观点 | 我国生态环境监测网络建设成效与展望

2015年中央全面深化改革领导小组审议通过《生态环境监测网络建设方案》(以下简称《方案》)，并由国务院办公厅正式印发，作为生态文明体制改革总体方案的配套改革举措及“1+N”改革配套文件之一，成为了进一步完善生态环境监测网络的纲领性文件[1]。

　　《方案》印发后，生态环境部和国务院有关部门、各级党委政府高度重视，通过制定分工方案、实施计划等形式，细化任务、压实责任，协同推进改革任务落实。全国生态环境监测网络建设扎实推进，为污染防治攻坚和生态文明建设提供重要基础支撑。

　　本文对照《方案》提出的“全面设点，完善生态环境监测网络”任务与要求，对生态环境监测网络建设成效进行了客观评估，并对生态环境监测面临的形势与不足进行了深入剖析。在此基础上，针对加强生态环境监测网络建设、探索生态环境监测多手段融合应用模式、强化生态环境监测数据智慧应用等方面提出了当前及中长期生态环境监测发展的相关建议。
　　1 建设成效
　　“十三五”期间，我国生态环境管理转向以改善环境质量为核心，统筹推进水、气、土三大污染防治攻坚战，并实行环境质量目标责任制，强化履行目标责任的压力传导。在这一背景下，我国建成了符合我国国情的中国特色生态环境监测网络，对推动环境质量快速改善起到支撑作用[2-3]。
　　1.1 支撑环境质量科学评估与考核排名
　　“十三五”时期，拓展优化了涵盖水、大气、土壤、噪声、辐射等环境质量要素的环境质量评价与考核网络，通过对环境质量现状的客观反映和科学评估，有力促进了各级党委政府践行生态文明，推动环境质量改善，也与国际接轨，实现环境履约和国际合作。
　　1.1.1 统一环境质量科学评价
　　“十三五”时期，我国生态环境质量监测网络(未统计港澳台相关信息数据，下同)包括地表水监测断面约1.1万个、城市空气监测站点约5000个、土壤环境监测点位约8万个、声环境监测点位约8万个、辐射环境监测点位1500多个，在时空分布上对于不同的行政区域和监测对象趋向均衡，在支撑管理上实现了国家、省(自治区、直辖市)与地级市、区县的协同与互补[4-5]。

　　与欧美发达国家及地区相比，我国生态环境质量监测网络的规模与精度更有优势。当前欧美发达国家及地区生态环境监测网络主要用于评价与科研[6-7]。而我国正处于推动实现生态环境质量根本性好转的关键时期，污染防治攻坚深入推进，生态环境监测网络在评价、科研的基础上还要用于考核，且支撑考核为任务重心。

　　网络规模方面，以环境空气质量监测为例，截至目前，美国用于评价的空气质量标准污染物监测网共有NO2监测站点462个、PM10监测站点877个、O3站点1295个、SO2监测站点707个、PM2.5监测站点1388个、CO监测站点272个；欧洲共有NO2监测站点3083个、PM10监测站点2882个、O3站点2070个、SO2监测站点1599个、PM2.5监测站点1327个、CO监测站点874个。相比而言，我国环境空气质量监测网络规模远远大于欧美发达国家及地区。

　　网格精度方面，以PM2.5监测为例，我国城市空气质量自动监测站点平均每1920km2设置1个，其中深圳市实现一街一站，覆盖到了所有街区，而美国、欧盟分别平均每6750、33000km2设置1个；以土壤监测为例，法国、德国、瑞士分别布设了约2200个、830个、130个土壤质量监测点位，网络密度平均305、430、3170km2设置1个点位，我国平均1200km2设置1个点位。可以看出，我国环境空气及土壤环境质量监测网络密度远远高于欧美国家及地区，具有更强的代表性及科学性。
