互联网在环境科学的应用，互联网与环保

在“网络 +”绿色生态重点行动方面，要求推动网络与生态文明建设深度融合，完善污染物监测及信息公布系统，形成覆盖主要生态要素的资源环境承载能力变动监测互联网；就发挥网络在逆向物流回收体系中的平台作用，促进再生资源交易利用的便捷化、互动化、透明化方面也作了详细部署

一、前言

中国共产党第十九次全国代表大会明确提出：提高生态文明体制建设，建设美丽中国。 3月，环境保护部印发了《生态环境大数据信息内容服务平台建设整体方案》。环境监测是环境保护工作的基础，通过对生态环境的监测和分析，以定性或定量的数据，描述环境质量。随着社会公众对环境质量的要求越来越高，环境质量的数据从原来的“单一数据”向“环境全要素数据”方向转变，监测范围也从一个监测站，发展到一个城市、一个区域乃至全国。这个问题就使智慧环保在环境多元感知领域有了广阔的发展空间。环境信息多元感知能力的提高迫在眉睫，环境要素瞬息变化，监测任务越来越繁重，不论是对监测的精度还是监测要素的种类，都提出了严格的要求。我们国内已有的自动监测站主要用于监测大气环境和水环境的常见指标，监测的范围和监测的指标都拥有待增多。我们国内需加强具有业务化运行能力的服务平台研发，水环境和大气环境等自动监测设施的监测互联网需进一步完善。

二、国内外生态环境多元感知技术的发展与现状

（一）国外生态环境多元感知技术的发展与现状

西方发达国家已经形成了比较完整的监测技术体系，在环境监测系统中，监测信息的传输、处理、共享、保存、信息化、互联网化、模型化、平台化已经基本完成，一个方面为全社会提供了基础环境信息；另外一个方面，因为自始至终重视提升数据的综合应用潜力（通过开发不一样类型的模型）和根据监测数据开展环境质量评价（技术方式和指标体系），这些监测数据在环境管理中充分发挥了作用。这样的环境监测技术体系不仅提升了管理部门的科学决策能力，使环境治理的投入有可能落在自己身上好的效益，也为国家或地区政府科学评估因制定或更改环境质量标准想付出的经济代价。

1.区域环境质量监测、评价方式为环境管理夯实了技术基础

欧美发达国家经过几十年的努力，建立起了针对不一样大气环境问题的区域、国家乃至大洲尺度的空气质量监测互联网。美国的环境空气污染监测工作是由联邦政府级的环境保护局（1970年成立）负责，全国有近万个监测站。在纽约、芝加哥、洛杉矶和圣路易斯等城市已建立了比较精细的监测和数据遥测网。美国在20世纪80年代就发射了太阳同步轨道的极轨业务环境卫星（POES）和地球同步轨道的静止业务环境卫星（GOES），用于提供全球天气和环境状况的定量数据。加拿大在大气环境监测方面同样投入了非常多资金，特别是对全部污染源进行定期监察，监察的频率因污染风险、污染源规模和污染物毒性的大小而不一样，获取的信息通过空气质量电子公告信息向公众公布。日本的47个都道府县都建立了自动化环境空气监测局，并建设了两类监测网：目标监测网和区域监测网，目标监测网监测已知污染源，区域监测网则监测某一区域周围的大气质量。

2.高新技术应用为区域环境监测提供了技术手段

从20世纪中叶启动，全球范围内的环境科学研究获取了快速发展，国际上大型研究计划都是把监测系统的建立放在首位，并积极发展新型的探测技术。近几年来，传感技术和计算机技术的突飞猛进更是增添了监测系统的可行性和稳定性。一个完整的大气监测系统涵盖设备、模型和有关研究。现在国际上观测大气成分的互联网主要有：（1）欧洲气溶胶雷达观测网（EARLINET)：从 启动由欧盟委员会资助建立，由28个座落在15个欧洲国家的地面遥感站组成；（2）亚洲沙尘暴观测网（AD-Net)： 启动组织建设，主要目标是获取通过在亚洲各地建立的Lidar站点，监测沙尘暴的3D或4D传输路径；（3）BREDOM地基DOAS观测互联网：由德国Bremen大学1991年启动组织建设BREDOM互联网，主要用于卫星大气成分产品数据的校验；（4）美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的国际NDACC（

