一、前言

中國(guó)共產(chǎn)黨第十九次全國(guó)代表大會(huì)明確提出：加快生態(tài)文明體制建設(shè)，建設(shè)美麗中國(guó)。2016年3月，環(huán)境保護(hù)部印發(fā)了《生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)總體方案》。環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)工作的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和分析，以定性或定量的數(shù)據(jù)，描述環(huán)境質(zhì)量。隨著社會(huì)公眾對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求越來(lái)越高，環(huán)境質(zhì)量的數(shù)據(jù)從原來(lái)的“單一數(shù)據(jù)”向“環(huán)境全要素?cái)?shù)據(jù)”方向轉(zhuǎn)變，監(jiān)測(cè)范圍也從一個(gè)監(jiān)測(cè)站，發(fā)展到一個(gè)城市、一個(gè)區(qū)域乃至全國(guó)。這就使智慧環(huán)保在環(huán)境多元感知領(lǐng)域有了廣闊的發(fā)展空間。環(huán)境信息多元感知能力的提升迫在眉睫，環(huán)境要素瞬息變化，監(jiān)測(cè)任務(wù)日益繁重，不論是對(duì)監(jiān)測(cè)的精度還是監(jiān)測(cè)要素的種類(lèi)，都提出了更高的要求。我國(guó)已有的自動(dòng)監(jiān)測(cè)站主要用于監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境和水環(huán)境的常規(guī)指標(biāo)，監(jiān)測(cè)的范圍和監(jiān)測(cè)的指標(biāo)都有待增加。我國(guó)需要加強(qiáng)具有業(yè)務(wù)化運(yùn)行能力的服務(wù)平臺(tái)研發(fā)，水環(huán)境和大氣環(huán)境等自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)一步完善。

二、國(guó)內(nèi)外生態(tài)環(huán)境多元感知技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀

（一）國(guó)外生態(tài)環(huán)境多元感知技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀

西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了比較完整的監(jiān)測(cè)技術(shù)體系，在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)信息的傳輸、處理、共享、保存、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、模型化、平臺(tái)化已經(jīng)基本完成，一方面為全社會(huì)提供了基礎(chǔ)環(huán)境信息；另一方面，由于始終重視提高數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用潛力（通過(guò)開(kāi)發(fā)不同類(lèi)型的模型）和基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)展環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)（技術(shù)方法和指標(biāo)體系），這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在環(huán)境管理中充分發(fā)揮了作用。這種環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)體系不僅提高了管理部門(mén)的科學(xué)決策能力，使環(huán)境治理的投入有可能獲得最好的效益，也為國(guó)家或地區(qū)政府科學(xué)評(píng)估因制定或修改環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)所要付出的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。

1.區(qū)域環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)方法為環(huán)境管理奠定了技術(shù)基礎(chǔ)

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過(guò)幾十年的努力，建立起了針對(duì)不同大氣環(huán)境問(wèn)題的區(qū)域、國(guó)家乃至大洲尺度的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。美國(guó)的環(huán)境空氣污染監(jiān)測(cè)工作是由聯(lián)邦政府級(jí)的環(huán)境保護(hù)局（1970年成立）負(fù)責(zé)，全國(guó)有近萬(wàn)個(gè)監(jiān)測(cè)站。在紐約、芝加哥、洛杉磯和圣路易斯等城市已建立了比較精細(xì)的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)遙測(cè)網(wǎng)。美國(guó)在20世紀(jì)80年代就發(fā)射了太陽(yáng)同步軌道的極軌業(yè)務(wù)環(huán)境衛(wèi)星（POES）和地球同步軌道的靜止業(yè)務(wù)環(huán)境衛(wèi)星（GOES），用于提供全球天氣和環(huán)境狀況的定量數(shù)據(jù)。加拿大在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)方面同樣投入了大量資金，尤其是對(duì)所有污染源進(jìn)行定期監(jiān)察，監(jiān)察的頻率因污染風(fēng)險(xiǎn)、污染源規(guī)模和污染物毒性的大小而不同，獲取的信息通過(guò)空氣質(zhì)量電子公告向公眾發(fā)布。日本的47個(gè)都道府縣都建立了自動(dòng)化環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)局，并建設(shè)了兩類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)：目標(biāo)監(jiān)測(cè)網(wǎng)和區(qū)域監(jiān)測(cè)網(wǎng)，目標(biāo)監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)已知污染源，區(qū)域監(jiān)測(cè)網(wǎng)則監(jiān)測(cè)某一區(qū)域周?chē)拇髿赓|(zhì)量。

2.高新技術(shù)應(yīng)用為區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)手段

從20世紀(jì)中葉開(kāi)始，全球范圍內(nèi)的環(huán)境科學(xué)研究取得了迅速發(fā)展，國(guó)際上大型研究計(jì)劃都是把監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立放在首位，并積極發(fā)展新型的探測(cè)技術(shù)。近年來(lái)，傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)更是增添了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可行性和穩(wěn)定性。一個(gè)完整的大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)備、模型和相關(guān)研究。目前國(guó)際上觀測(cè)大氣成分的網(wǎng)絡(luò)主要有：①歐洲氣溶膠雷達(dá)觀測(cè)網(wǎng)（EARLINET)：從2000年開(kāi)始由歐盟委員會(huì)資助建立，由28個(gè)座落在15個(gè)歐洲國(guó)家的地面遙感站組成；②亞洲沙塵暴觀測(cè)網(wǎng)（AD-Net)：2001年開(kāi)始組建，主要目的是獲取通過(guò)在亞洲各地建立的Lidar站點(diǎn)，監(jiān)測(cè)沙塵暴的3D或4D傳輸路徑；③BREDOM地基DOAS觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)：由德國(guó)Bremen大學(xué)1991年開(kāi)始組建BREDOM網(wǎng)絡(luò)，主要用于衛(wèi)星大氣成分產(chǎn)品數(shù)據(jù)的校驗(yàn)；④美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）的國(guó)際NDACC（

