《焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物修復智能監(jiān)測設備配置技術指南》編制說明

焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物修復智能監(jiān)測

設備配置技術指南

（征求意見稿）

編制說明

《焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物修復智能監(jiān)測設備配置技術指南》

編制組

二〇二三年九月

1任務來源

根據(jù)國家重點研發(fā)計劃“基于‘大智物云’的焦化污染場地生物修復一體

化智能裝備研究（2020YFC1807900）項目”的任務需要，北京工業(yè)大學為指南

承擔單位，中國環(huán)境科學研究院、天津大學、北京建工環(huán)境修復股份有限公司、

河南省科悅環(huán)境技術研究院有限公司、天津壹鳴環(huán)境污染治理有限公司為標準

協(xié)作單位，聯(lián)合參與《焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物修復智能監(jiān)測設備配置技術

指南》的指南項目的編制工作。

2標準制訂的必要性分析

焦化工業(yè)作為國民經(jīng)濟的重要組成部分，對既往的地方經(jīng)濟發(fā)展起到了重

要的推動作用。然而其產(chǎn)生的多環(huán)芳烴等有毒、致癌物質導致了嚴重的污染問

題，全球范圍內都亟待解決由焦化污染土壤帶來的環(huán)保、經(jīng)濟和社會問題。近

年來，各國政府紛紛加強了相關環(huán)保治理工作，相繼出臺了一系列的法律法規(guī)

和標準，嚴格規(guī)定了土壤污染治理要求，為焦化污染土壤治理提供了重要的法

律保障。

另一方面，焦化污染土壤治理技術也得到了不斷研發(fā)和創(chuàng)新?，F(xiàn)代技術的

不斷涌現(xiàn)和應用，如生物治理方法、新型的化學治理和物理治理方法等，使得

焦化土壤污染治理更加科學、高效和實用。這些技術的應用，不僅提高了污染

治理的效果，還降低了治理成本，為可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。其中的一項

重要發(fā)展趨勢在于焦化污染土壤的多環(huán)芳烴生物治理，其安全性高、快速降解

能力和二次污染較低的特點使其備受關注。

此外，隨著信息技術的不斷發(fā)展，數(shù)字化、智能化的焦化污染土壤治理設

備和技術也進入了高速發(fā)展期。這些先進技術的應用，不僅提高了污染治理的

精度和效率，還為企業(yè)的生產(chǎn)管理和環(huán)保監(jiān)測提供了更加可靠的數(shù)據(jù)支撐，有

望進一步推動焦化土壤污染治理水平的提升。

盡管如此，在當前階段，土壤修復過程中的信息化發(fā)展相較于水污染、大

氣污染等其他環(huán)保信息化應用領域明顯滯后。在焦化土壤修復的較新領域，如

焦化土壤的多環(huán)芳烴生物治理領域，其過程信息化、智能化的概念仍在建立之

1

中，無論是在技術路線的選擇、技術方法的采用，還是在具體設備選型與配置

上均缺乏相關標準和具有代表性的示范工程作為實踐支撐。

在國家重點研發(fā)計劃“基于‘大智物云’的焦化污染場地生物修復一體化

智能裝備研究（2020YFC1807900）項目”的支撐下，項目組在主要在多環(huán)芳烴

生物修復的過程中進行了大量實驗和現(xiàn)場技術實施。在過程中總結了主要的信

息化監(jiān)測對象和監(jiān)測方法，主要包括：1）焦化污染土壤的多環(huán)芳烴測量。2）

使用泥漿反應器進行異位修復時的主要在線監(jiān)測環(huán)境因子，如溫度、pH、水分、

溶解氧等。3）泥漿反應器在修復過程中的泥漿多環(huán)芳烴的測量。4）使用生物

堆進行修復過程中的廢水、廢氣的在線監(jiān)測。

此類監(jiān)測系統(tǒng)可以有效地收集焦化污染土壤生物修復過程中的重要數(shù)據(jù)，

并基于這些數(shù)據(jù)開展智能分析、展示關鍵結果，并在過程中進行提示和預警。

同時，它可以與人工干預相結合，優(yōu)化生物修復過程中的環(huán)境參數(shù)設置、菌劑

的用量和添加時間，以及泥水比例值等。通過不斷優(yōu)化修復過程，確保生物修

復的有效性和安全性。此類信息化技術在焦化污染土壤修復領域的全方面使用

在全國范圍內尚屬首次，依托于此示范工程建立的焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物

修復智能監(jiān)測設備配置技術指南與時俱進，符合最新環(huán)境標準體系的規(guī)范，有

望有力地規(guī)范和推動我國修復技術工作的發(fā)展。同時將有利于沖破焦化污染土

壤傳統(tǒng)方法的思想制約，有望進一步推動污染土壤的有效治理和面向未來的智

能化管理水平提升。

3指南編制過程

2023年2月，編制組向中華環(huán)保聯(lián)合會遞交《焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物