NetworkfortheDetectionofAtmosphericCompositionChange）大气成分变化探测互联网：由70多个优质的地面观测站组成，研究平流层和对流层的物理化学过程，评估大气成分变化对全球气候的影响；（5）微脉冲激光雷达观测网（MPLNET)：美国国家航空航天局（NASA）为了开展“地球观测系统”计划而建立的地基微脉冲雷达观测网。

3.遥感技术在环境监测中的应用推动了环境质量综合立体监测技术的发展

环境遥测技术的应用改变了传统环境研究方式，并提供了一个全新的研究的视角，克服了传统环境研究中的很多局限性。国外在建立完备的地面监测技术体系的同时，十分注重机载和卫星平台上的遥感在环境监测中的应用，各国在环境监测方面都纷纷出台有关计划。欧洲太空局在 搭载ESAEnvisat卫星SCIAMACHY大气探测扫描差分吸收光谱系统，可以以临边、天底和掩星三种几何模式，测量气压、温度、气溶胶和云的总量与分布，并测量出大气中O3、BrO、SO2、CH4、NO2、CO、CO2等十几种气体成分。环境管理更依赖于互联网化的长时间连续环境监测资料的累积和分析。从1960年美国发射TIROS气象卫星以来，卫星遥感技术已在全世界得到广泛的应用，其应用范围已遍及气象、农业、林业、环保、矿产、城市规划等各个领域。总的看来，现在国际上星载的环境监测类的传感器种类更多，涵盖针对特定环境对象（如大气污染、臭氧等）的传感器，如合成孔径雷达、高光谱成像仪等，已在大气、水、海洋等环境监测中进入实质上应用阶段[1]。

4.环境变化研究推动了全球/区域环境监测体系的发展

自从1959年启动观测大气中的CO2变化以来，为了确认和预测各自不同的主要温室气体的变化趋势，世界各国相继开展了大气中温室气体浓度的观测与研究，并且在全球范围内建立了气态污染物通量观测互联网。近几年来，一系列国际合作（IGBP、WCRP、IHDP、GCTE和LUCC等）的研究中都包含了陆地生态系统的长时间观测计划。环境科技研究已进入以地球生态系统为对象的综合集成研究阶段，整体观、系统观和持续时间发展观的引导，通过学科间的交叉、渗透和综合集成，为处理环境的复杂系统问题提供了途径。

（二）国内生态环境多元感知技术的发展与现状

现在，我们国内正处于与西方发达国家完全不一样的发展阶段，快速发展的经济和城市化进程，使区域整体环境质量下降。目前的环境污染形势已经呈现出多污染物复杂作用、多类型排放、多过程耦合关联的复杂污染体系。因为这个原因现有环境监测体系很难应对区域化复合型污染，滞后的环境监测技术制约环境保护水平的提升。

1.自动化监测监管能力显著提升

国务院于 12月公布的《有关落实科学发展观加强环境保护的决定》明确提出要构建先进的环境监测体系，针对这个问题，要真真切切提升环境监测的技术支持能力，集中力量加强先进环境监测体系的建设，建立全面高效的环境质量监测网，涵盖从传统常见监测扩展到污染整个过程监测、从根据城市环境质量监测扩展到固定污染源和移动污染源的监测，以此对我们国内环境污染进行全面和系统的监控，并做到监测数据准确、传输及时、方式科学、代表性强。现在，我们国内基本形成了覆盖主要典型区域的国家区域空气质量监测网，全国338个地级或者以上城市都具备大气细颗粒物六项指标的监测能力，区域空气监测网覆盖31个省市区，15个空气背景监测网，440个酸沉降监测点构建的酸沉降监测网，沙尘天气监测网也已经覆盖北方14个省区，自动数据时间分辨率越来越高，有效性持续性提高，新兴监测手段如视频监控、遥感监测等，持续性得到应用。在地表水监测方面，全国建设完成了一个地表水水质监测网，由2703个地表水国控断面监测点组成，地表水的监测水平得到了大幅提升。同时，建设了3.5万个土壤环境质量监测点，向土壤自动监测及土壤大数据信息内容服务平台收集迈进了一大步，为开展土壤污染防治与监管工作夯实了重要基础。

