成果简介
近日，中国环境监测总站张大伟站长在国际环境领域权威期刊Environmental Science and Ecotechnology上发表了题为“Establishing a nation-wide eco-environment monitoring network for sustainable governance”的论文。该论文系统地总结了我国建立全国生态环境监测网络的成就和经验，并探讨了其对全球环境治理的启示。文章提出，获取实时、广泛、精确的生态环境监测数据是应对全球环境危机的关键。通过建立覆盖“天空地海”一体化的生态环境监测网络，我国在生态文明建设和环境可持续治理方面取得了显著成果，为全球环境治理提供了实践范例。
该成果的发表标志着中国环境监测总站在推进数智化转型和监测理论创新方面取得了新的进展突破，对于进一步提升总站在生态环境保护领域的基础科研能力和水平，更好地推动建设现代化生态环境监测体系具有重要的意义。
图1 天空地海一体化监测网络架构示意图
1. 引言
当今全球环境治理正面临前所未有的挑战。全球范围内，空气污染和水污染问题仍然严峻，每年导致数百万人过早死亡，阻碍了可持续发展目标（SDG）中关于清洁水和空气的实现。《联合国政府间气候变化专门委员会第六次评估报告》（IPCC AR6）指出，全球平均气温上升已突破1.1℃，如延续当前排放路径，到2030年前或将跨越1.5℃临界阈值，直接威胁约30亿人口的生存与安全。同时，联合国环境规划署报告显示，地球正经历生物多样性的空前丧失，约有100万物种正面临灭绝风险。有效的国内和全球环境治理，以及应对气候变化和生物多样性丧失，都依赖于科学严谨、详实可靠的监测数据支持。准确、全面、及时的环境信息是政策制定的基础，能够评估环境变化趋势，并支持国际社会共同应对环境挑战。如何获取实时、全面且高精度的生态环境监测数据，已成为应对全球环境挑战的关键所在。
我国高度重视生态文明建设，以习近平生态文明思想为指导，将生态环境保护提升到前所未有的战略高度。习近平总书记提出的“绿水青山就是金山银山”“山水林田湖草沙冰是生命共同体”等重要理念，强调了生态系统的整体性、系统性和人与自然和谐共生的重要性。这些理念深刻影响了我国生态环境治理的战略布局，将生态环境监测视为生态文明建设的重要基础和支撑。 自2012年以来，我国在生态环境监测领域开展了一系列重大行动和改革创新。2015年，国务院办公厅印发了《生态环境监测网络建设方案》，明确了建设全国统一、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络的目标。此后，国家陆续出台了《生态环境监测规划纲要（2020-2035年）》等一系列政策和规划，全面推进监测网络的建设与完善。这些举措旨在提升我国的环境监测能力，为实现“美丽中国”和“双碳”目标提供关键的数据支撑。通过持续努力，我国初步建成了覆盖“天空地海”的立体监测体系，对国内外的环境治理和全球环境决策产生了显著影响。
2. 中国生态环境质量监测网络的建设与经验
经过几十年的建设与持续完善，特别是自2012年以来，我国在构建覆盖大气、地表水、地下水、土壤、噪声、海洋和生态系统等要素的生态环境质量监测网络方面取得了重大进展。该网络包括超过3.3万个国家级监测站点，并与约30万个地方监测点位互联互通，实现了对全国地级及以上城市和重点区域的全面覆盖。空气监测网络拥有1,734个站点，实时提供主要大气污染物（如PM₂.₅、PM₁₀、SO₂、NO₂、O₃和CO）数据，支持空气质量预报和污染防治。地表水监测网络包含3,646个断面，覆盖了全国主要河流、湖泊和水库。这些断面通过先进的自动监测设备，针对pH、溶解氧、氨氮、总磷等常规指标和特征污染物进行连续在线监测，实现了对水质变化的实时跟踪和预警。土壤监测网络设有2.2万个点位，重点监测农用地和建设用地的土壤污染状况，评估土壤污染状况，指导修复工作。地下水监测点位共1,912个，通过对地下水位、水质参数的长期监测，评估地下水资源状况和污染趋势。生态监测网络包括171个综合生态观测站和16,400个生态样地，涵盖森林、草原、湿地、荒漠等多种生态系统类型。通过对生态系统结构、功能和服务的长期观测，评估生态系统健康状况和变化趋势。此外，海洋环境通过1,359个站点进行监测，提供近海水质和海洋生态系统的数据。技术手段也逐步实现自动化与集成化，目前正在轨运行的7颗环境卫星提供了短周期、高覆盖和多波段的遥感监测能力，满足了全国大范围、跨区域、跨要素的综合监测需求 （图1）。