修復智能監(jiān)測設備配置技術指南》立項申請和初稿，專家給出修改意見。

2023年3~5月，編制組根據(jù)專家意見，對《焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物修

復智能監(jiān)測設備配置技術指南》初稿進行了修改和完善；

2022年6月，編制組向中華環(huán)保聯(lián)合會遞交《焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物

修復智能監(jiān)測設備配置技術指南》修改稿，并召開專家論證會，該團體標準獲

得立項批準。

2

2022年7月~2023年2月，編制組基于“基于‘大智物云’的焦化污染場

地生物修復一體化智能裝備研究”研究成果，進一步完善指南內容形成征求意

見稿，同時完成編制說明；

2023年3月，編制組就《焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物修復智能監(jiān)測設備配

置技術指南》進行進一步討論，對團體標準進一步修改和完善。

2023年7月，編制組向中華環(huán)保聯(lián)合會遞交《焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物

修復智能監(jiān)測設備配置技術指南》征求意見稿和編制說明，召開技術指南評審

會。

4國內外相關標準研究

4.1國外土壤污染修復相關技術規(guī)范

美國、日本、加拿大等國家針對污染場地的評估和修復，制定了一系列的

技術規(guī)范和準則。其中，美國環(huán)保署（EPA）為了推動污染場地的評估和土壤的

修復，于1996年發(fā)布了《土壤篩選導則》，該導則提供了一個分層次的管理框

架，用于確定污染場地的面積、化學物質的濃度和人類暴露的途徑，以及根據(jù)

風險和場地背景制定土壤篩選水平。該導則是污染場地評估和修復的標準化指

南。此外，EPA還在《CERCLA修復調查和可行性研究導則》中詳細闡述了修復

調查與可行性研究的程序和技術要求，包括工作范圍、場地識別、修復技術方

案的制定和篩選、可行性試驗和分析方案等，為場地污染修復技術的充分論證

提供了指導。美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）制定的《基于風險和非風險情景下

所考慮的修復措施選擇標準》不僅規(guī)定了污染場地的修復范圍和目標，還介紹

了修復技術方案編制階段的場地概念模型特點、修復策略和修復技術篩選原則

及方法，對于不同類型的污染場地選擇合適的修復技術具有很好的指導作用。

各州也根據(jù)自身情況和特點制定了相應的技術規(guī)范，例如美國新澤西州的《污

染土壤修復導則》將土壤修復技術分為四類：挖掘、污染土壤處理技術、土壤

再利用、限制和控制暴露，并分別闡述了每類修復技術的亞分類和關鍵技術。

密歇根州自然資源部制定了《土壤修復效果評估導則》和《地下水和土壤修復

關閉驗收指南》，用于指導土壤污染修復評估及后續(xù)管理。

3

針對城市和工業(yè)地域的土壤污染防治問題，日本制定了《市街地土壤污染

暫行對策指南》和《依據(jù)土壤污染對策法制定的調查及措施技術指南》，該兩

項指南規(guī)定了土壤污染狀況調查、措施區(qū)域的劃定和治理措施等內容。日本還

在《土壤環(huán)境質量標準》中制定了27種特定有害物質的土壤含量限值，其中包

括鎘、鉛、汞等重金屬。但是，只有Cd、Cu和As等重金屬在農(nóng)田污染中有濃

度限值的規(guī)定，其余的環(huán)境質量標準都是針對城市和工業(yè)用地的。

加拿大于1996年發(fā)布了《加拿大污染場地土壤質量修復目標值制定導則》，

該導則同時考慮了人體健康與生態(tài)受體的保護，取值原則是以二者中更敏感的

一方為準。1997年，加拿大又出臺了《污染場地管理導則》，該導則詳細闡述

了污染地塊治理修復過程中的工程質量控制、二次污染防控和職業(yè)健康危害防

護的內容和方法。此外，加拿大還制定了《場地修復技術：參考手冊》、《聯(lián)

