作者 ：中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )環(huán)境監測儀器專(zhuān)業(yè)委員會(huì )

遲穎 于哲 鄧寶卿

為了及時(shí)反映環(huán)保產(chǎn)業(yè)過(guò)往一年的發(fā)展動(dòng)態(tài)，預測新一年的發(fā)展趨勢，我會(huì )組織各分支機構編寫(xiě)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(zhuān)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(guò)《生態(tài)環(huán)境監測條例（草案）》，提出通過(guò)制定條例，推動(dòng)監測工作依法開(kāi)展、監測管理依法行政、監測數據合法有效，進(jìn)一步明確和規范主管部門(mén)、監測機構、監測人員、排污單位等相關(guān)主體的責任和義務(wù)。

5月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《環(huán)境空氣質(zhì)量數值預報技術(shù)規范》（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)境監測類(lèi)標準。四項標準均為首次發(fā)布，主要涉及環(huán)境空氣質(zhì)量數值預報與環(huán)境空氣、固定污染源廢氣監測領(lǐng)域，配套相關(guān)環(huán)境空氣質(zhì)量標準與污染物排放標準實(shí)施，支撐打贏(yíng)藍天保衛戰。

2.行業(yè)發(fā)展

（1）大氣環(huán)境監測方面

隨著(zhù)近年來(lái)超低排放的發(fā)展，企業(yè)減排、管控的落實(shí)，環(huán)境空氣質(zhì)量得到了顯著(zhù)提升。細顆粒物的污染有了較大程度的下降，臭氧(O?)污染開(kāi)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(zhù)很大的推進(jìn)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(chǎng)動(dòng)向。在明確的政策支持下，作為 O?前體物的VOCs組分的監測需求，如工業(yè)園區、產(chǎn)業(yè)集群的VOCs組分走航、固定站監測，及 O?超標城市、一般地市的光化學(xué)組分監測等，在今年的環(huán)境監測領(lǐng)域得到了爆炸性地增長(cháng)。

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

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(chǎng)對于污染物濃度、組分監測的精確度要求都有所提高，環(huán)境監測總站、地方環(huán)保機構也陸續根據市場(chǎng)需求補全設備檢測規范，加快檢測實(shí)驗室的建設，如《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續自動(dòng)監測系統技術(shù)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范，長(cháng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區揮發(fā)性有機物走航監測技術(shù)規范等。

（2）水環(huán)境監測方面

縱觀(guān)2020年全年投標情況，戶(hù)外多參數水質(zhì)監測系統的占比較往年略有提升；伴隨著(zhù)“十三五”收官，黑臭水體在線(xiàn)監測系統占比大幅提升。以往黑臭水體監測都是采取人工采樣、實(shí)驗室化驗分析的方式進(jìn)行，但隨著(zhù)監管需求的提升，有向在線(xiàn)化監測發(fā)展的趨勢；針對水質(zhì)自動(dòng)監測系統的輔助裝置出現了多種多樣的定制化需求，如廢液處理、離心預處理、風(fēng)光互補清潔能源等。

1）小型水質(zhì)監測站應用逐漸豐富

隨著(zhù)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)監測分析儀外形體積大幅縮小，試劑消耗量大幅降低。常規監測的氨氮（NH3-N）、高錳酸鹽指數（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(xué)需氧量（CODCr）等監測儀，采用內部緊湊的小體積結構、低試劑消耗量、低功耗設計等，滿(mǎn)足小型水站（占地2m 2以?xún)葢?hù)外柜式）使用要求。

水質(zhì)環(huán)境監測系統由原來(lái)標準機柜式集成方式，發(fā)展成小型站（7m 2左右）、微型站/戶(hù)外小型站（占地面積小于2m2）、浮船監測站等集成方式。系統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，以及相應的空調系統。采用低電壓和低功耗的設計，依靠太陽(yáng)能供電方式進(jìn)行連續監測。

2）新技術(shù)不斷在水質(zhì)環(huán)境監測中得到應用

目前，常規水質(zhì)環(huán)境監測系統一般監測五參數（水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度）、氨氮、高錳酸鹽指數、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(xiàn)監測儀、以X射線(xiàn)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)溯源監測設備逐漸在市場(chǎng)上嶄露頭角。