为了确保监测数据“真、准、全、快、新”，我国实施了完善的监测管理体系。通过“事权上收”、垂直管理、社会化监测与政府监管协同等制度创新，减少了地方行政干预。实施“谁出数、谁负责”的责任追溯机制和自动化监测技术的应用，建立了全面的质量管理和量值溯源体系，持续保障了监测数据的公信力和可比性。
生态环境监测有效支持了生态环境管理和政策制定。在污染防治攻坚战和重点流域治理实践中，监测网络提供了大量准确、及时的数据，有力支撑了环境治理决策。通过精准识别和持续监管PM₂.₅排放源，空气质量显著改善。2015年至2022年，我国PM₂.₅年均浓度整体下降约35.6%，这一降幅相当于美国自《清洁空气法案》实施以来30多年的改善。
3. 技术现代化与数智化转型
展望未来，我国将进一步推进生态环境监测网络的技术现代化和数智化升级，打造真正意义上的“天空地海”立体监测体系。这一进程将实现从传统单一数据采集向“智能感知—智慧分析—精准决策”全链条能力的跨越式发展，并逐步形成以“全域覆盖、多维协同、智能互联”为特征的多层次技术支撑体系，为美丽中国建设提供了更完善的技术与管理支撑。
（1）打造以价值实现为导向的“智慧大脑”
面对日益复杂的生态环境治理需求，我国将从构建“数据底座—智能工具—场景赋能”三位一体的生态环境监测体系出发，深度整合水、气、土、生态等全要素监测数据以及气象、水文、遥感等跨领域信息。通过开发大数据分析“智能工具箱”与生态环境监测行业大模型，实现监测数据高效清洗、融合，进而形成更具时效性与前瞻性的知识产品。各地在污染态势感知、主动问题识别和区域生态质量评价等方面的应用实践表明，监测数据向高价值信息乃至决策支撑的高效转化，能够显著缩短环境治理决策响应时间并提高监管精准度。
（2）构建以无人化为标志的新一代智能感知网络
为进一步提升监测效率与监督力度，我国将在监测装备领域大力推进无人运维、智能采样和“黑灯实验室”等关键技术的研发和部署。例如，通过引入无人机、走航车（船）等移动载具，高频次检测相较于传统方式可节省70%以上的现场运维时间和人力成本；新一代量子激光雷达、微流控芯片实验室、AI识别技术等的应用，则使监测系统实现了从“看得见”到“测得准”的重要跃升。在地表水质监测中，一体化智能采样装置可使检测耗时和运输成本减少50%以上，同时提升现场监测数据的准确性与客观性。
（3）建设复杂网络智能运维控制平台
针对规模庞大、层级复杂的监测网络所带来的运维挑战，我国生态环境监测体系正在搭建集数据生产、质量管理和监督检查等功能于一体的智能运控平台。通过智能运维模块实现设备全生命周期管理、自动化监测与安全监控，可大幅降低人工干预；全面质控模块则覆盖监测数据采集、传输、存储的全过程溯源，强化质量管理体系；监督检查模块通过实时监管与秒级报警机制，能有效识别和防范质量风险。质量管理也正从分散化、碎片化向系统化、集成化、体系化转变，显著提升了数据的一致性与可比性。
（4）打造全国感知数据物联共享中心
在“端—边—云”协同的新型物联网架构下，我国致力于构建智能化边缘计算调度体系，实现“天空地海”多源监测数据的立体融合与集成管理。通过对多源异构监测数据进行标准化和关联化处理，打通数据孤岛和技术壁垒。针对不同层级用户的需求，陆续推出涵盖数据产品目录、应用需求清单、格式规范要求和共享服务模式在内的“四个清单”，并通过API接口、智能检索等方式提升数据的共享效率与服务水平。
（5）形成系统论视角下的天空地海一体化监测理论
在此基础上，我国将逐步构建基于系统论、信息论和控制论的完整监测理论框架，包括从原始数据（Data）、信息产品（Information）、知识服务（Knowledge）到智慧决策支持（Wisdom）的全链条进阶。通过央地、天地、源汇一体化设计和对监测网络“自学习”与“自优化”能力的强化，实现复杂生态系统监测中更高层次的动态调控与决策支持，这也为全球生态环境监测网络的建设提供了新的思路。
4. 全球环境治理的启示
在全球可持续发展目标（SDGs）与气候变化、生态安全等重大挑战交织的时代背景下，我国的生态环境质量监测网络建设为国际社会提供了启示性范例，尤其对环境监测能力不足的国家和地区具有重要借鉴意义。
（1）从被动治理转向主动预防的理念转变
传统的环境治理往往是事后治理，强调在污染发生后采取措施。这种被动的方式难以及时应对环境问题的复杂性和突发性。中国的经验表明，通过建立全面、实时的生态环境监测网络，可以实现对环境变化的实时感知，从而从被动治理转向主动预防。这样的转变使得环境治理能够更早地识别问题、评估风险，采取前瞻性的措施，避免环境问题的扩大和升级。
