将能够实时监测到城区及周边地区的空气质量情况，并能及时发现问题，进而为政府更精细化地进行大气环境治理，控制和改善空气质量，为产业布局转型升级等提供更加科学的依据[4]。

3.5 合理利用无人机技术强化大气环境监测效果

其一，环保无人机应用场景，有应急环境污染处理、核心污染区监测、突发环境事故处理、大气污染监测、废气排放监测、污染源排查、水域巡查监测、排污口、固体废物防治等在环保领域。无人机主要应用在监测、取证和测绘三个方面。在监测方面，无人机通过搭载各种传感器和平台系统，能够对大气、水体、固废污染等进行实时监测。无人机因其具有灵活、便捷等优点，使得无人机环保监测能够获取到多方面的数据信息，同时数据采集和传输也更加稳定和准确，比传统的监测手段要有效得多。

其二，无人机在大气治理中，一次监测最多9种空气污染物，并将数据实时传输，实时生成直观的二维/三维污染分布图，即时生成报告，在取证方面，无人机能够加大环保督察和执法的力度。当出现各种违规生产和非法排放等问题时，以前只能依靠传统的人工取证和处理，困难程度相对较高且效率低下，利用无人机环保监测实现在空中拍照取证，能及时获取所需的数据信息，提高了环保执法的工作效率[5]。例如，以六旋翼无人机为飞行搭载平台，以STM32单片机和传感器技术为支撑，设计实现一套大气污染物立体化监测系统，该系统可方便进行监测航线智能规划，自主飞行。可用于监测和分析PM2.5、PM10、SO2、O3、NO2等污染物的水平和垂向分布特征。实践表明该系统进行大气污染物分布的立体监测是可行的，并具有灵活性和高效性的特点，是对现有固定环境监测网络的有益补充。其三，在测绘方面，无人机还能对水、土地等资源进行测绘，为有关部门掌握我国整体环境状况提供了数据支持，从而制定相关的环保政策和采取相关行动。随着无人机的强势入局，我国大气污染防治迎来崭新局面，“无人机+环保”的发展也将获得更为广阔的前景。未来，无人机与人工智能技术必定会实现深度融合，“无人机+环保”也会获得更强专业技术能力，应用到更多的领域[6]。

4 结语

综上所述，环境保护是人类永恒的主题和责任，我国越来越注重推进生态文明建设。大气污染防治是环境治理工作中的重要部分，为了深入贯彻落实国家环保政策，顺利开展执法监查工作，各地应积极利用大数据技术、大数据解析技术、空气监测站等技术不断提升大气治理效果，以更好地保护大气环境，为促进当地经济发展作出贡献。