NetworkfortheDetectionofAtmosphericCompositionChange）大氣成分變化探測(cè)網(wǎng)絡(luò)：由70多個(gè)高質(zhì)量的地面觀測(cè)站組成，研究平流層和對(duì)流層的物理化學(xué)過(guò)程，評(píng)估大氣成分變化對(duì)全球氣候的影響；⑤微脈沖激光雷達(dá)觀測(cè)網(wǎng)（MPLNET)：美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）為了實(shí)施“地球觀測(cè)系統(tǒng)”計(jì)劃而建立的地基微脈沖雷達(dá)觀測(cè)網(wǎng)。

3.遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用推動(dòng)了環(huán)境質(zhì)量綜合立體監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展

環(huán)境遙測(cè)技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)環(huán)境研究方法，并提供了一個(gè)全新的研究角度，克服了傳統(tǒng)環(huán)境研究中的諸多局限性。國(guó)外在建立完備的地面監(jiān)測(cè)技術(shù)體系的同時(shí)，十分注重機(jī)載和衛(wèi)星平臺(tái)上的遙感在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，各國(guó)在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面都紛紛出臺(tái)相關(guān)計(jì)劃。歐洲太空局在2002年搭載ESAEnvisat衛(wèi)星SCIAMACHY大氣探測(cè)掃描差分吸收光譜系統(tǒng)，能夠以臨邊、天底和掩星三種幾何模式，測(cè)量氣壓、溫度、氣溶膠和云的總量與分布，并測(cè)量出大氣中O3、BrO、SO2、CH4、NO2、CO、CO2等十幾種氣體成分。環(huán)境管理更加依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)化的長(zhǎng)期連續(xù)環(huán)境監(jiān)測(cè)資料的積累和分析。從1960年美國(guó)發(fā)射TIROS氣象衛(wèi)星以來(lái)，衛(wèi)星遙感技術(shù)已在全世界得到廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍已遍及氣象、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)保、礦產(chǎn)、城市規(guī)劃等各個(gè)領(lǐng)域?？偟目磥?lái)，目前國(guó)際上星載的環(huán)境監(jiān)測(cè)類(lèi)的傳感器種類(lèi)越來(lái)越多，包括針對(duì)特定環(huán)境對(duì)象（如大氣污染、臭氧等）的傳感器，如合成孔徑雷達(dá)、高光譜成像儀等，已在大氣、水、海洋等環(huán)境監(jiān)測(cè)中進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段[1]。

4.環(huán)境變化研究推動(dòng)了全球/區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)體系的發(fā)展

自從1959年開(kāi)始觀測(cè)大氣中的CO2變化以來(lái)，為了確認(rèn)和預(yù)測(cè)各種主要溫室氣體的變化趨勢(shì)，世界各國(guó)相繼開(kāi)展了大氣中溫室氣體濃度的觀測(cè)與研究，并且在全球范圍內(nèi)建立了氣態(tài)污染物通量觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。近年來(lái)，一系列國(guó)際合作（IGBP、WCRP、IHDP、GCTE和LUCC等）的研究中都包含了陸地生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期觀測(cè)計(jì)劃。環(huán)境科技研究已進(jìn)入以地球生態(tài)系統(tǒng)為對(duì)象的綜合集成研究階段，整體觀、系統(tǒng)觀和可持續(xù)發(fā)展觀的引導(dǎo)，通過(guò)學(xué)科間的交叉、滲透和綜合集成，為解決環(huán)境的復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題提供了途徑。

（二）國(guó)內(nèi)生態(tài)環(huán)境多元感知技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀

目前，我國(guó)正處于與西方發(fā)達(dá)國(guó)家完全不同的發(fā)展階段，迅速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和城市化進(jìn)程，使區(qū)域整體環(huán)境質(zhì)量下降?，F(xiàn)在的環(huán)境污染形勢(shì)已經(jīng)呈現(xiàn)出多污染物復(fù)雜作用、多類(lèi)型排放、多過(guò)程耦合關(guān)聯(lián)的復(fù)雜污染體系。因此現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測(cè)體系難以應(yīng)對(duì)區(qū)域化復(fù)合型污染，滯后的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)制約環(huán)境保護(hù)水平的提高。