邦污染場地關閉指南》和《加拿大推薦土壤質量導則》等相關標準。其中，

《場地修復技術：參考手冊》與美國新澤西州的《污染土壤修復導則》類似，

對污染場地各修復技術的適用性進行了詳細描述。加拿大在土壤污染修復方面

的相關標準主要參考了美國的內容，并更加重視健康危害的防護和二次污染問

題。

除了前述國家，其他國家也有相應的技術規(guī)范和準則。丹麥環(huán)境部于2018

年制定發(fā)布了《污染場地修復導則》，該導則主要關注土壤修復過程，覆蓋了

管理策略、場地調查、風險評估、土壤、空氣和地下水質量標準、調查報告編

制、修復措施及操作和評估等土壤調查與修復治理的全過程。澳大利亞于2008

年出臺了《現(xiàn)場修復環(huán)境管理導則》，該導則介紹了污染地塊治理修復過程中

的二次污染防范方法，涉及大氣、噪聲、地表水、土壤、地下水等介質，并描

述了施工過程的安全健康保護措施。荷蘭在2001年發(fā)布并于2012年修訂了

《工礦企業(yè)土壤污染防治指南》，該指南從土壤污染預防設施和措施兩個方面

分析土壤污染隱患，并推薦采用哪些土壤污染防治措施與設施組合可降低風險，

從而指導企業(yè)開展規(guī)范的土壤污染防治活動。英國環(huán)保署于2004年發(fā)布并于

2019年修訂了污染場地管理規(guī)范程序（CLR11:Modelproceduresforthe

managementoflandcontamination），該規(guī)范從風險評價、修復方案評估和

修復策略實施三個方面為污染場地風險管控提供了規(guī)范的技術框架。

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國外已經(jīng)頒布了大量相關的技術文件或導則，從污染場地環(huán)境調查到修復

后關閉驗收，建立了較為完善的污染地塊修復制度。在工程監(jiān)理制度方面，主

要關注修復項目工程質量控制、修復過程二次污染防控和施工人員健康危害防

護三個方面。在污染場地修復技術方面，不同國家有不同的側重點。例如，丹

麥主要關注土壤修復過程，而加拿大和美國主要關注具體的修復技術。

4.2國內土壤污染修復相關技術規(guī)范

我國近年來高度重視土壤污染及場地修復問題，出臺了一系列的標準、技

術導則和技術指南，初步建立了基于風險管控的土壤環(huán)境管理制度體系。其中，

《土壤環(huán)境質量標準》（GB15618—1995）是我國第一個土壤環(huán)境質量標準，

規(guī)定了農(nóng)田、蔬菜地、菜園、果園、牧場、林地、自然保護區(qū)等地的土壤中主

要污染物標準限值。2018年，《土壤環(huán)境質量農(nóng)用地土壤污染風險管控標準

（試行）》（GB15618—2018）和《土壤環(huán)境質量建設用地土壤污染風險管控

標準（試行）》（GB36600—2018）分別對農(nóng)用地和建設用地土壤污染風險篩

選值和管制值、監(jiān)測要求、實施與監(jiān)督進行了規(guī)定，同時廢止了《土壤環(huán)境質

量標準》（GB15618—1995）。2021年，生態(tài)環(huán)境部制定了《區(qū)域性土壤環(huán)境

背景含量統(tǒng)計技術導則（試行）》(HJ1185—2021)，規(guī)定了區(qū)域性土壤環(huán)境背

景含量統(tǒng)計工作程序以及數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理分析、統(tǒng)計與表征等技術要求。

環(huán)境保護部于2014年發(fā)布了《工業(yè)企業(yè)場地環(huán)境調查評估與修復工作指南

(試行)》，該指南詳細闡述了場地環(huán)境調查評估及污染場地修復的工作流程、

基本要求和技術方法，為從業(yè)單位進行場地環(huán)境調查、風險評估、治理修復、

修復環(huán)境監(jiān)理、修復驗收和后期管理等工作提供了技術指導。2021年，生態(tài)環(huán)