（3）環(huán)境監測儀器存在的問(wèn)題

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

在水質(zhì)監測儀器方面，常規水環(huán)境在線(xiàn)連續監測儀器大多采用化學(xué)+光電檢測技術(shù)，在儀器技術(shù)和應用方面還存在待解決問(wèn)題：1）儀器可靠性偏低，維護工作量大；2）水質(zhì)在線(xiàn)監測非實(shí)時(shí)工作；3）水質(zhì)在線(xiàn)設備無(wú)法實(shí)現源頭質(zhì)控；4）水質(zhì)在線(xiàn)監測無(wú)法實(shí)現斷面通量監測。

3.關(guān)鍵技術(shù)

（1）大氣環(huán)境監測關(guān)鍵技術(shù)

1)顆粒物傳輸通量激光雷達：利用相干探測技術(shù)，多普勒原理和后向米散射原理同時(shí)獲取風(fēng)和顆粒物在大氣中的垂直空間不同高度的分布，實(shí)時(shí)捕捉顆粒物的傳輸方向和傳輸量，追溯顆粒物傳輸來(lái)源，判定對區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)污染物轉變成固態(tài)污染物的重要推手。研究表明，“非農業(yè)”的氨排放占比已達66%，華北地區尤為嚴重。因此環(huán)境空氣中氨氣的監測需求也日益凸顯。環(huán)境空氣中的氨氣濃度低、易溶于水、易吸附，監測技術(shù)和準確性上有一定難度。目前常用的監測方法有化學(xué)發(fā)光法，采用轉化爐的形式進(jìn)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(kāi)放光程測量設備進(jìn)行原位式測量。

3)遙感監測技術(shù)：按照“遙感監測為主、地面校驗為輔”的原則，結合模型算法，提高遙感監測精度。利用高空間分辨率、高時(shí)間分辨率的衛星監測，甄別污染高值區、指導地面走航監測；觀(guān)測污染傳輸及區域面源的監測等；通過(guò)甲醛/N O?、乙二醛/N O?指標對 O?控制區進(jìn)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據質(zhì)量、數量的影響很大，在推動(dòng)數據共享、監測手段多樣化的前提下，現階段的空氣質(zhì)量模型分析更趨向于根據項目實(shí)際情況，合理的規劃能夠獲取的各類(lèi)監測數據，如地面監測數據、地基雷達觀(guān)測數據、衛星遙感監測數據等，用于二次驅動(dòng)模型，修正、佐證空氣質(zhì)量模型分析的結果，提高預測、評估精度。

5)環(huán)境監測設備智能化、遠程化維護：疫情防控對環(huán)境監測網(wǎng)絡(luò )的運行維護影響很大，迫使設備生產(chǎn)商開(kāi)展監測設備智能化、遠程化維護的研究。結合5G技術(shù)，實(shí)現遠程診斷、遠程質(zhì)控、遠程維護等功能，同時(shí)又兼顧數據信息安全。部分國外儀器廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)始在其下一代產(chǎn)品中部署相關(guān)功能。

（2）水環(huán)境監測關(guān)鍵技術(shù)

1）微型水質(zhì)自動(dòng)監測站：將全光譜技術(shù)、光學(xué)傳感器技術(shù)、離子選擇性傳感器技術(shù)等集成在小型戶(hù)外機箱中，采取太陽(yáng)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(dòng)監測站。適宜于輸水河道、水庫、湖泊、景觀(guān)水、管網(wǎng)水的水質(zhì)自動(dòng)連續監測，以及突發(fā)性污染事故的預警。可實(shí)現對水溫、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(shí)時(shí)監測。

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

4.面臨的挑戰和機遇

2020年，新冠肺炎疫情呈現出持續蔓延、控制、常態(tài)化的態(tài)勢，給環(huán)境監測行業(yè)整體發(fā)展帶來(lái)深遠影響，也帶來(lái)新的發(fā)展機遇。