1.自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)管能力顯著提高

國(guó)務(wù)院于2005年12月發(fā)布的《關(guān)于落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定》明確提出要構(gòu)建先進(jìn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，為此，要切實(shí)提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的技術(shù)支持能力，集中力量加強(qiáng)先進(jìn)環(huán)境監(jiān)測(cè)體系的建設(shè)，建立全面高效的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)，包括從傳統(tǒng)常規(guī)監(jiān)測(cè)擴(kuò)展到污染全過(guò)程監(jiān)測(cè)、從基于城市環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)擴(kuò)展到固定污染源和移動(dòng)污染源的監(jiān)測(cè)，從而對(duì)我國(guó)環(huán)境污染進(jìn)行全面和系統(tǒng)的監(jiān)控，并做到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、傳輸及時(shí)、方法科學(xué)、代表性強(qiáng)。目前，我國(guó)基本形成了覆蓋主要典型區(qū)域的國(guó)家區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)，全國(guó)338個(gè)地級(jí)及以上城市全部具備大氣細(xì)顆粒物六項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)能力，區(qū)域空氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)覆蓋31個(gè)省市區(qū)，15個(gè)空氣背景監(jiān)測(cè)網(wǎng)，440個(gè)酸沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)構(gòu)建的酸沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)，沙塵天氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)也已經(jīng)覆蓋北方14個(gè)省區(qū)，自動(dòng)數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率越來(lái)越高，有效性不斷增強(qiáng)，新興監(jiān)測(cè)手段如視頻監(jiān)控、遙感監(jiān)測(cè)等，不斷得到應(yīng)用。在地表水監(jiān)測(cè)方面，全國(guó)建設(shè)完成了一個(gè)地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，由2703個(gè)地表水國(guó)控?cái)嗝姹O(jiān)測(cè)點(diǎn)組成，地表水的監(jiān)測(cè)水平得到了大幅提高。同時(shí)，建設(shè)了3.5萬(wàn)個(gè)土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，向土壤自動(dòng)監(jiān)測(cè)及土壤大數(shù)據(jù)收集邁進(jìn)了一大步，為開(kāi)展土壤污染防治與監(jiān)管工作奠定了重要基礎(chǔ)。

2.高新技術(shù)手段趕超國(guó)際領(lǐng)先水平

在監(jiān)測(cè)儀器發(fā)展方面，國(guó)內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)與儀器正逐漸向自動(dòng)化、適用化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；技術(shù)指標(biāo)向著更高精度、更多成分、更大尺度方向發(fā)展；監(jiān)測(cè)規(guī)模正在向區(qū)域性、綜合性的立體監(jiān)測(cè)方向發(fā)展。由地表地面監(jiān)測(cè)向“天地一體化”監(jiān)測(cè)發(fā)展；由物理光學(xué)儀表向多技術(shù)綜合應(yīng)用的高技術(shù)先進(jìn)儀器發(fā)展。在監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展方面，我國(guó)已對(duì)環(huán)境噪聲、工業(yè)污染源、環(huán)境空氣、地表水、土壤、生物、生態(tài)、固體廢物等環(huán)境要素進(jìn)行了監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，初步建立了科學(xué)的監(jiān)測(cè)技術(shù)體系。但與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距，被列入優(yōu)先污染物的一些指標(biāo)還缺乏監(jiān)測(cè)手段，如針對(duì)國(guó)家近期及中長(zhǎng)期環(huán)境質(zhì)量改善、污染物減排控制、環(huán)境變化對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)和儀器的重大需求等。在大氣灰霾自動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中科院安光所）研制的PM2.5質(zhì)量濃度自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、大氣細(xì)粒子和臭氧時(shí)空探測(cè)激光雷達(dá)系統(tǒng)工程化樣機(jī)，部分技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平[2]。2014年我國(guó)初步實(shí)現(xiàn)N2O5自由基的測(cè)量。2014年，中國(guó)香港理工大學(xué)聯(lián)合山東大學(xué)采用TD-CIMS裝置對(duì)香港城市區(qū)域大氣中的NO3和N2O5總量進(jìn)行外場(chǎng)測(cè)量等。圖1是大氣細(xì)顆粒物在線(xiàn)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)圖，多技術(shù)綜合應(yīng)用為PM2.5的監(jiān)測(cè)和成因研究提供了更有效的數(shù)據(jù)。

圖 1 大氣細(xì)顆粒物在線(xiàn)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)圖

3.綜合立體監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷提高

20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)的衛(wèi)星及傳感器研制水平得到了迅速發(fā)展。2008年，我國(guó)首次發(fā)射了用于環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)的HJ-1A和HJ-1B兩顆衛(wèi)星，攜帶了寬覆蓋多波段CCD相機(jī)、高光譜相機(jī)和紅外相機(jī)。2008年發(fā)射的風(fēng)云3號(hào)FY-3A衛(wèi)星，攜帶了紫外臭氧垂直探測(cè)儀和紫外臭氧總量探測(cè)儀。另外，將傳感器搭載在飛機(jī)、無(wú)人機(jī)、飛艇等的航空遙感平臺(tái)，相比衛(wèi)星、地面遙感平臺(tái)，可以根據(jù)需求不同而更換傳感器，又可以兼顧快速、大面的優(yōu)勢(shì)，并可以更加靈活地進(jìn)入人力難以進(jìn)入的區(qū)域開(kāi)展遙感數(shù)據(jù)獲取工作?！疤炜盏亍币惑w化大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，衛(wèi)星、飛機(jī)、地面站點(diǎn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，對(duì)大氣污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)有助于更加立體的對(duì)大氣污染的分布情況進(jìn)行了解，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化綜合監(jiān)測(cè)[3]。中科院安光所研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)載大氣和水環(huán)境污染時(shí)空分布遙測(cè)以及原位快速監(jiān)測(cè)機(jī)載系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域大氣環(huán)境多參數(shù)（如NO2、SO2、CO2和氣溶膠）的高時(shí)空分辨率監(jiān)測(cè)，以及對(duì)水體浮游植物濃度分布的快速遙測(cè)，并在我國(guó)典型區(qū)域開(kāi)展應(yīng)用示范。中科院安光所自主研發(fā)的大氣環(huán)境綜合立體感知系統(tǒng)（探測(cè)SO2、NO2和O3的被動(dòng)差分吸收光譜儀和探測(cè)CO2的傅立葉探測(cè)系統(tǒng)），結(jié)合網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)優(yōu)化選取、高效安全的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，準(zhǔn)業(yè)務(wù)化提供SO2、NO2和O3柱濃度，與污染傳輸模型相結(jié)合研究區(qū)域污染分布及擴(kuò)散情況，開(kāi)展中國(guó)空氣污染時(shí)空分布感知研究網(wǎng)絡(luò)示范[4]。