2.高新技术手段赶超国际领先水平

在监测仪器发展方面，国内环境监测技术与仪器正渐渐向自动化、适用化、智能化和互联网化方向发展；技术指标向着更高精度、更多成分、更大尺度方向发展；监测规模已经在向区域性、综合性的立体监测方向发展。由地表地面监测向“天地一体化”监测发展；由物理光学仪表向多技术综合应用的高技术先进仪器发展。在监测技术发展方面，我们国内已对环境噪声、工业污染源、环境空气、地表水、土壤、生物、生态、固体废物等环境要素进行了监测技术研究，初步建立了科学的监测技术体系。但与欧美发达国家仍有很大差距，被列入优先污染物的一部分指标还缺少监测手段，如针对国家近几天及中长时间环境质量改善、污染物减排控制、环境变化对监测技术和仪器的重要需求等。在大气灰霾自动在线监测技术方面，中国科学院安徽光学精密机械研究所（以下简称中科院安光所）研制的PM2.5质量浓度自动监测仪、大气细粒子和臭氧时空探测激光雷达系统工程化样机，部分技术指标达到国际先进水平[2]。 我们国内初步达到N2O5自由基的测量。 ，中国香港理工大学联合山东大学采取TD-CIMS装置对香港城市区域大气中的NO3和N2O5总量进行外场测量等。图1是大气细颗粒物在线监测重要技术图，多技术综合应用为PM2.5的监测和成因研究提供了更有效的数据。

图 1 大气细颗粒物在线监测重要技术图

3.综合立体监测技术持续性提升

20世纪80年代以来，我们国内的卫星及传感器研制水平得到了快速发展。 ，我们国内第一次发射了用于环境与灾害监测的HJ-1A和HJ-1B两颗卫星，带上了宽覆盖多波段CCD相机、高光谱相机和红外相机。 发射的风云3号FY-3A卫星，带上了紫外臭氧垂直探测仪和紫外臭氧总量探测仪。此外将传感器搭载在飞机、没有人机、飞艇等的航空遥感平台，相比卫星、地面遥感平台，可以按照需求不一样而更改替换传感器，又可以兼顾迅速、大面的优势，并可以更灵活地进入人力很难进入的区域开展遥感数据获取工作。“天空地”一体化大气环境监测系统，卫星、飞机、地面站点优势互补，对大气污染物进行监测有助于更立体的对大气污染的分布情况具体分析，达到精细化综合监测[3]。中科院安光所研发的具有自主知识产权的机载大气和水环境污染时空分布遥测还有原位迅速监测机载系统，达到了对区域大气环境多参数（如NO2、SO2、CO2和气溶胶）的高时空分辨率监测，还有对水体浮游植物浓度分布的迅速遥测，并在我们国内典型区域开展应用示范。中科院安光所自主研发的大气环境综合立体感知系统（探测SO2、NO2和O3的被动差分吸收光谱仪和探测CO2的傅立叶探测系统），结合互联网站点优化选取、高效安全的数据传输互联网技术，准业务化提供SO2、NO2和O3柱浓度，与污染传输模型相结合研究区域污染分布及扩散情况，开展中国空气污染时空分布感知研究互联网示范[4]。

三、生态环境多元感知技术发展的机会和可能与挑战

现在我们国内环境监测技术与仪器行业得到了长足发展，但还存在以下问题：环境监测设备国产化程度提升，但部分核心器件仍受制于人；尽管自动在线监测设备获取了重要突破，但高精端分析仪器仍由国外“一统天下”；相比于大气环境监测设备发展快速，水环境监测设备发展速度也还是缓慢，土壤环境监测设备暂时还没有起步。主要国产气、水、土环境监测仪器和设备自动化程度相对国外还处于很低水平，不可以适应我们国内环境监测发展的需，主要设备也还是依赖进口。详细反映在以下哪些方面。

