“十四五”需求升級,環境監測企業應如何臨機制勝
導讀:近年來,隨著國家對生態環境保護的日益重視,在陸續出臺的各項相關政策指引下,環境監測行業得以穩步發展。展望“十四五”,“需求升級”成為行業發展關鍵詞:無論是2020年出臺的《生態環境監測規劃綱要 (2020-2035年)》,還是兩會提出的30·60雙碳目標,都對環境監測提出了更高層次的要求。
基于對行業的深刻洞察,辰于將“需求升級”進一步細化為六大關鍵詞,包括:
更多:監測網絡下沉,監測密度增大。
更全:行業覆蓋全面,監測種類增多。
更精準:自動取代人工,準確度要求提升。
規范化:第三方運營打響,質控成為關注重點。
智慧化:數據經挖掘分析,服務于溯源、預警、決策。
一體化:多地提出“一張網”需求,項目向一體化發展。
可以預見的是,需求升級既是挑戰也是機遇,相關企業應對市場進行前瞻性判斷,在技術、運營、并購等方面做好準備,臨機制勝。
環境監測需求升級
回顧我國環境監測行業發展歷程,大體可分為“十一五”的監測網絡搭建、“十二五”的以污染源監測為主以及“十三五”的以環境質量監測為主。展望“十四五”,我國環境監測行業將邁上全面、綜合的新臺階,全覆蓋綜合監測體系基本建成(如圖1)。
升級后的需求可以從硬實力、軟實力兩方面,總結為六大關鍵詞(如圖2):
更多:監測網絡下沉,監測密度增大
環境監測密度將從時間、空間兩個維度上增大。在時間上,監測頻次將進一步增加,并能夠做出動態調整。我國監測網絡目前已普遍覆蓋大氣、水、海洋、土壤、聲、輻射、生態等各類環境要素,點多面廣但監測頻次較低,未來五年常規監測將向高頻次發展,增加空中遙感監測、無人船監測等自動監測手段的覆蓋面,提高監測數據的時間分辨率,并逐步實現根據環境質量達標情況動態調整。在空間上,水、氣站點將大幅增加(如圖3),空氣監測站點將填平補齊城市空缺,地表水將實現十大流域干流及重要支流、地級及以上城市、重要水體省市界和重要水功能區“四個全覆蓋”。
更全:行業覆蓋全面,監測種類增多
“十四五”期間,監測行業覆蓋將更加全面,補齊地下水、溫室氣體、農業面源污染等監測短板(如圖4)。
其中,溫室氣體監測中的碳監測,作為碳中和目標和碳交易市場的重要保障,是萬眾矚目的藍海市場。我國自2011年起在北京、上海、深圳等七地啟動地方碳排放權交易試點,如今為達成碳中和目標,預計將大范圍推廣碳交易。碳排放跟蹤是碳交易市場得以成功運轉的重要保障,一是市場中碳排放總量的設定,需要各試點企業的歷史碳排放量作為支撐,二是政府發放配額后,需對各企業進行碳排放監測,根據配額使用量進行后續交易。當前計算碳排放量主要有核算法和CEMS兩種方式:核算法通過使用排放因子、原材料和燃料使用等數據,利用碳平衡理論計算出CO2等溫室氣體的直接排放和間接排放數據,具有人為干擾多、誤差較大等缺點;CEMS則通過在生產和排污設備等裝置上安裝抓取系統,實時上報數據,能夠實現碳排放核算的實時化、精準化和自動化,將是未來碳監測的主流。我國CEMS系統的建設也在持續推進,如2021年3月,南方電網建成國內首個能源消費側企業碳排放監測平臺;2021年4月,蘇州市生態環境局簽署了“電力大數據助力生態環境精準治理”戰略合作協議。
更精準:自動取代人工,準確度要求提升
“十四五”對監測數據的靈敏度、準確度有更高的要求,尤其是在大氣、水質方面,自動監測將逐步取代手工監測。目前,我國的自動監測仍較為初級,在大氣監測方面,主流自動監測設備精確度較低,無法完成對地區復雜大氣環境的監測,尤其是濃度較低、成分多元的VOCs,整體較為落后;在水質監測方面,自動監測點位數量及分布不合理,監測參數種類也有限,例如某城市市級以上水質自動監測站共9座,均建在監測水體的單一斷面,在水體入口、稀釋擴散斷面、出口等位置缺乏自動監測系統,僅有地表水常規五參數、化學需氧量等15項指標,導致無法全面掌握該區域水體的水質變化趨勢、水質污染來源及水體自凈程度。
手工監測逐漸轉向自動監測將是大勢所趨。從時效性看,手工監測數據存在滯后,自動監測則更靈敏。廢氣、廢水的排放時間不固定,很多污染事件屬于突發性事件,污染源瞬間排放,監測采集及時性不高,工作人員很難采集到污染程度最大時的樣本,增加了溯源難度。從準確性看,自動監測避免人為誤差,數據可信度更高。未來的監測數據需服務于智慧化分析、決策,對準確度要求較高,與自動監測儀器相比,手工測定的結果存在5%左右的偏差,前者的可信度更高。從經濟性看,手工監測需耗費較多的人力、物力。手工監測需安排采樣員進行樣品、空白樣、質控樣等采集,并進行運輸、實驗分析等一系列操作;自動監測則在選好儀器檢測點位后,安排運營人員進行相應維護即可。
