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图 1 环境监测领域核心专利数量变化
图 2 环境监测领域核心专利国家及地区分布
图 3 我国环境监测领域相关政策
图 4 环境监测技术未来发展方向
环境监测技术主要由物理、光学、信息、电子、材料、化学等众多学科交叉融合而成，在相关领域颠覆性技术发展突破的基础上，气、水、土等单项监测和综合监测技术水平将会得到迅速提升，从而产生对环境科学研究与业务化监测有重要影响的颠覆性环境监测技术，以下列举出四项可能的颠覆性技术方向。
（一） 基于大数据融合的多介质环境与生态系统感知技术
大数据、物联网、云计算等新一代信息技术的突破发展，为环保信息化建设注入了新的活力。该技术主要利用智能多元化环境传感器、深度挖掘和模型分析、智能管理决策和信息技术等创新，通过大规模的系统应用和大数据服务，使环境管理从粗放型向精细化、精准化转变，从被动响应向主动预见转变，从经验判断向大数据科学决策转变，真正形成源头防控、过程监管、综合治理、全民共治的环境管理闭环，从而实现从“数字环保”向“智慧环保”的跨越。
（二）基于新材料与器件的微型智能化环境要素传感技术
新材料、新型器件等领域的技术突破，有望为环境监测技术带来革命性突破或现有仪器性能的极大提升，实现微型化、智能化的环境要素传感监测。比如，基于胶体量子点纳米材料，可以制作微型光谱仪，能将原本几万美元的成本降至几美元，从而带来基于光谱分析原理的环境监测技术的重大突破。基于微机电系统（MEMS），有望实现气溶胶质量浓度与粒径谱分布的高灵敏度测量。
（三）基于光谱、质谱的环境痕量污染物快速在线监测技术
基于光谱、质谱技术的高端环境监测仪器能够为环境部门在解决复杂污染问题、有效控制污染源、节能减排、应对环境变化等方面提供有效的技术支撑。比如，在高分辨率紫外 – 可见成像光谱测量、质谱分析模块突破的基础上，有望实现全挥发性有机物、重金属、超细颗粒物全化学组分等痕量环境污染物的高灵敏、高时间分辨率探测，满足现代环境科学研究和业务化监测需要，形成较大规模的高端环境监测仪器产业。
（四）基于卫星遥感的区域 / 全球生态环境要素的高分辨率遥感技术
小卫星、火箭发射等领域的技术突破，有望带来基于机载和星载平台的环境污染物遥感监测技术的重大突破，对于提升大气环境遥感动态监测、农作物估产及农业灾害监测能力，提高环境遥感资源综合应用效能等有重要意义。比如，大面阵高量子效率探测器、自由曲面光学设计与加工等关键技术的突破，将显著提高载荷的空间分辨率与数据反演精度，从而实现千米级以内空间分辨率的环境要素区域分布遥感。
六、结语
在环境监测技术与设备方面，国内的技术创新能力正逐步加强，技术储备和潜力较大，但国产高端环境监测技术设备明显偏少。因此，提高自主创新能力，加强颠覆性技术的超前布局，是当前十分迫切的战略任务。针对我国经济社会发展的战略需求，研究开发环境监测领域新一代颠覆性技术，将会有效提升我国生态环境综合监测能力，推动环保产业快速发展。
基于卫星遥感天地一体化环保监测系统解决方案
卫星遥感具有高精度，全天候，准实时，成本低的特点。
对于大气污染，能够实现城市大气污染分布情况，精准分析传输通道，通过卫星遥感大数据，做到企业级污染溯源，精准指导大气污染治理。
对水污染监测方面，可以对全流域进行污染分布监测，弥补河流断面监测数据不足问题，全流域大尺度宏观掌握全部污染状态。通过大数据分析，精准查找污染区域和企业，辅助水环境污染效率。
对城市固废方面，通过卫星影像，进行自动化识别提取，查找城市固废分布，提高查找效率。
以上成果在江苏常熟、河南新乡等地进行了成功的师范和运营，有效助力了当地环保部门的“精细管理、精准管控”，为答应“蓝天、绿水、净土”保卫战提供了天域手段。
区域空气历史大数据分析，包括区域可悬浮颗粒物随时间变化的区域分布，全面掌控空气质量变化的历史情况。
PM10,PM2.5及SO2,NO2,O3,CO,HCHO分布监测。对指定区域悬浮颗粒物分布浓度进行监测，给出悬浮 颗粒物浓度分布图及污染指数。
空气污染悬浮颗粒物预测。对指定区域为期1~7天的悬浮颗粒物分布浓度进行预测。
空气中悬浮颗粒物排放源溯源。对指定区域空气中的悬浮颗粒物排放源进行溯源，精准溯源到当量污染物排放企业。
对指定区域内当量污染企业排放进行量化排名，给出当量污染企业污染排放指数及污染排放强度。
对指定地区外来输入型可悬浮颗粒物的分析和量化。
溯源技术全国领先。企业级溯源量化技术，国内目前处于领先优势，能够在同行业中树立标杆作用。
1、区域覆盖广。采用基于卫星遥感的大数据群智能大气环保溯源量化系统，能够大尺度，广区域对悬浮颗粒物污染状况进行监测。
2、数据均匀无盲点。相对格网化地基传感器监测，能够客观真实反映悬浮颗粒物在空中的均匀分布。
3、 监测成本低。相对格网化传感器监测，成本低一个数量级。
4、结果客观。数据基于卫星遥感图像，能够客观反映空气中悬浮颗粒物浓度及排放源头企业。
5、服务持续性强。依托国家及全球丰富的卫星资源，能够常年持续提供监测服务。
第一、解决空气质量控制历史大数据不完善的问题；
第二、准确定位污染排放源，精准指导环保部门制定蓝天保卫战预案方案。
第三、避免一刀切式关停模式，缓解环保与企业发展之间的矛盾。
第四、还原企业污染排名真相，保护轻污染无污染企业利益，促进经济发展。
第五、采用看高科技新技术手段在环保领域应用，既能为蓝天保卫提供数据依
据，又能促进经济发展，具有十分巨大的政治效益和社会效益。
第六、准确监测输入型可悬浮颗粒物的动态变化，为解决大区域整体空气污染
治理提供准确依据。
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