三、生態(tài)環(huán)境多元感知技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

目前我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)與儀器行業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，但還存在以下問(wèn)題：環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度提高，但部分核心器件仍受制于人；盡管自動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備取得了重要突破，但高精端分析儀器仍由國(guó)外“一統(tǒng)天下”；相比于大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)展迅速，水環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)展速度仍然緩慢，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備尚未起步。主要國(guó)產(chǎn)氣、水、土環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備自動(dòng)化程度相對(duì)國(guó)外還處于較低水平，不能適應(yīng)我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)發(fā)展的需要，主要設(shè)備仍然依賴(lài)進(jìn)口。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）自動(dòng)化、智能化高端監(jiān)測(cè)技術(shù)裝備研發(fā)能力不足

目前，我國(guó)使用的監(jiān)測(cè)裝備多數(shù)依賴(lài)進(jìn)口,尤其是智能化、自動(dòng)化的高端設(shè)備。大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備大部分依賴(lài)進(jìn)口，主要包括監(jiān)測(cè)O3、細(xì)顆粒物、溫室氣體等的高精度測(cè)量?jī)x器；在水自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備中，主要是藻類(lèi)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、微生物和有機(jī)物等自動(dòng)監(jiān)測(cè)類(lèi)設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口；實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的研發(fā)也處于剛剛起步階段，比如電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICP）、液相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用儀（LC-MS）、氣相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）等；在應(yīng)急監(jiān)測(cè)設(shè)備中，便攜式氣相色譜儀、便攜式GC-MS等多數(shù)使用國(guó)外產(chǎn)品，僅有個(gè)別國(guó)內(nèi)公司開(kāi)始研制便攜式GC-MS。而且，與進(jìn)口設(shè)備相比，國(guó)產(chǎn)儀器在精度、準(zhǔn)確度方面仍然存在差距。此外，我國(guó)環(huán)境常規(guī)污染物監(jiān)測(cè)模式不完善、監(jiān)測(cè)體系不夠健全、痕量污染物監(jiān)測(cè)裝備科技水平不高、生物監(jiān)測(cè)裝備欠缺，這些問(wèn)題都嚴(yán)重制約了國(guó)內(nèi)環(huán)境多元感知能力的發(fā)展。因此要增加高技術(shù)監(jiān)測(cè)儀器的研發(fā)投入，推動(dòng)成套裝備技術(shù)突破及儀器的研制和產(chǎn)業(yè)化，努力解決制約監(jiān)測(cè)發(fā)展的設(shè)備問(wèn)題。

（二）多元污染物監(jiān)測(cè)的高新技術(shù)研究缺乏

我國(guó)的環(huán)境污染日益復(fù)雜，多元污染物不斷出現(xiàn)。同時(shí)，隨著突發(fā)污染事故的頻發(fā)，我國(guó)在針對(duì)此類(lèi)污染物的常規(guī)監(jiān)測(cè)設(shè)備以及設(shè)備的耐用性和穩(wěn)定性方面存在不足，針對(duì)特殊污染物的安全無(wú)接觸、快速檢測(cè)等方面的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用依然存在較大缺陷。我國(guó)現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)體系不能匹配裝備發(fā)展、監(jiān)測(cè)技術(shù)和監(jiān)測(cè)隊(duì)伍技術(shù)水平的發(fā)展速度。技術(shù)規(guī)范、監(jiān)測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)的更新速度不能滿(mǎn)足應(yīng)對(duì)新型污染物、應(yīng)急監(jiān)測(cè)和生物毒性、生物監(jiān)測(cè)等的技術(shù)發(fā)展需求。需要進(jìn)一步加大對(duì)新型多元污染問(wèn)題監(jiān)測(cè)技術(shù)體系的研究，建立科學(xué)的技術(shù)規(guī)范、監(jiān)測(cè)技術(shù)路線(xiàn)，不斷滿(mǎn)足環(huán)境管理的技術(shù)需求。

（三）“天空地”立體監(jiān)測(cè)技術(shù)亟需加強(qiáng)