規范化:第三方運營打響,質控成為關注重點
為規范地方上報的環境監測數據,“十四五”第三方運營的比重將繼續增加。第三方運營從制度設計上為地方監測數據質量提供保障,主要體現在三個方面:一是解決了各級環境監測機構能力建設有限的窘境,地方環境監測機構普遍缺少人員編制和技術骨干,在監測點位倍增的新要求下,將面臨人手不足的問題,引入第三方運營,在不改變當前監測力量分配格局的情況下,新增任務將迎刃而解;二是厘清了主體責任和監督責任,化解環保部門直屬環境監測機構的違規風險,委托第三方運營后,中標公司負主體責任,環保部門直屬環境監測機構履行監督責任,避免了地方監測機構既是裁判員、又是運動員的風險;三是提高了城市環境監測的專業化水平,第三方監測公司管理機制靈活,成長性好,在短時間內可以形成較強的技術實力,且部分公司自身擁有儀器設備生產能力,熟悉儀器性能,運行起點高,專業程度高。
此外,政府對第三方服務企業也將嚴加監管,避免數據造假、運維不規范等問題。2015年至今,環境監測質量監管政策持續出臺(如圖5),尤其是在剛通過不久的刑法修正案中,環境監測造假入刑,懲治力度大幅提升。2018年展開的三年行動“打假”也卓有成效,大量違規機構遭到清退。在國家層面,生態環境部聯合市場監管總局對37家國家級資質認定生態環境監測機構開展了“雙隨機”監督檢查,其中有3家被注銷資質認定證書,1家因出具失實報告被責令整改并處以罰款,18家因存在未嚴格執行標準規范等問題,被責令限期整改。在地方層面,以河北省為例,對282家生態環境監測機構進行專項監督檢查,最終暫停、縮減114家機構的監測資質及監測項。
智慧化:數據經挖掘分析,服務于溯源、預警、決策
當前接入在線平臺的監測數據主要有水、大氣、污染源三類,未來隨著自動監測點位數的增加,以及接入平臺監測種類的增多,數據量將大幅增長。以青海省為例,2019年初步實現了全省重點污染源在線監控、空氣和水環境質量自動監測、重點工業園區有毒有害氣體監測預警系統、生態監測、環境移動執法數據集成,共集成數據34類,7022個數據子集,1.69億條數據,生態環境監測類數據量達到35.5GB。
此時,簡單統計手段已不能滿足新的監測要求,數據將通過智慧化系統分析,提高利用價值,服務于三大場景:
場景一,污染溯源。參數齊全的自動監測數據結合智慧系統,能夠快速、高效地找出污染源。如清華蘇州環境創新研究院研發的“水質指紋溯源技術”,將污染物三維熒光光譜與污染源一一對應,建立水質指紋數據庫,與監測系統對接,以快速識別污染排放源。
場景二,環境預警。通過污染源信息收集,可綜合判斷環境質量變化趨勢,對可能的污染進行預警。如浙江桐鄉智慧系統將全市11個鎮(街道)351家排污許可發證企業的污染源“盯在眼里”,還通過智能預警巡檢“診斷”企業潛在污染病灶,實現固定污染源信息收集、數據分析、預警派單。截至2021年3月底,該系統已發出有效預警信息6.63萬余條,幫助125家企業避免了環境問題發生。
場景三,輔助決策。監測數據與溯源分析,可輔助政府進行執法決策及實力決策。如大連市推出生態環境局動態管控自動監控閉環管理平臺,通過大數據智能監管對排污企業監控點位是否超標實現精準判斷,進而有針對性地安排監察人員和監測力量及時進行突擊性現場執法。
一體化:多地提出“一張網”需求,項目向一體化發展
初步統計發現,已有44%的省份提出了全省監測“一張網”的目標,推動環境監測實現“橫向到邊、縱向到底”的統一管理,但完全監測一體化上仍面臨兩大困難:一是數據標準不統一,不同區域、不同污染類型在監測標準、數據存儲等方面不統一,數據的可比性差,與“一張網”存儲分析仍有較大距離;二是數據共享機制亟待建立,一個區域內的監測數據往往分散在多個責任主體手中,包括環境監測站、排污企業、第三方運營企業等,在數據標準不統一的情況下,科學的共享機制也難以建立。
這催生了一體化項目需求,將環境監測任務整體打包,由第三方企業統一建設、運營,不僅可以大大加速統一標準建設的進度,還可以加強在線平臺的頂層設計,建立更成熟的數據接入與共享方式。目前我國的一體化監測項目有天空地一體化、水氣土一體化兩種,前者利用衛星進行宏觀監測,無人機進行精細化監測,在地面進行固定及走航式監測,三者結合形成一體化監測網絡,主要應用于大氣立體監測體系;后者則是充分整合現有及新增監測點位,對某一區域內的水、氣、土質量進行監測,并形成“一張圖”,在統一平臺上綜合展示,在流域綜合治理與監測、城市綜合治理與監測將廣泛應用。
伴隨需求升級,我們預計“十四五”期間,環境監測將迎來968億元的累計投資(如圖6),同期環境監測運營規模將保持11%的年復合增速,在2025年達到165億。