（一）自动化、智能化高端监测技术装备研发能力不够

现在，我们国内使用的监测装备多数依赖进口,特别是智能化、自动化的高端设备。大气自动监测设备大多数依赖进口，主要涵盖监测O3、细颗粒物、温室气体等的高精度测量仪器；在水自动监测设备中，主要是藻类自动监测、微生物和有机物等自动监测类设备依赖进口；实验室设备的研发也处于刚刚起步阶段，例如电感耦合等离子发射光谱仪（ICP）、液相色谱–质谱联用仪（LC-MS）、气相色谱–质谱联用仪（GC-MS）等；在应急监测设备中，便携式气相色谱仪、便携式GC-MS等多数使用国外产品，仅仅只有很小一部分国内公司启动研制便携式GC-MS。而且与进口设备相比，国产仪器在精度、准确度方面也还是存在差距。除开这点我们国内环境常见污染物监测模式不完善、监测体系不够健全、痕量污染物监测装备科技水平不高、生物监测装备缺乏，这些问题都严重制约了国内环境多元感知能力的发展。因为这个原因要增多高技术监测仪器的研发投入，推动成套装备技术突破及仪器的研制和产业化，努力处理制约监测发展的设备问题。

（二）多元污染物监测的高新技术研究缺少

我们国内的环境污染越来越复杂，多元污染物持续性产生。同时，随着突发污染事故的频发，我们国内在针对这一类污染物的常见监测设备还有设备的耐用性和稳定性方面存在不够，针对特殊污染物的安全无接触、迅速检测等方面的技术研发和应用仍然存在很大缺陷。我们国内现有的环境监测技术及其标准体系不可以匹配装备发展、监测技术和监测队伍技术水平的发展速度。技术规范、监测方式标准的更新速度不可以满足应对新型污染物、应急监测和生物毒性、生物监测等的技术发展需求。需进一步加大对新型多元污染问题监测技术体系的研究，建立科学的技术规范、监测技术路线，持续性满足环境管理的技术需求。

（三）“天空地”立体监测技术急需加强

环境立体监测技术在大气环境监测中得到了较广泛的应用，在大气污染物区域分布、时空变化、多元感知等方面已经发挥出不可替代的优势，传统监测手段获取数据不具代表性，监测时间过短，方式单一。需加强大气环境遥感监测技术设备开发，构建并完善以常见监测、自动监测为基础，机载与星载遥感监测相结合的“天空地”一体化环境监测体系，利用地基、车载、机载及星载平台等多元感知体系，达到对大气痕量气体、气溶胶、温室气体、大气风场、水汽、温度等大气各种成分和大气参数的多尺度、多时相、多数据源的迅速和实时探测。

（四）持续性逐步递次推动环境监测技术集成化和信息化建设

虽然我们国内已经建立了一部分大气环境和水环境自动监测站点，并已初具规模，比如，已建立起约600套空气自动监测系统，覆盖重点环保城市，150个地表水自动监测站系统覆盖我们国内十大流域等，但其站点部署、覆盖面积和管理规范尚不完善，不可以更好地适需要前环境监管的需。急需在数据交换与共享、业务系统建设和应用、信息化跨界融合方面进一步加强，通过多元感知技术的研究，提升环境监测技术装备信息化和集成化水平，满足环境质量监管需，提供更全面、更准确、更详实的数据。

四、生态环境多元感知技术研究及平台建设

（一）“网络+”大气环境多元感知体系发展战略研究

党中央、国务院高度重视大气环境监测感知技术研究及发展，多次召开专题会议研究部署有关大气环境的防治工作。多年来，科学技术部加强科研统筹、加大经费投入、加强科普宣传、支撑区域联防联控，获取了一大批成果，有力推动了我们国内大气环境多元感知技术的发展。“十三五”这个时间段，将环境监测技术发展工作摆在科技创新整体布局中更重要的位置，作为《“十三五”国家科技创新规划》《“十三五”国家社会发展科技创新规划》《“十三五”环境领域科技创新专项规划》等有关规划的重点内容进行部署。完善“网络+”大气环境多元感知体系，准确、及时、全面地获取大气环境信息，客观反映大气环境质量及变化趋势，准确预警各种潜在的环境问题，及时响应突发环境事件，及时跟踪污染源变化情况，夯实大气环境保护基础，成为“网络+”智慧环保的重要支撑。