境部制定了《工業(yè)企業(yè)土壤和地下水自行監(jiān)測技術指南（試行）》（HJ1209—

2021），該指南規(guī)定了工業(yè)企業(yè)土壤和地下水自行監(jiān)測的一般要求，監(jiān)測方案

制定，樣品采集、保存、流轉、制備與分析，監(jiān)測結果分析，質量保證與質量

控制，監(jiān)測報告編制，監(jiān)測管理的基本內容和要求，為防控工業(yè)企業(yè)土壤和地

下水污染，改善生態(tài)環(huán)境質量提供了標準基礎。

為了加強建設用地環(huán)境監(jiān)督管理、規(guī)范土壤修復技術方案編制，生態(tài)環(huán)境

部發(fā)布了《建設用地土壤修復技術導則》（HJ25.4-2019）。該導則明確了編

5

制修復技術方案的基本原則和程序，包括修復模式的選擇、修復技術的篩選、

修復方案的制定和編制等內容，為建設用地土壤修復提供了管理依據(jù)和技術支

持。與該導則配套的還有以下系列標準：

a)《建設用地土壤污染狀況調查技術導則》（HJ25.1-2019）：對土壤污

染狀況調查的目的、內容、方法、流程等進行了系統(tǒng)規(guī)范的指導；

b)《建設用地土壤污染風險評估技術導則》（HJ25.3-2019）：對土壤污

染風險評估的原則、內容、方法、流程等進行了系統(tǒng)規(guī)范的指導；

c)《建設用地土壤污染風險管控和修復監(jiān)測技術導則》（HJ25.2-2019）：

對土壤污染風險管控和修復監(jiān)測的目的、內容、方法、流程等進行了系統(tǒng)規(guī)范

的指導。

此外，為了及時發(fā)現(xiàn)并消除或降低土壤污染隱患，生態(tài)環(huán)境部還制定了

《重點監(jiān)管單位土壤污染隱患排查技術指南（試行）》，該指南闡述了重點監(jiān)

管單位土壤污染隱患排查的范圍、現(xiàn)場排查、隱患整改、檔案建立等工作流程

和技術要點，為土壤污染隱患排查提供了技術支持。

生態(tài)環(huán)境部為了規(guī)范污染土壤熱脫附修復工程建設和運行，制定了兩項工

程技術規(guī)程：《污染土壤修復工程技術規(guī)程異位熱脫附》（HJ1164-2021）：

對異位熱脫附修復工程的設計、施工、調試和運行維護等方面提出了技術要求；

《污染土壤修復工程技術規(guī)程原位熱脫附》（HJ1165-2021）：對原位熱脫附

修復工程的設計、施工、調試和運行維護等方面提出了技術要求。這兩項規(guī)程

為污染土壤修復項目的工程設計、施工與運行管理提供了技術依據(jù)。

為了防治土壤污染，我國已經(jīng)建立了一套較為全面的技術標準體系，包括

土壤環(huán)境質量標準、土壤污染風險篩選值和管制值、土壤污染調查、監(jiān)測和評

估技術指南和導則等。其中，《土壤環(huán)境質量標準》（GB1995）是全國通用標

準，但由于適用范圍小、污染物類型少，已不能滿足當前土壤環(huán)境質量評價的

需求。各省市也根據(jù)地方實際情況出臺了一些技術標準，例如：

a)《場地環(huán)境評價導則》（DB11/T656-2009）：對場地環(huán)境評價的工作程

序和污染識別、現(xiàn)場采樣分析、風險評價等階段提出了要求；

b)《場地土壤環(huán)境風險評價篩選值》（DB11/T811-2011）：對不同土地利

用類型下土壤污染物的風險評價篩選值及使用規(guī)則進行了規(guī)定；

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c)《污染場地修復驗收技術規(guī)范》（DB11/T783-2011）：對污染場地修復