（2）从单一要素管理到系统协同治理
过去，环境治理常常局限于对空气、水、土壤等单一要素的管理，缺乏对生态系统整体性的认识。中国以“山水林田湖草沙冰是生命共同体”的理念为指导，构建了覆盖“天空地海”的立体监测体系，实现了对多要素、多尺度的综合监测。这种系统协同的治理方式，有助于揭示生态系统中各要素之间的复杂相互作用，为制定综合性的环境政策提供科学依据。
（3）数据驱动的科学决策与管理
在全球环境治理中，缺乏高质量、可信的数据一直是重大挑战。我国通过实施“真、准、全、快、新”的数据管理体系，确保了监测数据的质量和公信力。这为以数据驱动的科学决策提供了坚实基础。高质量的数据不仅有助于国内环境管理，也为国际合作与交流提供了可靠依据，支持全球在污染治理、气候变化、生物多样性保护等方面的协同行动。
（4）技术创新与智能化的引领
我国在生态环境监测中融合了人工智能、物联网、大数据等先进技术，实现了监测的自动化和智能化。这不仅提高了监测的效率和准确性，也降低了成本，为资源有限的发展中国家提供了可行的技术路径。技术创新的引领作用，能够帮助各国跨越传统技术的局限，直接进入智能化的环境监测新阶段。中国已成功在3年左右时间内建成大规模自动化监测网络，为“一带一路”区域水质实验室建设提供了可复制的模式，其中自动化实验室效率提升100%，成本降低20%。
（5）全球合作与共享的必要性
环境问题具有跨界性和全球性，单个国家难以独自解决。我国在推动生态环境监测国际合作方面的实践，如参与地球观测组织（GEO）、建设“一带一路”生态环境保护大数据服务平台等，体现了全球合作与数据共享的必要性。通过加强国际合作，共享监测数据和技术经验，各国可以共同提升环境治理能力，应对全球环境挑战。
（6）制度创新与多元共治的启示
我国通过垂直管理、社会化监测与政府监管协同等制度创新，调动了多方力量参与生态环境监测。这表明，环境治理需要政府、企业、社会组织和公众的共同参与，构建多元共治的格局。这样的制度创新，有助于提高环境治理的效率和公平性，为全球环境治理提供了新的思路。
从我国的经验来看，面对全球环境挑战，必须从理念、制度、技术等多方面进行系统性的变革。建立全面、实时、精准的生态环境监测网络，是实现科学治理和可持续发展的关键一步。这不仅有助于本国环境问题的解决，更为全球环境治理提供了实践范式。
5. 结论与行动倡议
在全球生态危机与可持续发展目标交织的背景下，我国建设的全球最大生态环境质量监测网络为国际社会提供了可借鉴的成功案例。系统化、数智化和一体化的监测体系在保护生态环境、应对气候变化和实现可持续发展目标方面的重要性日益凸显。基于此，我们倡议：
（1）加强现有国际合作机制：依托地球观测组织（GEO）、联合国环境规划署（UNEP）、全球环境监测系统（GEMS）等平台，深化生态环境监测数据和技术的全球共享与合作。积极参与并推动“一带一路”生态环境保护大数据服务平台建设，与沿线国家共同提升环境监测能力。
（2）建立全球环境监测伙伴关系： 呼吁国际社会联手，建立更加紧密的技术和政策合作机制，共同应对全球环境挑战。特别是加强与欠发达国家和地区的技术援助与能力建设，缩小监测能力与数据鸿沟。
（3）推进一体化设计与标准化：在“一带一路”建设和国际标准化组织的合作框架下，制定和完善生态环境监测的技术规范、数据质量管理体系和信息共享标准，提升多国数据的可比性和互操作性，促进全球环境监测数据的整合集成。
（4）强化系统观与前瞻思维：鼓励学术界、产业界与政府部门紧密协作，共同推动生态环境监测体系的持续创新。通过构建跨学科、多领域的合作平台，充分发挥系统科学、信息技术和人工智能等前沿技术的作用，为全球可持续发展目标的实现提供更加坚实的理论与实践支撑。
我国愿与国际社会共同努力，积极分享生态环境监测网络建设的经验和成果，推动全球环境治理水平的提升，为构建人类命运共同体作出积极贡献。
文章链接：Dawei Zhang*. 2025. Establishing a nation-wide eco-environment monitoring network for sustainable governance. Environmental Science and Ecotechnology 26 (2025) 100585. DOI: 10.1016/j.ese.2025.100585.
文章来源：中国环境监测总站微信公众号