環(huán)境立體監(jiān)測(cè)技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中得到了較廣泛的應(yīng)用，在大氣污染物區(qū)域分布、時(shí)空變化、多元感知等方面已經(jīng)發(fā)揮出不可替代的優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段獲取數(shù)據(jù)不具代表性，監(jiān)測(cè)時(shí)間過(guò)短，方法單一。需加強(qiáng)大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備開(kāi)發(fā)，構(gòu)建并完善以常規(guī)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，機(jī)載與星載遙感監(jiān)測(cè)相結(jié)合的“天空地”一體化環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，利用地基、車(chē)載、機(jī)載及星載平臺(tái)等多元感知體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣痕量氣體、氣溶膠、溫室氣體、大氣風(fēng)場(chǎng)、水汽、溫度等大氣多種成分和大氣參數(shù)的多尺度、多時(shí)相、多數(shù)據(jù)源的快速和實(shí)時(shí)探測(cè)。

（四）不斷推進(jìn)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)集成化和信息化建設(shè)

雖然我國(guó)已經(jīng)建立了一些大氣環(huán)境和水環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，并已初具規(guī)模，例如，已建立起約600套空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，覆蓋重點(diǎn)環(huán)保城市，150個(gè)地表水自動(dòng)監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)覆蓋我國(guó)十大流域等，但其站點(diǎn)部署、覆蓋面積和管理規(guī)范尚不完善，不能更好地適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境監(jiān)管的需要。亟需在數(shù)據(jù)交換與共享、業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用、信息化跨界融合方面進(jìn)一步加強(qiáng)，通過(guò)多元感知技術(shù)的研究，提高環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)裝備信息化和集成化水平，滿(mǎn)足環(huán)境質(zhì)量監(jiān)管需要，提供更全面、更準(zhǔn)確、更詳實(shí)的數(shù)據(jù)。

四、生態(tài)環(huán)境多元感知技術(shù)研究及平臺(tái)建設(shè)

（一）“互聯(lián)網(wǎng)+”大氣環(huán)境多元感知體系發(fā)展戰(zhàn)略研究

黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)感知技術(shù)研究及發(fā)展，多次召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議研究部署相關(guān)大氣環(huán)境的防治工作。多年來(lái)，科學(xué)技術(shù)部加強(qiáng)科研統(tǒng)籌、加大經(jīng)費(fèi)投入、加強(qiáng)科普宣傳、支撐區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控，取得了一大批成果，有力推動(dòng)了我國(guó)大氣環(huán)境多元感知技術(shù)的發(fā)展?！笆濉逼陂g，將環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展工作擺在科技創(chuàng)新總體布局中更加重要的位置，作為《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》《“十三五”國(guó)家社會(huì)發(fā)展科技創(chuàng)新規(guī)劃》《“十三五”環(huán)境領(lǐng)域科技創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》等相關(guān)規(guī)劃的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行部署。完善“互聯(lián)網(wǎng)+”大氣環(huán)境多元感知體系，準(zhǔn)確、及時(shí)、全面地獲取大氣環(huán)境信息，客觀反映大氣環(huán)境質(zhì)量及變化趨勢(shì)，準(zhǔn)確預(yù)警各類(lèi)潛在的環(huán)境問(wèn)題，及時(shí)響應(yīng)突發(fā)環(huán)境事件，及時(shí)跟蹤污染源變化情況，奠定大氣環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)，成為“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧環(huán)保的重要支撐。

1.提高國(guó)產(chǎn)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備質(zhì)量，準(zhǔn)確感知空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

由于我國(guó)環(huán)境污染嚴(yán)重，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)較晚，我國(guó)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的進(jìn)度更應(yīng)該快馬加鞭，縮短周期。因此，我國(guó)在完成計(jì)劃的1400余個(gè)PM2.5監(jiān)測(cè)國(guó)控站點(diǎn)的建設(shè)外，未來(lái)應(yīng)該部署更多的省控、市控及縣控監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建設(shè)更廣泛的區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)，包括工業(yè)區(qū)監(jiān)測(cè)、農(nóng)村背景站、大氣背景監(jiān)測(cè)網(wǎng)、道路周邊監(jiān)測(cè)網(wǎng)等，同時(shí)帶來(lái)環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)行業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，這些設(shè)備的需求量大、重要性高，應(yīng)作為首要任務(wù)來(lái)完成[5,6]。

2.發(fā)展大氣氧化性、大氣新粒子監(jiān)測(cè)、面向超低排放的污染源在線(xiàn)監(jiān)測(cè)等高端技術(shù)設(shè)備，為環(huán)境科學(xué)研究提供可靠技術(shù)支撐

中國(guó)大氣污染物成因復(fù)雜，其中大氣復(fù)合污染來(lái)自于多種污染源排放的氣態(tài)和顆粒態(tài)一次污染物，以及在一系列的化學(xué)、物理過(guò)程中形成的二次細(xì)顆粒物和臭氧等二次污染物。加速推進(jìn)高精尖技術(shù)和設(shè)備的自主研發(fā)（如大氣氧化性自由基和中間態(tài)組分測(cè)定技術(shù)、大氣新粒子測(cè)量技術(shù)、機(jī)載星載遙感測(cè)量監(jiān)測(cè)技術(shù)、大氣污染及健康影響的預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)等），這些高端技術(shù)和設(shè)備對(duì)完善大氣環(huán)境多元感知體系，全面監(jiān)控大氣狀態(tài)尤為重要，圖2為中科院安光所自主研發(fā)的大氣HOx自由基測(cè)量系統(tǒng)。另外，超低排放將成為燃煤發(fā)電等行業(yè)的“新常態(tài)”。發(fā)展面向超低排放的污染源在線(xiàn)監(jiān)測(cè)等高端技術(shù)設(shè)備，全面加強(qiáng)污染源排放監(jiān)測(cè)，已經(jīng)成為檢驗(yàn)大氣綜合治理效果、實(shí)現(xiàn)對(duì)重污染企業(yè)的監(jiān)管和落實(shí)地方政府責(zé)任考核的依據(jù)[7]。