驗收的內容和技術要求進行了規(guī)定；

d)《重金屬污染土壤填埋場建設與運行技術規(guī)范》（DB11/T810-2011）：

對重金屬污染土壤填埋場的選址、設計、施工、運行管理、封場、環(huán)境監(jiān)測、

記錄與報告等方面提出了技術要求；

e)《污染場地修復工程環(huán)境監(jiān)理技術導則》（DB11/T1279—2015）：對污

染地塊修復環(huán)境監(jiān)理的不同階段、不同修復模式和不同修復技術的工作要點和

技術基本要求進行了明確。

然而，我國現(xiàn)行的土壤污染防治技術標準仍存在一些空白或滯后之處，已

不能滿足當前土壤環(huán)境管理的需求，需要不斷完善和更新。例如，《土壤環(huán)境

質量標準》（GB1995）需要擴大適用范圍，增加污染物類型，提高標準水平；

土壤污染修復過程中的環(huán)境因素會影響修復效率，場地修復后的評估及后續(xù)管

理對土地再利用和人類健康至關重要，需要制定相關的技術規(guī)范；土壤修復過

程中缺乏在線監(jiān)控預警相關技術標準，尤其在智能化、模塊化裝備的研制和應

用方面，需要制定污染土壤修復智能在線監(jiān)控預警系統(tǒng)技術指南，指導和規(guī)范

該系統(tǒng)的設計和運行，填補國內該領域的技術空白。

5主要內容及說明

5.1范圍

規(guī)定了本指南的主要內容、適用主體與對象，明確了指南對焦化污染土壤

多環(huán)芳烴生物修復智能監(jiān)測設備配置的技術指導范圍，主要包括對生物修復泥

漿反應器或生物堆的智能化監(jiān)測設備選型和參數(shù)設置等。從而為焦化污染土壤

的多環(huán)芳烴生物修復過程的信息化提供技術配置指導。

5.2規(guī)范性引用文件

引用了與本標準密切相關的標準和文件。主要參考了現(xiàn)行的污染物在線監(jiān)

測系統(tǒng)相關標準，以及污水、惡臭污染物、大氣污染物等排放標準。引用此類

文件，使標準具有合法性和權威性。

焦化污染土壤的生物修復技術信息化與現(xiàn)有的很多環(huán)保信息化工程有許多

共同點，其中數(shù)據(jù)傳輸標準引用了現(xiàn)行的環(huán)保標準和技術規(guī)范。根據(jù)標準編制

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的項目背景，本指南也借鑒了編制單位前期中試及現(xiàn)場工作中積累的一些排放

標準經(jīng)驗參數(shù)。

HJ212-2017污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準

GB8978-1996污水綜合排放標準

GB14554-93惡臭污染物排放標準

GB16297-1996大氣污染物綜合排放標準

5.3術語和定義

指南在引用了《污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準》HJ212-2017

相關術語的基礎上，補充了與本指南相關的定義，便于指南條文的理解。

著重定義了3.1在線監(jiān)測onlinemonitoring和3.2離線監(jiān)測offline

monitoring這兩種監(jiān)測方法，其在本指南中指的是影響土壤修復效果的相關環(huán)

境因子的在線監(jiān)測，以及無法進行在線監(jiān)測，而采用定期采樣離線監(jiān)測的關鍵

污染物，如多環(huán)芳烴濃度數(shù)據(jù)的離線監(jiān)測。

同時定義了3.3傳感監(jiān)測設備sensorandmonitordevice和3.4智能攝像設備

intelligentcameradevice這兩類監(jiān)測設備。這兩類設備是在現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的關鍵

設備，分別采集現(xiàn)場的傳感數(shù)據(jù)以及圖像數(shù)據(jù)，屬于環(huán)保信息化基礎設施建設

的核心內容。

最終定義了3.5智能監(jiān)測intelligentmonitoring這個針對污染數(shù)據(jù)的采集、

智能化數(shù)據(jù)分析和處理過程的術語。其定義的目的是用以區(qū)別傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集

和展示系統(tǒng)，在智能監(jiān)測過程中更加強調數(shù)據(jù)的利用和分析，而非簡單的數(shù)據(jù)

獲取和展示。

5.4總則

在總則的編寫中，著重體現(xiàn)了本指南的核心目標和總體原則，即如何指導

使用者清晰明確的配置一套符合土壤生物修復現(xiàn)場實際情況的信息化系統(tǒng)。并

在總則中明確了此類設備的總體組成，如圖1所示，包括泥漿反應器（或生物

堆）的在線、離線傳感監(jiān)測設備，以及與監(jiān)測設備相匹配的數(shù)據(jù)通訊設備、智

能數(shù)據(jù)處理與展示設備。同時明確配智能攝像設備屬于可選配和添加的額外智

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能設備。

圖1.本指南的適用范圍為焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物修復智能監(jiān)測設備配置