1.提升国产环境空气质量监测技术设备质量，准确感知空气质量现状

因为我们国内环境污染严重，监测系统建设较晚，我们国内大气监测系统建设的进度更应该快马加鞭，缩短周期。因为这个原因，我们国内在完成计划的1400余个PM2.5监测国控站点的建设外，未来应该部署更多的省控、市控及县控监测点，建设更广泛的区域环境空气质量监测网，涵盖工业区监测、农村背景站、大气背景监测网、道路周边监测网等，同时带来环境空气监测行业的持续迅速发展，这些设备的需求量大、重要性高，应作为首先任务来完成[5,6]。

2.发展大气氧化性、大气新粒子监测、面向超低排放的污染源在线监测等高端技术设备，为环境科学研究提供可靠技术支撑

中国大气污染物成因复杂，这当中大气复合污染来自于各种污染源排放的气态和颗粒态一次污染物，还有在一系列的化学、物理途中形成的二次细颗粒物和臭氧等二次污染物。加速逐步递次推动高精尖技术和设备的自主研发（如大气氧化性自由基和中间态组分测定技术、大气新粒子测量技术、机载星载遥感测量监测技术、大气污染及健康影响的预报预警技术等），这些高端技术和设备对完善大气环境多元感知体系，全面监控大气状态特别重要，图2为中科院安光所自主研发的大气HOx自由基测量系统。此外超低排放将成为燃煤发电等行业的“新常态”。发展面向超低排放的污染源在线监测等高端技术设备，全面加强污染源排放监测，已经成为检验大气综合治理效果、达到对重污染企业的监管和落实地方政府责任考查的依据[7]。

图 2 根据 FAGE 技术的大气 HOx 自由基测量系统

3.提高发展空气质量预报预警和应急技术，逐步递次推动区域大气污染联防联控工作

针对我们国内在突发性大气污染事故应急中对污染物迅速、精准识别的需求，急需攻克突发事故现场复杂背景下光谱探测与剖析解读、污染气团分布及排放通量迅速获取等重要技术，集成突发大气污染事故的立体走航监测平台[8]，为事故处理决策部门迅速、准确地提供导致事故出现及所出现的污染气体类别、浓度分布、影响范围及发展态势等现场变动资料信息。《大气污染防治行动计划》（“大气十条”）提出，逐步递次推动建立区域联防联控机制，对每个省份（区、市）实行目标责任考查体系。将重污染天气纳入地方政府突发事件应急管理，并按照大气污染状况采用重污染企业限产限排、采用机动车限行等多项措施。针对这些问题，“天空地”一体化的多元感知平台建设研究迫在眉睫，通过提高发展空气质量预报预警和应急技术，利用“网络+”大气环境多元感知系统的区域大气污染环境立体监测技术，利用生态环境大数据信息内容服务平台综合管理平台逐步递次推动区域大气污染联防联控工作[9]。图3为大气环境综合立体监测技术图谱。

图 3 大气环境综合立体监测技术图谱

（二）“网络+”水环境多元感知体系发展战略研究

4月，国务院印发《水污染防治行动计划》（“水十条”），提出我们国内中长时间水环境治理目标，到 达到严重污染水体大幅减少，饮用水安全保证水平持续提高，严格控制地下水超采情况，初步遏制地下水污染加剧趋势，近海岸水环境稳中趋好，京津冀、珠江三角洲、长江三角洲等区域水生态环境状况带来一定好转，全国水环境质量得到阶段性改善。完善“网络+”水环境多元感知体系，及时、准确、全面地获取水环境信息，客观反映水环境质量和变化趋势，加强废水排放监管，达到全面的在线水污染物自动检测，使全国水环境质量整体改善是水环境保护的基础是“网络+”智慧环保的重要支撑。

