一种基于最少检测量的区域大气环境健康风险预警监测方法、系统及应用与流程

本发明属于大气检测与环境健康风险监测，具体涉及一种基于大气成分检测和最少检测量的区域大气环境健康风险预警监测方法、系统及应用。

背景技术：

1、大气环境健康风险监测，是为动态掌握大气环境健康风险及其变化趋势，针对与人体健康密切相关的环境因素开展系统、持续的监测，通过对大气成分及其浓度变化、扩散的检测，经过科学分析和解释后获得重要的大气环境健康风险信息，并及时反馈至管理部门支撑政策制定和信息发布的过程。其中，环境健康风险预警监测，是指在环境健康风险未知且无明显环境健康影响的区域，针对学校、医院、居民区等环境健康敏感区和敏感人群开展预警性监测，主要工作是通过选择代表性点位监测与人体健康密切相关的环境因素，掌握环境健康风险现状水平，以便及时作出预警，并实施相应的公众环境健康管理（环境健康风险管控），保护公众环境健康。

2、现有技术中，环境健康敏感区，是指存在老人、儿童、孕妇及基础病患者等环境健康敏感人群的，以居住、医疗卫生、文化教育等为主要功能的区域；环境健康高风险区，是指环境污染导致人体暴露处于较高水平，存在较严重人群健康影响的区域。环境健康风险管控，是指对环境健康高风险区域采取的风险管理或处理措施，包括流程、策略、设施、操作或其它行动。

3、环境健康风险监测原则包括如下四点，并且要同时兼顾：（1）针对性原则，以环境健康风险管理为目标，针对环境健康风险预警、环境健康高风险区跟踪、环境健康风险管控效果评估以及突发环境事件及其应急处置等不同场景的监测目的及需求，开展与人群暴露及健康影响密切相关环境因素的监测，确保监测结果的代表性、准确性和时效性。（2）规范性原则，以程序化和系统化方式规范环境健康风险监测的基本原则、工作程序和监测方法，保证环境健康风险监测的科学性和客观性。（3）优先性原则，选择优控化学品名录、高健康风险污染物名录、有毒有害大气污染物名录或水污染物名录等清单中重点的关注污染物，或者排放量大、暴露持续时间长、健康危害高的污染物作为优先监测项目，开展环境健康风险监测。（4）经济可行原则，在满足环境健康风险预警、环境健康高风险区、环境健康风险管控效果评估以及突发环境事件及其应急处置等不同场景环境健康风险监测要求的条件下，综合考虑监测成本、技术水平等多方面因素，制定合理的监测方案，保证监测工作切实可行并符合暴露评估和风险评估的要求。

4、现有技术中的环境健康风险监测的工作程序主要包括监测场景确定、风险源及暴露受体识别、监测计划制定、实施以及预警结果输出。其中，风险监测的场景根据具体工作任务确定，包括环境健康风险预警监测、环境健康高风险区跟踪监测、环境健康风险管控效果评估监测、突发环境事件及其应急处置环境健康风险监测等类型。