　　1.1.2 支撑环境质量考核排名
　　建成大气与地表水环境质量考核评价监测网络，支撑了各级党委政府环境质量考核排名。

　　国家层面，“十三五”时期建成城市环境空气质量监测点位1436个，覆盖337个地级及以上城市的主要建成区，建设区域环境空气站点96个、环境空气背景站点16个，形成城市-区域-背景相结合的环境空气质量监测网络；设置了2767个国家地表水环境质量监测断面，覆盖1366条重要河流和139座重要湖库，相比“十二五”时期国家地表水环境质量监测断面总数增加184%，满足国界、省界、市界、入海口等重要水体水质的监测评价需求。

　　地方层面，各地积极构建省控环境质量监测网络用于考核市县，其中环境空气质量监测站点及地表水环境质量手工监测断面分别增至5286个和2904个，为地方党委政府环境质量考核压力传导提供数据基础。
　　1.1.3 提升自动监测预警水平
　　“十三五”时期，环境质量实时自动监测能力大幅增强，全国生态环境监测从现状监测评价向预测预警跨越提升。国家空气监测站点自动监测率达100%，建成2549个国家地表水自动监测站，具备建站条件的国家地表水断面和长江经济带断面自动监测率达100%。相比欧美发达国家及地区，我国生态环境质量监测网络自动化程度更高。以地表水环境监测为例，由于我国监测网络数据用于地方环境质量改善考核，监测数据的实时性、客观性尤为重要，因此我国“十三五”时期国家地表水断面自动监测率达90%以上，而美国及欧盟监测网络主要用于评价，分别每5a、18a开展一次调查，监测手段依然以手工为主。“十三五”时期我国积极推进环境质量自动监测能力建设，向污染较重区县、重要水体和饮用水水源地延伸。全国26个省(自治区、直辖市)建设了2062个环境噪声自动监测站点，主要集中在大中城市和沿海发达地区。
　　1.2 适应污染防治精细化管理新需求
　　我国现有生态环境监测网络已从单纯的污染物浓度监测向化学成分监测、二次污染物监测和传输通道监测等方向过渡，在说清环境质量状况的基础上，为生态环境管理政策制定与污染物源头及传输管控提供支撑，服务生态环境精细化管理。
　　1.2.1 开展颗粒物组分与光化学评估监测
　　国家层面，在京津冀及周边地区、汾渭平原及周边地区、长三角地区开展大气颗粒物组分自动及手工监测，覆盖90个城市，共布设102个颗粒物组分自动监测站、99个手工采样点、38个激光雷达观测站及3台移动观测车。在78个地级及以上城市开展118项挥发性有机物监测，在7个城市开展光化学监测。地方层面，广东、山东、河北等省份共建设了849个颗粒物组分自动监测站、271个光化学监测点。相比欧美发达国家及地区，我国生态环境监测网络业务化程度更高。我国监测数据在用于科学评价的基础上，直接用于指导地方政府改善环境质量，且将部分专项监测实现业务化运行，如颗粒物组分与光化学监测在发达国家或地区主要是以科研形式由高等院校及科研院所主导，而我国则是由政府部门主导，建立了常态化业务模式，直接为生态环境管理部门精准治污提供精细化技术支撑。
　　1.2.2 推进大气污染源解析
　　截至目前，全国共建成85个大气超级站，其中有35个已实现联网。国家层面，中国环境监测总站和中国科学院分别在北京、厦门等地建成大气环境监测超级站；地方层面，天津市、湖北省、广东省、山东省、江苏省等陆续建成大气监测超级站，共同构建形成全国大气超级站联盟。通过开展多种类、多因子、复合型大气环境监测以及O3、NO2、SO2等污染物近地面和垂直浓度监测，实现对城市和区域复合污染及变化趋势综合分析，支撑大气污染联防联控和精准控污治污。