（1）面臨的挑戰

1）行業(yè)、企業(yè)復工時(shí)間推遲，影響已經(jīng)推進(jìn)或開(kāi)展項目的實(shí)施，導致企業(yè)資金周轉壓力陡增；

2）受到不同地區、不同疫情防控要求的限制，儀器行業(yè)人員流動(dòng)受阻，影響企業(yè)儀器設備生產(chǎn)、項目實(shí)施、運維服務(wù)；

3）環(huán)境監測儀器企業(yè)現場(chǎng)操作、設備維護、現場(chǎng)質(zhì)控等傳統運營(yíng)方式受到挑戰。

（2）發(fā)展機遇

1）環(huán)境應急檢測儀器設備：與生命安全、醫療健康、公共衛生等相關(guān)的環(huán)境應急檢測類(lèi)設備儀器，在疫情發(fā)生地域出現新的需求；

2）健康安全類(lèi)監測儀器：生物毒性、菌類(lèi)等監測設備，在污水處理、醫療廢水處理等疫區場(chǎng)景下得到更廣泛應用；

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

4）智能化、近場(chǎng)/遠程交互：疫情下，設備的運營(yíng)、質(zhì)控、維護傳統方式受到制約。5G、人工智能、大數據、區塊鏈等技術(shù)的創(chuàng )新進(jìn)展，對環(huán)境監測儀器設備的智能化、近場(chǎng)通訊、遠程交互等提出新要求，推動(dòng)儀器向“自主運行、自主/遠程質(zhì)控、自主/遠程維護”進(jìn)化；

5）環(huán)境監測行業(yè)轉型：疫情的出現，給傳統監測帶來(lái)新的機遇，引導生態(tài)環(huán)境監測從理化指標的常規監測，進(jìn)入生命健康安全的生態(tài)安全監測領(lǐng)域；新的監測儀器、新的應用場(chǎng)景，需要新監測儀器、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)境監測“十四五”的開(kāi)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(fēng)險”指引下，推動(dòng)污染防治攻堅戰在關(guān)鍵領(lǐng)域、關(guān)鍵指標上實(shí)現新突破。

在土壤和地下水方面，“十四五”期間，將構建重點(diǎn)區域質(zhì)量監管和“雙源”（地下水型飲用水水源地和重點(diǎn)地下水污染源）監控相結合的全國地下水環(huán)境監測體系，以及構建土壤和地下水協(xié)同監測、管控的土壤環(huán)境風(fēng)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)境監測，將網(wǎng)格化覆蓋我國陸域全部土地利用類(lèi)型和土壤類(lèi)型，國家土壤監測點(diǎn)位數量將保持在8萬(wàn)個(gè)左右。

在大氣環(huán)境方面，“十四五”期間，國控點(diǎn)位數量從1436個(gè)增加至2000個(gè)左右，將改進(jìn)空氣質(zhì)量評價(jià)與排名規則，排名范圍擴大到全部地級及以上城市。研究開(kāi)展主要污染物濃度三年滑動(dòng)平均值評價(jià)，降低氣象條件波動(dòng)對評價(jià)排名結果的影響。

O?與PM2.5協(xié)同控制迫在眉睫，區域聯(lián)防聯(lián)控與重污染天氣應對成為常態(tài)。深入推進(jìn)揮發(fā)性有機物減排的需求，需要構建更加完整、全域覆蓋、全要素覆蓋的大氣立體監測體系。O?與PM2.5協(xié)同控制需要在現有城市、區域監測網(wǎng)絡(luò )（包含常規空氣站和組分網(wǎng)站，以及省/市/區/縣級監測站）的基礎上，依靠更精準、痕量級、快速響應的在線(xiàn)監測儀表和區域立體監測設備，掌握前驅物生成條件、衍生過(guò)程、區域傳輸關(guān)系、健康安全影響等，為實(shí)現O3與PM2.5協(xié)同管控提供科學(xué)數據支撐。

在大氣污染重點(diǎn)城市、污染傳輸通道，大區域大尺度范圍內監測PM2.5、NOx、O?、VOCs、重金屬、離子元素等監測因子將根據區域實(shí)際情況被積極采納。對于高速道路、港口、機場(chǎng)等交通樞紐移動(dòng)排放源，開(kāi)展必要的環(huán)境空氣質(zhì)量監測，建立道路交通監測網(wǎng)絡(luò )。固定源、移動(dòng)源、面源全部涵蓋，污染源企業(yè)、城市、區域全域覆蓋，地面、近地面立體遙感，為實(shí)現精準治污提供有效污染物分布、通道傳輸等數據，助力實(shí)現有效溯源，精準治污。