5、但是，现有技术的环境健康风险预警监测方法通常必须对种类繁多、数量巨大的关注有机污染物均进行监测，才能进行环境监测和环境健康风险预警，例如，中国发明专利公告号cn 116384748 a公开的基于环境监测的工业企业环境健康风险分级方法包括：步骤1、工业企业环境健康风险源分级准备；步骤2、工业企业环境健康风险预判；步骤3、高环境健康风险源关注污染物的筛选；步骤4、高环境健康风险源环境监测；步骤5、高环境健康风险源风险评估与分级；步骤6、开展区域工业企业环境风险源分级报告。该发明方法基于周边人群环境健康，通过科学、客观的识别工业企业产生的关注污染物，在风险源分级中首先评估工业企业周边环境健康风险大小，再依照环境健康风险大小进行风险源排序，最后通过聚类分析的方法进行风险分类分级，能客观反应工业企业环境健康风险源的等级。但是该发明记载的步骤3、高环境健康风险源关注污染物的筛选，分为：步骤31、筛选指标的确定；步骤32、评分标准的设置；步骤33、指标权重的计算；步骤34、筛选因子的赋值；其中所述步骤31、筛选指标的确定，是基于污染物的物理化学性质、环境毒理学、环境暴露等三个主要方面，选取8项指标，作为健康风险评价中关注污染物的筛选指标；但是，最终筛选后得到的关注污染物的种类、数量仍然较为庞大，而且多种关注污染物之间还存在着累积效应，该技术方案均需要加以监测、分析和运算，才能最终得到环境风险源分级报告。中国环境科学学会颁布实施的环境健康监测技术规范t/cses 53-2022标准中，也记载了“通过分析与人体健康密切相关环境污染因子的浓度、分布及污染排放状况，或在相关环境健康调查的基础上，确定特征污染物并纳入必测项目，并需关注有毒有害污染物和优先控制污染物”，实践中，有毒有害污染物和优先控制污染物约有80余种，现有技术的预警监测必须依赖对这些80余种的关注污染物的浓度检测数据才能进行，才能保证预警监测结果的全面性、准确性。

6、然而，在实践中，对于区域内大范围的大气环境健康风险预警监测或者应急监测，对如此众多的有机污染物浓度全部检测出来，然后再将其应用于环境健康暴露风险预警评估，必然会导致检测（监测）及分析、计算、评估过程的复杂性，也必然会大幅增加对专业的检测与分析的人工、仪器、耗材、计算和时间成本，无法满足监测的经济性和时效性等的需求。

7、综上，采用现有的监测技术与分析评估技术，需要检测大量的关注有机有毒有害污染物和优先控制污染物（全部的特征污染物均为必测项目），所以成本高、速度慢，难以满足大范围、低成本、高效率、实时性的区域大气环境健康风险预警监测，也难以基于该监测结果实施高效、及时、可持续的环境执法，因而限制了区域大气环境健康风险预警监测技术在大范围内的推广和普及；因此，如何在保证预警监测结果的全面性、准确性基础上，还能够满足经济性和时效性等方面的需求，以支持实际工作的开展，就变得非常重要。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于最少检测量的区域大气环境健康风险预警监测方法、系统及应用，根据多种高风险毒害污染物之间的多元趋势关联性、代表性、使用普遍性等要素，筛选出两种行业预警监测的最少必要目标检测物，并且仅仅通过对该两种最少必要目标检测物的实时监测数据，基于最少检测量、就能够得到全面、准确的预警监测结果，大幅降低了预警监测的复杂性大幅降低检测所需人工、仪器、耗材、运算和时间成本，提高了预警监测的效率和时效性；在保证预警监测结果的全面性、准确性的基础上，能够满足经济性和时效性的需求，特别是在大范围内开展实时预警监测、环境执法和应急管理的需求，有利于落实大规模、大范围的大气环境健康风险预警监测和管理，切实保障公众环境健康。

2、本发明为解决上述问题而提供的技术方案为：

3、 一种基于最少检测量的区域大气环境健康风险预警监测方法，其包括如下步骤：

4、s1：确定最少必要目标检测物

5、根据多种有机高风险毒害污染物之间的多元趋势关联性、代表性和使用普遍性等要素，筛选出1,3-丁二烯和三氯甲烷，作为区域大气环境健康风险行业预警监测最低数量的必要预警监测高风险污染物，即行业预警监测的最少必要目标检测物；具体为：