　　1.3 开展民生重点领域监测
　　坚持“监测为民”，从保障人民群众生态环境权益出发，以农村环境、饮用水源、“菜篮子”和“米袋子”基地为重点，关注民生重点领域环境质量状况及变化情况，增强人民群众对于生态环境监测认同感与获得感。
　　1.3.1 开展饮用水及农村环境质量监测
　　对全国337个地级及以上城市集中式地表水饮用水水源地、2 856个县的集中式饮用水水源地及重点乡镇集中式及农村“万人千吨”饮用水水源地开展水质监测，县级以上集中式地表水饮用水水源地监测率达到97.8%，自动监测率达到20.0%，29个省(自治区、直辖市)开展了农村“万人千吨”饮用水水源地水质监测，保障城乡居民饮用水安全[5]。对417个必测和选测村庄开展农村环境空气、地表水、饮用水源和土壤等质量状况监测，重点开展6 666公顷及以上农田灌区和日处理20t及以上的农村生活污水处理设施出水水质监测。
　　1.3.2 支撑履约成效评估和国际合作
　　为履行斯德哥尔摩公约义务，2015-2019年对青海湖、武夷山、长岛、长白山、神农架、清源、拉萨、六安、承德、武隆和丽江等11个背景点，重庆、武汉、南京和唐山等4个城市点，阳朔、日照和六安等3个农村点每年进行1~2次持久性有机污染物(POPs)监测；对其他6个背景点、2个近岸海域和2个湖泊等水体中全氟辛烷磺酸及其盐类进行了一轮观测。大气汞监测多以研究形式在科研机构和高校开展，主要依靠国家自然科学基金委员会、中国科学院、生态环境部和国际合作项目资助，先后在国内30余个地区开展了长期或短期研究。定期开展中俄跨界水体水质联合监测和中哈跨界河流水质联合监测，成为跨国界河流联合监测的典范，有力促进国家间的环保合作；参加中日韩沙尘暴技术交流，增进了三国在沙尘暴监测预警与空气污染评估等技术领域的交流与合作；开展东亚酸沉降监测，为减少和防治酸沉降危害提供决策依据，推动各国在酸沉降问题上的合作。
　　1.4 积极拓展生态监测业务
　　依托卫星及无人机遥感监测、地面生态定位观测，建成多尺度、多类型、多手段、多单元天地一体化生态质量监测业务体系，实现全国、区域、省域、县域生态环境状况及变化趋势的系统评价以及动态监控[6]。
　　1.4.1 大幅提升卫星遥感业务化能力
　　“十三五”期间，成功发射高分五号及环境二号卫星，实现2~3d覆盖一次全国的环境遥感监测能力。通过星载数据开展全国土地利用分布情况调查，构建监测植被覆盖度数据库和主要生态类型变化数据库[4]。利用国内外中高分辨率多源卫星遥感影像获取我国陆地范围林地、草地、水域、耕地、建设用地、未利用土地等六大类26小类生态类型数据，积累我国长时间序列遥感影像数据库。国家具备9套环境遥感监测无人机系统，开展生态状况核查与调查监测。部分省市不断提高生态环境遥感监测能力，18个省市具备省级无人机遥感监测能力，在突发环境事件响应、重点区域污染源排查中发挥了积极作用。
　　1.4.2 初步建成覆盖典型生态系统的生态地面定位观测网
　　国家层面，生态地面监测工作已覆盖16个省份，涉及三江源、沽源、呼伦贝尔等27个区域，建成森林、草原、农田、城市、荒漠、河流、湖库、近岸海域(红树林)等其他各类生态质量监测站63个，其中森林、湿地、草地及荒漠、城市系统生态监测点分别为5、6、5、1个；地方层面，有21个省布设了生态质量地面监测点位，共计79个，为我国生态地面定位观测工作奠定坚实基础。
　　1.4.3 开展国家重点生态功能区县域生态质量监测