現有的監測網(wǎng)絡(luò )以常規六參數為基礎，重點(diǎn)區域也陸續建立了組分監測站點(diǎn)，但總體數量不足，監測污染物的種類(lèi)較少，部分設備時(shí)效性不強，并不能滿(mǎn)足光化學(xué)污染反應機理等研究的需求。因此，擴展監測污染物的種類(lèi)，如增加溫室氣體、元素分析、中間物監測等，發(fā)展時(shí)間分辨率高的監測設備，研究各類(lèi)污染物在污染過(guò)程中的生成、轉化、傳輸，研究復合型污染的形成機理，將是一個(gè)主要任務(wù)。

另一方面，國家空氣監測城市站的設備更換周期為5-8年，《生態(tài)環(huán)境監測規劃綱要（2020-2035年）》中對于下一階段的建設任務(wù)要求中也提及了監測網(wǎng)絡(luò )往鄉鎮、農村發(fā)展，并加強交通路邊站的建設，常規參數的監測設備前景廣闊。隨著(zhù)環(huán)境空氣質(zhì)量的持續向好，對監測設備的量程、檢出限、精密度的要求會(huì )更高。因此，改進(jìn)常規參數監測設備性能指標，甚至采用新技術(shù)新方法實(shí)現突破，將會(huì )是監測設備生產(chǎn)商競爭的主要方向。

我國碳達峰、碳中和等一系列中長(cháng)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(dòng)力，為整個(gè)環(huán)境監測帶來(lái)新的技術(shù)突破、市場(chǎng)需求。結合連續自動(dòng)監測和遙感監測手段，依托現有大氣監測城市站點(diǎn)或區域站點(diǎn)，逐步增加CO?等溫室氣體指標，探索開(kāi)展城市和區域溫室氣體濃度監測，并納入到常規監測系統中。

衛星遙感監測作為大尺度的監測手段，在污染傳輸監測、整體環(huán)境評估等方面優(yōu)勢明顯。現階段，衛星遙感對于近地面的監測并不理想，對于氣溶膠的監測易受氣溶膠形狀、組分的影響而產(chǎn)生偏差。因此，發(fā)展“地空協(xié)同監測，以地基監測數據對遙測數據進(jìn)行統計修正，以遙測結果指導地面監測，污染物溯源、治理，以遙測數據對區域環(huán)境空氣的模型分析、預測預警等進(jìn)行二次修正”的綜合應用，可作為環(huán)境監測和管理類(lèi)綜合項目的主要思路。

在水環(huán)境方面，統籌流域與區域、水域與陸域、生物與生態(tài)，逐步實(shí)現水質(zhì)監測向水生態(tài)監測轉變。“十四五”將在全國共布設3646個(gè)國控斷面，點(diǎn)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。“十四五”國家地表水按“9+X”方式進(jìn)行監測，按“5+X”方式進(jìn)行評價(jià)，進(jìn)一步完善國家地表水監測及評價(jià)方式，優(yōu)化監測資源配置，給環(huán)境監測帶來(lái)持續的市場(chǎng)需求，為技術(shù)改進(jìn)、質(zhì)控升級帶來(lái)動(dòng)力。水環(huán)境領(lǐng)域在流域生態(tài)監測、面源污染監測、預警監測等方面不斷拓展，開(kāi)展持久性有機污染物、抗生素和內分泌干擾物等新型污染物、水源涵養地、背景斷面、質(zhì)控比對等手工監測，推動(dòng)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(shí)施，監測方式的多棲發(fā)展、創(chuàng )新技術(shù)不斷拓展應用，促進(jìn)水環(huán)境質(zhì)量監測逐步實(shí)現生態(tài)監測。

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

此外，分析速度快、準確度高、符合國家行業(yè)相關(guān)標準、少試劑或不用試劑的監測方法，切實(shí)有效的廢液處理裝置、滿(mǎn)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都有著(zhù)廣闊的發(fā)展空間。