1.完善饮用水源地环境质量监测指标和技术体系，达到水环境感知互联网全覆盖

饮用水源地与人民生活密切有关，对饮用水源地开展环境质量监测至关重要。现在，地表水水源地监测项目共61项，并统计取水量，按照官方要求应统计《地表水环境质量标准》中的109项，但对应的监测技术体系尚不完善。此外现在水环境质量监测网的监测项目主要是常见指标，图4为中科院安光所自主研发的水体重金属在线监测系统[10]，缺乏生物监测指标。国内的水生生物监测仍有待提升，仅仅只有部分省市有能力开展该项工作。

图 4 水体重金属在线监测系统

2.加强长时间自动化在线监测能力和污染源排放监管力度

持续性升级现有国家重点监控的污水处理厂和废水排放企业需的排污监控能力，按照住房和城乡建设部颁布的《城镇污水排入排水管网许可管理办法》， 1月起被列入名录的重点监测企业，一定要安装在线水污染物自动检测设备，这样能有效对水体污染物进行监测和预警，在相对的程度上可以减少或不要重要水体污染事件的爆发，促进保护水质安全，保证人民群众的生命安全与健康。

3.延伸“网络+”水环境感知互联网的触角，发展地下水原位监测技术，建立完备的国家地下水监测互联网

现在，环保系统还没有建立完备的国家地下水环境质量监测网。环境保护部公布的《全国地下水污染防治规划》，要求提高建立国控还有省控地下水原位监测系统，因而地下水监测技术产业也需大力逐步递次推动，同时也急需自主研发的地方水监测技术产品，以满足地下水原位监测市场的广泛需求，以形成完备的地下水环境监测质量网，满足国家对地下水环境质量的监测要求。

（三）“网络+”土壤环境多元感知体系发展战略研究

5月，国务院印发《土壤污染防治行动计划》（以下简称《计划》），《计划》提出土壤中长时间治理目标，到 达到基本保证农用地和建设用地土壤安全，对土壤环境风险开展管控，初步遏制全国土壤污染加重趋势，保持土壤环境质量整体稳定。大力发展“网络+”土壤环境多元感知体系，在线、实时、全面地获取土壤环境信息，客观反映土壤环境质量和变化趋势，加强废水排放监管，达到全面的土壤立体联网检测技术，通过测土配方施肥，使全国土壤环境质量整体改善是“网络+”智慧环保的重要支撑。

1.土壤重金属迅速、自动感知技术发展，利用“网络+”土壤环境多元感知体系全面开展土壤污染调查

《计划》明确提出在现有有关调查的基础上，深入开展环境质量调查，通过对土壤污染进行全面调查，可以为法律、法规还有方针政策的制定与开展提供参考，也是评判土壤环境质量与治理结果的必要途径，发展土壤重金属迅速在线监测技术具有重要意义，根据此，对发展土壤重金属便携式、现场监测式仪器提出了迫切需求。 国务院办公厅在《有关提高转变农业发展方法的意见》中也提出，要深入开展测土配方施肥，扩大配方肥使用范围。测土配方施肥是提升化肥利用率的重要前提，现在测土配方施肥仍以化学试剂法为主，检测的营养元素种类少、速度慢，因为这个原因迫切需发展土壤养分迅速在线监测技术与仪器，图5为中科院安光所研制的土壤重金属检测系统，可有效提升测土配方施肥的效率，降低检测时间与成本，以此有效推广测土配方施肥的应用，真真切切降低化肥的使用量[11]。

图 5 土壤重金属检测系统

2.发展区域土壤环境立体和联网监测技术，构建土壤环境治理体系

《计划》指出重点在土壤污染风险管控、源头预防、治理与修复等方面进行探索，力争到 先行区土壤环境质量得到明显提高。现在我们国内缺乏土壤立体监测技术，没办法掌握并熟悉污染物在土壤中的时候空分布，缺少可以同时检测土壤中重金属、有机污染物，对土壤污染状况进行整体评估的仪器系统，也缺少可以进行土壤污染遥测的仪器等，要处理这些问题，急需开展土壤综合污染监测平台，构建土壤环境质量监测与治理体系。