　　为配合中央财政落实生态转移支付，在全国开展国家重点生态功能区县域监测，覆盖817个国家重点生态功能区转移支付县域，涉及生态功能类型包括防风固沙类型82个、水土保持类型195个、水源涵养类型357个、生物多样性维护类型183个。建立由生态功能、生态结构、生态胁迫、环境质量、污染负荷为框架的定量评价考核指标体系，为科学评价国家财政转移支付资金使用效益提供重要依据，惠及人口约1.2亿，累计转移支付资金超过4400亿元，服务生态保护、修复。
　　1.4.4 建设生物多样性观测网络
　　截至目前，初步形成具有国际影响力的全国生物多样性观测网络，以全国重点生态功能保护区、生物多样性保护优先区域和国家级自然保护区等区域为重点，建立749个监测样区，设置11887个(条)样点(线)，覆盖森林、草地、荒漠、湿地、农田和城市等代表性生态系统，布设400个覆盖7个省份的水生生物监测点位，以水生生物、鸟类、哺乳动物、两栖动物和蝴蝶为代表，开展生物多样性、生物残留、生物生长观察等多项观测。
　　1.5 支撑生态环境监管与执法
　　建立基本满足污染源监管要求的监测技术体系，加强重点排污企业执法(监督性)监测，建设全国污染源监测数据管理与信息公开系统，支撑生态环境监管。
　　1.5.1 规范排污单位自行监测
　　建立重点排污单位污染源监测数据管理系统，2.3万家重点排污单位与国家平台联网，地方生态环境部门依法将排污单位自行监测情况纳入日常监管及执法检查范围，推动重点排污单位落实污染源自行监测及信息公开主体责任。我国排污单位污染源自行监测大部分实现了以自动监测形式开展，且全面实现信息公开，重点排污单位监测信息直传国家平台，并定期组织开展重点行业自行监测质量专项检查及抽测，2019年对11760家排污单位自行监测情况进行了联网检查，对540家排污单位开展了现场检查。而发达国家企业自行监测仍普遍以手工监测为主。
　　1.5.2 强化环境执法监测
　　《排污许可管理办法(试行)》印发后，固定源环境管理正式进入排污许可制“一证式”管理模式，污染源监测实现数据应用范围新突破，尤其是执法(监督性)监测数据成为排污单位环境保护税征收的法定依据。2019年，全国各级生态环境行政主管部门共对12671家重点废气排污单位开展执法(监督性)监测，抽测率83.5%；对18136家重点废水排污单位开展执法(监督性)监测，抽测率93%。目前全国范围内的30个省(区、市)及新疆生产建设兵团均已建立了污染源监测信息公开平台，将重点排污单位污染源监测信息及时公开。
　　1.5.3 开展移动源监测
　　北京、上海等25个省市探索建设了路边空气监测站，上海、深圳、天津等地开展港口大气污染排放监测试点，其中北京市、上海市分别建成6个路边空气监测站。国-省-市三级机动车遥感监测平台正在陆续建设，其中省级平台除山西、陕西外的其他省份均已建成，市区级平台已建成93个，平台共接收处理1 700多万条数据，有效支撑了机动车环境监管。基本建成国-省-市三级联网的机动车定期排放检验机构监控平台，目前监控机动车排放检验机构5 475家(占全国6 140家的89.2%)，已接收31个省份6 184个检验机构的9 679万条检验记录。
　　2 形势与不足
　　当前，我国生态环境监测网络建设取得历史性成就。2018年机构改革后赋予生态环境部统一生态环境监测评估职责，生态环境领域职能与任务逐步拓展；十九届五中全会提出深入打好污染防治攻坚战、推动绿色发展等新的任务与要求，生态环境监测作为生态文明建设和生态环境保护的重要基础支撑面临新的机遇与挑战。
　　2.1 形势与需求