6、s1-1：汇总全部高风险污染物清单

7、根据优先控制化学品名录、环境与健康专项调查重点污染物名录、国家相关行业排放标准，汇总区域大气环境健康风险预警监测的全部高风险污染物清单；

8、s1-2：根据高风险污染物的毒性参数进行第一次筛选

9、在全部高风险污染物清单中，高风险污染物的毒性参数进行第一次筛选，得到一次筛选后的关注高风险污染物清单；

10、s1-3：根据高风险污染物的阈值浓度进行第二次筛选

11、在关注高风险污染物清单中，根据各高风险污染物组分的阈值浓度进行第二次筛选，得到二次筛选后的重点高风险污染物清单；

12、s1-4：根据高风险污染物的趋势关联性进行第三次筛选

13、在重点高风险污染物清单中，根据各重点高风险污染物组分之间的毒性-浓度-时间-空间扩散的多元趋势关联性、代表性，进行第三次筛选，最终确定最少必要目标检测物为1,3-丁二烯和三氯甲烷；

14、s2：确定区域大气环境健康风险预警监测范围、监测对象、监测时间与频次

15、根据预警监测项目需求，分别确定区域大气环境健康风险预警监测范围，包括时间范围和空间范围；确定监测对象为环境空气，确定监测时间与频次为实时在线监测，在各监测点上布设最少必要目标检测物的在线浓度检测传感器；

16、s3：构建基于最少必要目标检测物的区域大气环境健康风险预警监测分析模型

17、基于两种最少必要目标检测物的浓度数据，结合污染源、污染物、暴露途径、暴露路径及可能受到潜在污染影响的敏感人群分析，分别构建出1,3-丁二烯与三氯甲烷的区域大气环境健康风险预警监测分析模型；

18、s4：实施最少必要行业预警监测

19、在监测区域内，采用加密网格法布设环境空气监测点位，由布设在各监测点位上的最少必要目标检测物的在线浓度检测传感器，采集最少必要目标检测物的实时浓度监测数据，并进行数据处理和存储；

20、s5：分析最少必要行业监测数据并得出预警结果

21、将被监测区域内采集并处理后的最少必要目标检测物的浓度数据，导入区域大气环境健康风险预警监测分析模型中，自动计算，然后输出对应的实时预警监测结果；

22、s6：采集并处理历史数据，校验和优化区域大气环境健康风险预警监测分析模型

23、对历史数据和对应的预警监测结果进行分析，并补全缺少的部分时段的历史数据，用较长的历史周期中的数据变化，对步骤s3构建的基于最少必要目标检测物的区域大气环境健康风险预警监测分析模型，以及步骤s5的预警结果，进行验证和优化。

24、一种基于最少检测量的区域大气环境健康风险预警监测系统，其特征在于，其用于实现所述的区域大气环境健康风险预警监测方法，该系统包括：远程服务器，设置在多个监测点的最少目标检测物浓度检测传感器，外部数据源，管理终端，用户终端；该远程服务器内置有用于所述的区域大气环境健康风险预警监测方法的程序，该远程服务器分别与各浓度检测传感器、外部数据源、管理终端、用户终端通过网络连接并交互通讯；所述远程服务器内置的区域大气环境健康风险预警监测方法的程序，包括如下模块：输入管理模块，预警监测项目管理模块，基于最少检测量的区域大气环境健康风险预警监测分析模块，最少目标检测物浓度实时数据采集模块，历史数据采集模块，离线数据采集模块、行业特征污染数据库模块、模型验证与优化模块和可视化输出管理模块；