圖 2 基于 FAGE 技術(shù)的大氣 HOx 自由基測(cè)量系統(tǒng)

3.加快發(fā)展空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警和應(yīng)急技術(shù)，推進(jìn)區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作

針對(duì)我國(guó)在突發(fā)性大氣污染事故應(yīng)急中對(duì)污染物快速、精準(zhǔn)識(shí)別的需求，亟需攻克突發(fā)事故現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜背景下光譜探測(cè)與解析、污染氣團(tuán)分布及排放通量快速獲取等關(guān)鍵技術(shù)，集成突發(fā)大氣污染事故的立體走航監(jiān)測(cè)平臺(tái)[8]，為事故處理決策部門(mén)快速、準(zhǔn)確地提供引起事故發(fā)生及所產(chǎn)生的污染氣體類(lèi)別、濃度分布、影響范圍及發(fā)展態(tài)勢(shì)等現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)資料信息。《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（“大氣十條”）提出，推進(jìn)建立區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，對(duì)各?。▍^(qū)、市）實(shí)行目標(biāo)責(zé)任考核體系。將重污染天氣納入地方政府突發(fā)事件應(yīng)急管理，并根據(jù)大氣污染狀況采取重污染企業(yè)限產(chǎn)限排、采取機(jī)動(dòng)車(chē)限行等措施。針對(duì)這些問(wèn)題，“天空地”一體化的多元感知平臺(tái)建設(shè)研究迫在眉睫，通過(guò)加快發(fā)展空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警和應(yīng)急技術(shù)，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”大氣環(huán)境多元感知系統(tǒng)的區(qū)域大氣污染環(huán)境立體監(jiān)測(cè)技術(shù)，利用生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)綜合管理平臺(tái)推進(jìn)區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作[9]。圖3為大氣環(huán)境綜合立體監(jiān)測(cè)技術(shù)圖譜。

圖 3 大氣環(huán)境綜合立體監(jiān)測(cè)技術(shù)圖譜

（二）“互聯(lián)網(wǎng)+”水環(huán)境多元感知體系發(fā)展戰(zhàn)略研究

2015年4月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（“水十條”），提出我國(guó)中長(zhǎng)期水環(huán)境治理目標(biāo)，到2020年實(shí)現(xiàn)嚴(yán)重污染水體大幅減少，飲用水安全保障水平持續(xù)提升，嚴(yán)格控制地下水超采現(xiàn)象，初步遏制地下水污染加劇趨勢(shì)，近海岸水環(huán)境穩(wěn)中趨好，京津冀、珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲等區(qū)域水生態(tài)環(huán)境狀況有所好轉(zhuǎn)，全國(guó)水環(huán)境質(zhì)量得到階段性改善。完善“互聯(lián)網(wǎng)+”水環(huán)境多元感知體系，及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地獲取水環(huán)境信息，客觀反映水環(huán)境質(zhì)量和變化趨勢(shì)，加強(qiáng)廢水排放監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)全面的在線(xiàn)水污染物自動(dòng)檢測(cè)，使全國(guó)水環(huán)境質(zhì)量總體改善，是水環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)，是“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧環(huán)保的重要支撐。

1.完善飲用水源地環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)和技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)全覆蓋

飲用水源地與人民生活密切相關(guān)，對(duì)飲用水源地開(kāi)展環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。目前，地表水水源地監(jiān)測(cè)項(xiàng)目共61項(xiàng)，并統(tǒng)計(jì)取水量，按要求應(yīng)統(tǒng)計(jì)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的109項(xiàng)，但相應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)體系尚不完善。另外，目前水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要是常規(guī)指標(biāo)，圖4為中科院安光所自主研發(fā)的水體重金屬在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[10]，缺少生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)。國(guó)內(nèi)的水生生物監(jiān)測(cè)仍有待提高，僅有部分地區(qū)有能力開(kāi)展該項(xiàng)工作。

圖 4 水體重金屬在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.加強(qiáng)長(zhǎng)期自動(dòng)化在線(xiàn)監(jiān)測(cè)能力和污染源排放監(jiān)管力度

不斷升級(jí)現(xiàn)有國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控的污水處理廠和廢水排放企業(yè)需要的排污監(jiān)控能力，根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的《城鎮(zhèn)污水排入排水管網(wǎng)許可管理辦法》，2015年1月起被列入名錄的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)企業(yè)，必須安裝在線(xiàn)水污染物自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，這樣能有效對(duì)水體污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，在一定程度上能夠減少或避免重大水體污染事件的爆發(fā)，有利于保護(hù)水質(zhì)安全，保障人民群眾的生命安全與健康。

3.延伸“互聯(lián)網(wǎng)+”水環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)的觸角，發(fā)展地下水原位監(jiān)測(cè)技術(shù)，建立完備的國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)