　　2.1.1 应对气候变化向实现碳达峰、碳中和转变的新任务
　　面向碳达峰目标和碳中和愿景，应对气候变化将与环境治理、生态保护修复协同推进，积极降低碳排放强度，控制温室气体排放。为适应气候变化工作新格局，亟需开展气候变化风险监测评估，加强全球气候变暖对我国承受力脆弱地区影响的观测，增强气候变化应对能力。
　　2.1.2 大气污染协同治理向纵深发展的新挑战
　　面对2035年美丽中国目标，大气污染防治将围绕京津冀及周边地区、汾渭平原、长三角地区、成渝地区、粤港澳大湾区等重点区域以及PM2.5与O3等重点污染物，深入推进区域大气污染协同治理及多污染物协同控制[7]。而生态环境监测在颗粒物组分与VOCs协同监测、重点区域特征污染物监测、传输通量监测等方面面临更大的挑战。
　　2.1.3 水环境治理 “三水”统筹的新形势
　　“十四五”时期，水污染防治将坚持“水环境、水资源、水生态”三水统筹理念，生态扩容与污染减排两手发力，稳步提升水生态环境[8]。这就要求地表水监测从环境质量监测向水生态环境监测转变，亟需构建水生态环境监测体系，开展水生生物监测、生态流量及污染通量监测，为稳步提升水生态环境提供技术支撑。
　　2.1.4 生态监管不断强化带来的新需求
　　随着生态文明体制改革的不断深化，新一轮党和国家机构改革赋予生态环境部生态资源监管者的职责与定位，围绕“山水林田湖草”系统整体观，强化重要生态系统保护修复、生物多样性保护与生物安全管理、生态保护全过程统一监管[6]。这对生态质量监测体系提出了迫切需求，亟需建立与改革背景下生态监管职能相适应的生态质量监测网络和评价监管体系，为维护生态安全提供技术支撑。
　　2.1.5 环境监测监控一体化发展的新要求
　　当前仍处于污染防治“三期叠加”的重要阶段，面临的环境问题更加复杂多元，环境管理对环境监测监控一体化的精准支撑需求愈发强烈。为努力做到说清环境问题的污染来源和成因、各类污染源的排放情况、环境变化与产业结构、治理水平的相互关系、环境变化与资源能耗的相互影响，亟待加强生态环境质量与污染源关联分析能力、丰富监测服务产品，为精准治污、精准管控、精准执法提供有力技术支撑[9-10]。
　　2.2 存在问题
　　2.2.1 生态环境监测精细化支撑不足
　　随着污染防治向精准、科学、依法深入发展，生态环境监测能力难以满足精细化支撑要求。颗粒物组分与光化学监测站点较少，污染物来源与成因分析基础薄弱。水生态监测难以满足环境管理需求。健康风险评估体系尚处于探索阶段，难以满足人民群众对健康环境的迫切需求[11]。水质、噪声等领域监测自动化水平有待提升。遥感、微型传感器、智能实验室等新一代感知技术及人工智能、5G通信、大数据等新一代信息技术尚未在监测领域广泛应用。生态环境监测大数据平台建设和污染溯源、来源解析等监测数据深度挖掘水平有待提升。
　　2.2.2 生态质量监测存在短板
　　生态环境监测与自然资源监测权责边界模糊，生态资源所有权和监管权行使操作方式没有达成共识，生态质量监测网络统一规划机制尚未建立，网络监测范围和要素覆盖不全，监测与监管结合不紧密，缺乏生态质量监测数据的融合分析和综合评估。统一完善的生态质量监测技术体系尚未形成，监测指标、监测手段仍需丰富。全国生态质量监测能力严重不足，各级生态环境监测(中心)站能够独立开展生态质量监测工作的较少，尤其大多数中西部省份均不具备监测能力。
　　2.2.3 污染源监测体系尚需完善