依據(jù)編制組的實施經(jīng)驗，在現(xiàn)場具體施工過程中，確會存在更多的實際工

程問題，如供電供水、防雨防雷、通訊問題、設備安裝、后期維護和軟件升級

等諸多事項，但這些問題在考慮到標準的簡潔性和囊括在標準內的必要性問題

后，未表現(xiàn)在本指南內，也未在總則中體現(xiàn)。

5.5智能監(jiān)測設備組成與選型

在智能監(jiān)測設備組成與選型章節(jié)著重介紹了在線監(jiān)測、離線監(jiān)測和智能攝

像設備這三類數(shù)據(jù)采集設備，以及數(shù)據(jù)通訊設備、數(shù)據(jù)處理與展示設備的組成

與選型準則。本指南的使用者可依據(jù)本章節(jié)的選型和第6章節(jié)中的配置指南，

搭建土壤生物修復智能監(jiān)測設備。

5.5.1在線監(jiān)測設備

生物泥漿反應器在線監(jiān)測設備

在典型的生物泥漿反應器中，土壤/泥漿溫度（T）、酸堿度（pH）、電導

率（EC）、溶解氧（DO）、氧還原電位（ORP）傳感數(shù)據(jù)重要性較高。此類

參數(shù)雖不是多環(huán)芳烴的最終數(shù)據(jù)，但其在正常范圍內運行對最終的多環(huán)芳烴降

解效果起到關鍵作用，故在指南中重點推薦此類數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測。

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圖2.生物泥漿反應器在線監(jiān)測設備

在現(xiàn)場監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)溫度（T）和溶解氧（DO）數(shù)值與菌劑的有效性關系最

為密切，且存在著針對某批次土壤的最優(yōu)值區(qū)間，故頻繁的調整控制量，改變

和記錄溫度（T）和溶解氧（DO）數(shù)據(jù)，結合多環(huán)芳烴的檢測數(shù)據(jù)有利于最優(yōu)

值的尋找。此類技術的信息化基礎即在于在線監(jiān)測設備的選型和使用。

結合現(xiàn)場實際情況，也應關注到其他的基礎選型條件，如露天使用情況下

的溫度問題。在現(xiàn)場環(huán)境下，夏季非遮擋情況下儀器表面溫度可達60攝氏度，

故在此基礎上給予部分冗余量，建議溫度上限為80攝氏度。而在冬季由于菌劑

的低溫活性普遍較差，故在該階段普遍需要停工或加溫，故溫度下限設置為-20

攝氏度。在傳感器的表面腐蝕方面，由于現(xiàn)場環(huán)境較為惡劣，腐蝕發(fā)生程度較

高，從經(jīng)濟性和耐用性考慮，建議耐腐蝕程度為0.2mm/年，設計使用壽命應大

于5年，此要求符合現(xiàn)場常用設備的實際情況。在清洗與校準方面，在現(xiàn)場運

行過程中發(fā)現(xiàn)傳感器探頭的采樣數(shù)值漂移經(jīng)常出現(xiàn)，其主要原因常為探頭表面

淤泥沉積以及溫度變化后的溫漂，故在指南中建議至少需要每月進行一次清洗

和校準。

生物堆在線監(jiān)測設備

完全不同于泥漿反應器的修復方式，生物堆修復相關的在線監(jiān)測設備的配

置重要在于土壤氣和滲濾液的監(jiān)測。同時其監(jiān)測參數(shù)也較難與多環(huán)芳烴的降解

程度形成直接的數(shù)據(jù)關聯(lián)，故其監(jiān)測的重點在于確保廢氣、廢水達到相關的排

放標準。

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5.5.2離線監(jiān)測設備

在生物修復過程中，最核心的參數(shù)無疑是多環(huán)芳烴（PAHs）的濃度，故在

指南中要求定期對生物泥漿反應器或生物堆中的土壤/泥漿進行多環(huán)芳烴檢測。

但是由于多環(huán)芳烴需要使用氣相色譜法或氣相色譜法–質譜法聯(lián)用（GC-MS）

進行相關的檢測，故目前暫無在線檢測方法。結合現(xiàn)場實際情況，多數(shù)情況下

均采用第三方檢測的方式進行。

5.5.3智能攝像設備

在過往的標準和技術指南中，雖然存在一些攝像設備作為現(xiàn)場監(jiān)控的要求，

但普遍進行的是現(xiàn)場的監(jiān)控錄像記錄。在本指南中則提出將人工智能融入攝像

設備，進行實時的圖像識別和數(shù)據(jù)分析，提升整體智能化程度。

編制組在現(xiàn)場安裝攝像設備后，利用OpenMV圖像識別技術，對一系列圖

像目標進行了實時分析。如圖3左上圖所示的設備故障燈異常閃爍、電源指示

燈異常熄滅。如圖3右上圖所示的泥漿反應器漏水、生物堆覆蓋面破損等?，F(xiàn)