目前，環(huán)保系統(tǒng)還沒(méi)有建立完備的國(guó)家地下水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)。環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《全國(guó)地下水污染防治規(guī)劃》，要求加快建立國(guó)控以及省控地下水原位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，因而地下水監(jiān)測(cè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)也需大力推進(jìn)，同時(shí)也亟需自主研發(fā)的地方水監(jiān)測(cè)技術(shù)產(chǎn)品，以滿(mǎn)足地下水原位監(jiān)測(cè)市場(chǎng)的廣泛需求，以形成完備的地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量網(wǎng)，滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)地下水環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)要求。

（三）“互聯(lián)網(wǎng)+”土壤環(huán)境多元感知體系發(fā)展戰(zhàn)略研究

2016年5月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《計(jì)劃》），《計(jì)劃》提出土壤中長(zhǎng)期治理目標(biāo)，到2020年實(shí)現(xiàn)基本保障農(nóng)用地和建設(shè)用地土壤安全，對(duì)土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施管控，初步遏制全國(guó)土壤污染加重趨勢(shì)，保持土壤環(huán)境質(zhì)量總體穩(wěn)定。大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”土壤環(huán)境多元感知體系，在線(xiàn)、實(shí)時(shí)、全面地獲取土壤環(huán)境信息，客觀反映土壤環(huán)境質(zhì)量和變化趨勢(shì)，加強(qiáng)廢水排放監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)全面的土壤立體聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)測(cè)土配方施肥，使全國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量總體改善，是“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧環(huán)保的重要支撐。

1.土壤重金屬快速、自動(dòng)感知技術(shù)發(fā)展，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”土壤環(huán)境多元感知體系全面開(kāi)展土壤污染調(diào)查

《計(jì)劃》明確提出在現(xiàn)有相關(guān)調(diào)查的基礎(chǔ)上，深入開(kāi)展環(huán)境質(zhì)量調(diào)查，通過(guò)對(duì)土壤污染進(jìn)行全面調(diào)查，能夠?yàn)榉?、法?guī)以及方針政策的制定與實(shí)施提供參考，也是評(píng)判土壤環(huán)境質(zhì)量與治理結(jié)果的必要途徑，發(fā)展土壤重金屬快速在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)具有重要意義，基于此，對(duì)發(fā)展土壤重金屬便攜式、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)式儀器提出了迫切需求。2015年國(guó)務(wù)院辦公廳在《關(guān)于加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的意見(jiàn)》中也提出，要深入實(shí)施測(cè)土配方施肥，擴(kuò)大配方肥使用范圍。測(cè)土配方施肥是提高化肥利用率的重要前提，目前測(cè)土配方施肥仍以化學(xué)試劑法為主，檢測(cè)的營(yíng)養(yǎng)元素種類(lèi)少、速度慢，因此迫切需要發(fā)展土壤養(yǎng)分快速在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)與儀器，圖5為中科院安光所研制的土壤重金屬檢測(cè)系統(tǒng)，可有效提高測(cè)土配方施肥的效率，降低檢測(cè)時(shí)間與成本，從而有效推廣測(cè)土配方施肥的應(yīng)用，切實(shí)降低化肥的使用量[11]。

圖 5 土壤重金屬檢測(cè)系統(tǒng)

2.發(fā)展區(qū)域土壤環(huán)境立體和聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，構(gòu)建土壤環(huán)境治理體系

《計(jì)劃》指出重點(diǎn)在土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控、源頭預(yù)防、治理與修復(fù)等方面進(jìn)行探索，力爭(zhēng)到2020年先行區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量得到明顯提升。目前我國(guó)缺少土壤立體監(jiān)測(cè)技術(shù)，無(wú)法掌握污染物在土壤中的時(shí)空分布，缺乏能夠同時(shí)檢測(cè)土壤中重金屬、有機(jī)污染物，對(duì)土壤污染狀況進(jìn)行總體評(píng)估的儀器系統(tǒng)，也缺乏能夠進(jìn)行土壤污染遙測(cè)的儀器等，要解決這些問(wèn)題，亟需開(kāi)展土壤綜合污染監(jiān)測(cè)平臺(tái)，構(gòu)建土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理體系。

3.“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧環(huán)保多元感知體系發(fā)展戰(zhàn)略研究

通過(guò)物理、生物、光學(xué)等多方面跨界融合，搭建多元感知體系，全面邁向“感知環(huán)境、智慧環(huán)?！钡男屡d環(huán)保模式，開(kāi)發(fā)快速、靈敏、連續(xù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備，以及污染物快速有效的檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備，發(fā)展重污染天氣和突發(fā)環(huán)境污染事件預(yù)報(bào)預(yù)警和應(yīng)急技術(shù)，逐步提高重大環(huán)境污染事故監(jiān)測(cè)和應(yīng)急處理的業(yè)務(wù)運(yùn)行能力。我國(guó)主要環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備和治理設(shè)備產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和制造水平接近國(guó)際知名企業(yè)水平，并推出一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的環(huán)保設(shè)備產(chǎn)品，且在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧環(huán)保將成為增進(jìn)人民福祉的切實(shí)可行的戰(zhàn)略方針。