　　排污单位规范自行监测意识需继续深化，自行监测监管有待加强，部分企业通过“不正常运行”污染源自动监测设施的行为“打擦边球”，在影响监测数据质量的同时，逃避刑事和行政处罚。由于排污单位自行监测数据的法律地位和证明作用尚未明确，直接导致多起企业“超排案”环境部门败诉。基层执法监测能力尚不能满足改革要求，农业面源及移动源监测亟待加强，环境监测监控一体化有待进一步推进。
　　3 建议
　　围绕“山水林田湖草生命共同体”理念，推动监测领域向生态与全球拓展；监测指标向环境健康和成因机理解析拓展；监测手段向天地一体、自动智能、科学精细、集成联动的方向发展，构建完善多元融合、高效获取的现代生态环境感知监测网络，实现监测先行、监测灵敏、监测准确。
　　3.1 加强生态环境监测网络建设
　　推动传统环境监测向生态环境监测发展。围绕陆海统筹、水岸联动、水土联通，强化地下水、海洋等环境监测及入河排污口、农业面源监测；围绕“三水统筹”“碳达峰碳中和”，开展水生态、温室气体监测试点，推动水生态环境系统提升、温室气体和污染物协同控制，建立融合高精度、全方位、短周期卫星遥感监测和多类型、多层次、多指标地面调查监测的生态质量监测网络，构建现代生态环境智慧监测网络。推动监测“规模化”向“高质量”跨越。围绕PM2.5与O3协同控制、污染成因和变化趋势分析，监测指标向通量、组分、形态、前体物拓展，如大气方面开展颗粒物组分、光化学评估、交通监控等监测，监测点位布设从均质化、规模化扩张向差异化、综合化布局转变，减少部分长期稳定达标的监测点位或监测指标，推动生态环境监测网络向精细化、多元化、智能化发展。
　　3.2 探索生态环境监测多手段融合应用模式
　　推动生态环境监测多手段融合应用，推动实现多学科多技术融合、天空地一体化立体监测。以污染较重城市和污染传输通道为重点，开展大尺度PM2.5、O3、NO2、HCHO、CO等污染物水平分布和垂直浓度观测、移动监测、传感器或单指标监测，扩大全国超级站联盟，加强区域大气复合污染机理研究，为区域联防联控提供技术支撑。建立卫星遥感监测锁定高值区、走航雷达监测识别特征组分、地面监测精确定量的VOCs溯源监测模式。在重点污染河段率先开展入河排污口水质水量实时监测和上下游走航巡测，推动水污染溯源和“水岸联动”监测预警研究。重点流域、主要水系及重要水体开展水生生物环境DNA监测试点，推进新技术新手段应用。
　　3.3 强化生态环境监测数据智慧应用
　　利用区块链、物联网等信息技术，建设升级环境质量预测预警、污染溯源追因、环境容量分析及综合应用等模型或系统，加强生态环境质量、污染源监测监控数据信息关联分析和综合研判，实现监测、评估、监督、预警一体推进。建设生态环境全景决策系统，实现生态环境监测数据分析成果“一张图”可视化应用。切实践行“监测为民、为民监测”要求，搭建亲民、便民、惠民的生态环境信息可视化展示窗口，广泛拓展群众关心的、与生活息息相关的监测信息，运用人工智能、人机交互、虚拟现实、可视化等技术，丰富创新可视化的展示模式，为社会公众提供更加人性化、更加友好的监测信息产品。
　　4 结语
　　“十三五”时期，我国生态环境监测网络建设取得了历史性成就。对照党和国家机构改革的新形势，尤其是党的十九届五中全会提出的新阶段、新理念、新格局、新征程及深入打好污染防治攻坚战的新任务、新要求，生态环境监测面临的形势与挑战发生了历史性变革。“十四五”生态环境监测应坚持以监测先行、监测灵敏、监测准确为导向，建设高效感知、深度挖掘的生态环境智慧监测体系，加快实现生态环境监测现代化，为生态文明及美丽中国建设提供有力技术支撑。

　　原标题：观点 | 我国生态环境监测网络建设成效与展望