25、其中，基于最少检测量的区域大气环境健康风险预警监测分析模块内置所述基于最少检测量的区域大气环境健康风险预警监测分析模型；

26、最少目标检测物浓度实时数据采集模块分别与各浓度检测传感器双向连接；

27、历史数据采集模块、离线数据采集模块分别与外部数据源连接；

28、输入模块与预警监测项目管理模块连接；

29、预警监测项目管理模块分别与最少目标检测物浓度实时数据采集模块，历史数据采集模块，离线数据采集模块双向连接；

30、最少目标检测物浓度实时数据采集模块，历史数据采集模块，离线数据采集模块分别与行业特征污染数据库模块双向连接；

31、行业特征污染数据库模块、基于最少检测量的区域大气环境健康风险预警监测分析模块、模型验证与优化模块、可视化输出模块，均依次双向连接。

32、前述基于最少检测量的区域大气环境健康风险预警监测方法的应用，将其应用于基于区域大气环境健康风险监控的区域环境执法和区域环境应急管理。

33、本发明提供的基于最少检测量的区域大气环境健康风险预警监测方法、系统及应用，与现有技术相比，本发明的有益效果为：

34、1、本发明根据多种高风险毒害污染物之间的多元趋势关联性、代表性和使用普遍性，包括毒性、浓度、伴生、时空扩散等生产排放与物理化学属性，多行业使用的普遍性和频次等要素，筛选出两种行业预警监测的最少必要目标检测物，并且仅仅通过对该两种最少必要目标检测物的实时监测数据，基于最少检测量，就能够得到全面、准确的预警监测结果，大幅降低了预警监测的复杂性大幅降低检测所需人工、仪器、耗材、运算和时间成本，提高了预警监测的效率和时效性；在保证预警监测结果的全面性、准确性的基础上，能够满足经济性和时效性的需求，特别是在大范围内开展实时预警监测、环境执法和应急管理的需求，有利于落实大规模、大范围的大气环境健康风险预警监测和管理，切实保障公众环境健康。

35、2、本发明基于全新的技术构思，根据多种污染物的毒性-浓度-时间-空间扩散的多元趋势关联性、代表性，特别是各重点污染物的浓度变化趋势与时空扩散变化趋势的一致性，从为数众多的高风险特征毒害污染物中，最终确定了两种使用最普遍的最少必要目标检测物，进而基于该两种目标检测物的浓度监测，即可得知其他污染物的变化趋势，以检测获得的最少量（两种）的核心污染物污染浓度数据，即基于最少检测量，就可完成区域大气环境健康风险预警监测，并且可以确保监测结果客观、准确，从而大幅简化了预警监测的步骤和工作量，对预警监测、分析、评估步骤和相关的仪器、设备、网络进行了大幅简化，大幅降低预警监测所需人工、仪器、耗材和时间，最大限度的节约了监测资源，有利于在线实时预警监测技术的大规模、大范围推广应用和普及。

36、3、本发明基于三次递进筛选出来的，普遍使用的最低数量的两种必要监测高风险特征毒害污染物，其浓度变化趋势和时空扩散变化趋势能够与其他被代表的必要监测污染物的变化趋势吻合，因而，其能够作为实施区域环境健康风险监测的最少必要目标污染物，其变化趋势能够代表全部必要监测污染物的整体变化趋势，用于环境执法和应急，可以降低监测复杂性、提高监测效率和时效性，在确保监测结果客观、准确的基础上，最大限度的节约监测资源，以支持获取精准、客观的监测数据实施区域环境执法和环境应急管理。

37、4、本发明提供的监测方法，其最少必要目标检测物的筛选步骤严谨而科学，首先是根据区域大气环境健康风险行业特性，进行风险源及暴露受体识别，汇总出全部的高风险源清单、特征毒害污染物；再根据行业排放参数（毒性/浓度/时间/空间扩散）等进行二次筛选，识别出关键高风险污染物，最后根据使用普遍性、多种无污染之间浓度变化、扩散变化等健康风险变化趋势相关性（一致性）进行第三次筛，最终筛选出最低数量的必要监测高风险特征毒害污染物是1,3-丁二烯和三氯甲烷，从而由其监测数据变化趋势代替对全部特征毒害污染物的变化趋势，经过实际运行和验证，该方法的准确性和客观性均能够得到保证。

38、5、本发明综合考虑了环境健康监控和执法资源的有限性，以全新的技术构思，在《环境健康风险监测技术规范》(t/cses53-2022) 规范的基础上，进行了从理论到方法体系进行了多方面的创新、简化，基于最少检测量实施区域大气环境健康风险预警监测，大幅降低了成本并提高了时效性，为该规范能够实际在大区域范围内进行推广、应用，客观公正的实施环境执法等管理、维护公众环境健康，创造了有利条件。