（四）發(fā)展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，全面建設(shè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)，是生態(tài)文明建設(shè)的重要支撐。2010年環(huán)境保護(hù)部印發(fā)的《全國(guó)農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測(cè)工作指導(dǎo)意見(jiàn)》、2014年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于改善農(nóng)村人居環(huán)境的指導(dǎo)意見(jiàn)》以及2015年提出的“水十條”中都提出了要大力開(kāi)展村莊環(huán)境整治，重點(diǎn)治理農(nóng)村垃圾和污水。農(nóng)村垃圾中含有大量有毒有機(jī)物、重金屬等，垃圾的堆積會(huì)帶來(lái)土壤、水體的嚴(yán)重污染，所以在進(jìn)行農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，需要對(duì)農(nóng)村區(qū)域的土壤、水體以及空氣進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，此時(shí)需要多種監(jiān)測(cè)儀器的聯(lián)合使用及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)合對(duì)比分析，不能割裂農(nóng)村區(qū)域水污染與土壤污染之間的關(guān)系。同時(shí)農(nóng)村的畜牧養(yǎng)殖業(yè)也會(huì)污染水源、空氣等，對(duì)養(yǎng)殖部門(mén)進(jìn)行監(jiān)測(cè)也對(duì)現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器提出了挑戰(zhàn)[12]。

1.發(fā)展微型化、智能化環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)多介質(zhì)環(huán)境參數(shù)的全面感知與精細(xì)化管理

在國(guó)家“信息強(qiáng)環(huán)?！睉?zhàn)略的指引下，信息化已成為推動(dòng)環(huán)境管理模式轉(zhuǎn)型創(chuàng)新，提升環(huán)境管理精細(xì)化水平的重要手段。物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的突破發(fā)展，為環(huán)保信息化建設(shè)注入了新的活力，中國(guó)的環(huán)保信息化建設(shè)正處于由“數(shù)字環(huán)?！毕颉爸腔郗h(huán)?！比嫱七M(jìn)的新時(shí)期。

2.發(fā)展低成本環(huán)境遙感技術(shù)設(shè)備與平臺(tái)，形成全球環(huán)境多要素立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)

在全球化的背景下，準(zhǔn)確掌握全球環(huán)境多要素立體分布特征顯得尤為重要。圖6為中科院安光所研制的星載大氣痕量氣體差分吸收光譜儀和模型照片。利用航天航空飛行器（衛(wèi)星、平流層飛艇和飛機(jī)等）和地面各類(lèi)平臺(tái)所攜載的光電儀器對(duì)人類(lèi)生存所及的地球環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將有助于對(duì)地球空間環(huán)境及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律的研究。

圖 6 星載大氣痕量氣體差分吸收光譜儀（左）和模型照片（右）

3.突破分子層次的快速環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，提高環(huán)境污染機(jī)理認(rèn)知能力

由于環(huán)境污染的時(shí)空多變性、化學(xué)成分的復(fù)雜性，以及人們對(duì)于環(huán)境污染機(jī)理認(rèn)知的不足，污染物對(duì)氣候的直接和間接影響目前仍然處于一個(gè)較低的認(rèn)知水平，是全球環(huán)境變化數(shù)值模擬和預(yù)測(cè)中最不確定的因子之一。從分子層次解決環(huán)境污染問(wèn)題至關(guān)重要，將大大改進(jìn)現(xiàn)有環(huán)境預(yù)測(cè)模型的精度，對(duì)促進(jìn)環(huán)境科學(xué)的研究和解決人類(lèi)面臨的環(huán)境問(wèn)題具有重要意義。

4.完善支持環(huán)境變化的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)與平臺(tái)

環(huán)境問(wèn)題日益國(guó)際化，環(huán)境保護(hù)工作已經(jīng)與國(guó)家的權(quán)益以及外交密不可分。我國(guó)要掌握環(huán)境監(jiān)測(cè)的主動(dòng)權(quán)，在維護(hù)國(guó)家的權(quán)益和外交活動(dòng)中爭(zhēng)取更多的發(fā)言權(quán)，擴(kuò)大在國(guó)際上的影響，不斷提高我國(guó)的環(huán)境外交能力。

5.推進(jìn)環(huán)境、氣象、交通及科研監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合共享，充分發(fā)掘“大數(shù)據(jù)”的作用和潛力

為推進(jìn)環(huán)境、氣象、交通及科研監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合共享，通過(guò)實(shí)踐建立多元數(shù)據(jù)獲取的運(yùn)行規(guī)范和共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各級(jí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)互聯(lián)共享，實(shí)現(xiàn)全面信息化、不斷提升監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警和保障水平，監(jiān)測(cè)與監(jiān)管協(xié)同聯(lián)動(dòng)，初步建成天地一體、陸海統(tǒng)籌、信息共享、上下協(xié)同的環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

針對(duì)國(guó)家環(huán)境質(zhì)量改善、污染物減排控制、環(huán)境變化對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備的需求，建成高精度、立體化、多尺度的環(huán)境污染監(jiān)測(cè)技術(shù)體系，完善污染物監(jiān)測(cè)及信息發(fā)布系統(tǒng)，形成覆蓋主要生態(tài)要素的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧環(huán)保生態(tài)環(huán)境多元感知體系，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)互聯(lián)互通和開(kāi)放共享，解決環(huán)境保護(hù)信息資源公開(kāi)、數(shù)據(jù)深層次開(kāi)發(fā)利用、推動(dòng)創(chuàng)新環(huán)保服務(wù)模式等重大科技問(wèn)題，促進(jìn)信息技術(shù)與環(huán)境管理業(yè)務(wù)的深度融合，推動(dòng)環(huán)境管理制度創(chuàng)新，推進(jìn)生態(tài)環(huán)境治理體系建設(shè)和治理能力現(xiàn)代化。