3.“网络+”智慧环保多元感知体系发展战略研究

通过物理、生物、光学等多方面跨界融合，搭建多元感知体系，全面迎步冲向“感知环境、智慧环保”的新兴环保模式，开发迅速、灵敏、连续、自动监测技术和设备，还有污染物迅速有效的检测技术和设备，发展重污染天气和突发环境污染事件预报预警和应急技术，一步一步提升重要环境污染事故监测和应急处理的业务运行能力。我们国内主要环境监测设备和治理设备产业技术水平和制造水平接近国际知名企业水平，并推出一系列具有自主知识产权的环保设备产品，且在实践中达到大规模应用。“网络+”智慧环保将成为增进人民福祉的真真切切可行的战略方针。

（四）发展生态环境监测技术，全面建设生态环境监测互联网

生态环境监测是生态环境保护的基础是生态文明建设的重要支撑。 环境保护部印发的《全国农村环境监测工作详细指导意见》、 国务院印发的《国务院办公厅有关改善农村人居环境的详细指导意见》还有 提出的“水十条”中都提出了要大力开展村庄环境整治，重点治理农村垃圾和污水。农村垃圾中含有非常多有毒有机物、重金属等，垃圾的堆积会带来土壤、水体的严重污染，故此，在进行农村环境监测时，需对农村区域的土壤、水体还有空气进行全方位的监测，这个时候需各种监测仪器的联合使用及监测数据的联合对比分析，不可以割裂农村区域水污染与土壤污染当中的关系。同时农村的畜牧养殖业也会污染水源、空气等，对养殖部门进行监测也对现有的环境监测仪器提出了挑战[12]。

1.发展微型化、智能化环境监测传感器，达到多介质环境参数的全面感知与精细化管理

在国家“信息强环保”战略的指引下，信息化已成为推动环境管理模式转型创新，提高环境管理精细化水平的重要手段。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，中国的环保信息化建设正处于由“数字环保”向“智慧环保”全面逐步递次推动的新时期。

2.发展低成本环境遥感技术设备与平台，形成全球环境多要素立体监测互联网

在全球化的背景下，准确掌握并熟悉全球环境多要素立体分布特点显得特别重要。图6为中科院安光所研制的星载大气痕量气体差分吸收光谱仪和模型照片。利用航天航空飞行器（卫星、平流层飞艇和飞机等）和地面各种平台所携载的光电仪器对人类生存所及的地球环境进行监测，将有助于对地球空间环境及其运动变化规律的研究。

图 6 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪（左）和模型照片（右）

3.突破分子层次的迅速环境监测技术，提升环境污染机理认识和了解能力

因为环境污染的时候空多变性、化学成分的复杂性，还有大家针对环境污染机理认识和了解的不够，污染物对气候的直接和间接影响现在也还是处于一个很低的认识和了解水平是全球环境变化数值模拟和预测中无法确定的因子之一。从分子层次处理环境污染问题至关重要，将大大改进现有环境预测模型的精度，对促进环境科学的研究和处理人类面临的环境问题具有重要意义。

4.完善支持环境变化的在线监测技术与平台

环境问题越来越国际化，环境保护工作已经与国家的权益还有外交有非常紧密的联系。我们国内要掌握并熟悉环境监测的主动权，在维护国家的权益和外交活动中争取更多的发表讲话权，扩大在国际上的影响，持续性提升我们国内的环境外交能力。

5.逐步递次推动环境、气象、交通及科研监测数据融合共享，充分发掘“大数据信息内容服务平台”的作用和潜力

为逐步递次推动环境、气象、交通及科研监测数据融合共享，通过实践建立多元数据获取的运行规范和共享机制，达到各级监测数据系统互联共享，达到全面信息化、持续性提高监测预报预警和保证水平，监测与监管协同联动，初步建成天地一体、陆海统筹、信息共享、上下协同的环境监测互联网。

针对国家环境质量改善、污染物减排控制、环境变化对监测技术和设备的需求，建成高精度、立体化、多尺度的环境污染监测技术体系，完善污染物监测及信息公布系统，形成覆盖主要生态要素的“网络+”智慧环保生态环境多元感知体系，达到生态环境数据互联互通和开放共享，处理环境保护信息资源公开、数据深层次开发利用、推动创新环保服务模式等重要科技问题，促进信息技术与环境管理业务的深度融合，推动环境管理制度创新，逐步递次推动生态环境治理体系建设和治理能力现代化。