場人員安全帽和口罩佩戴情況這類和其他場景通用的圖像識別技術，則更容易

實現(xiàn)。

圖3.智能攝像設備的現(xiàn)場應用

圖3下中則展示了智能攝像設備在現(xiàn)場監(jiān)測設備上，使用OCR文字識別技

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術，實現(xiàn)快速全屏幕數(shù)據(jù)抓取的技術，并可配合機械臂進行現(xiàn)場的操作臺控制，

實現(xiàn)完全的無人化操作。這類技術由于尚不確定是否具有現(xiàn)場的實際應用價值，

暫未在本標準中體現(xiàn)，如在未來的應用中確實有較大幫助，考慮在后續(xù)的指南

更新中著重體現(xiàn)。

5.5.4數(shù)據(jù)通訊設備

針對生物泥漿反應器、生物堆廢氣、廢水的實時監(jiān)測要求以及智能攝像設

備的數(shù)據(jù)傳輸需求，建立較好的數(shù)據(jù)通訊設備是信息化基礎設施中重要的一環(huán)。

2023年，我國的4GLTE網(wǎng)絡覆蓋范圍達到98%以上，除新疆西藏以外的其他

省份的4G覆蓋已接近100%，5G覆蓋程度已接近90%，且隨著數(shù)據(jù)資費的降

低，高效穩(wěn)定的4G/5G網(wǎng)絡通訊成本對于絕大多數(shù)土壤修復項目而言應均可接

受。且未來的智能化發(fā)展必然需要較大的帶寬能力，故建議不考慮傳統(tǒng)2G蜂

窩網(wǎng)和NBIoT等網(wǎng)絡技術，而采用4GLTE或5G為基礎的通訊模塊，這也符

合當前通訊設備的市場主流，其可獲取性和性價比均很好。

5.5.5數(shù)據(jù)處理與展示設備

在HJ212-2017污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準等環(huán)保領域信

息化標準中，更多的注意力放在通訊協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸上，但對于數(shù)據(jù)的處理和

展示普遍沒有特別的關注。編制組認為有必要針對土壤修復這類場景，介紹目

前較為主流的數(shù)據(jù)處理方法和展示數(shù)據(jù)方法。

其中目前最主流的數(shù)據(jù)處理方式已基本上不再使用本地化的服務器或計算

終端進行。云計算技術是當前最主要的計算方法，已相當成熟。針對焦化污染

土壤修復場景，其數(shù)據(jù)量相對較?。?00kb/sec的傳感數(shù)據(jù)+512kb/sec的視頻流

數(shù)據(jù)），經(jīng)過分析云端預留空間規(guī)格應不低于1TB，計算資源應不低于50CU

（1CU定義為1Core4GB內存）即可滿足相關要求。

而在數(shù)據(jù)展示設備方面，隨著近年的多平臺發(fā)展，BS架構的展示大屏、

Web或PC端展示屏、手機APP或小程序展示軟件均可以與云服務器較好的鏈

接，且很多的云服務平臺已內嵌了此類功能，為非專業(yè)人士提供開發(fā)難度很小

的拖拽式設計功能。

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5.6智能監(jiān)測設備參數(shù)設置

本章節(jié)中著重介紹了智能監(jiān)測設備的參數(shù)設置，使用者可依據(jù)本章的內容

對設備進行配置，其中的主要參數(shù)與編制組現(xiàn)場安裝的設備參數(shù)一致。

5.6.1在線監(jiān)測設備參數(shù)設置

生物泥漿反應器在線監(jiān)測設備

針對焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物修復過程，傳感器的選型與參數(shù)設置原則

在于適用性和經(jīng)濟性。選擇符合現(xiàn)場需求的傳感器類型，其測量范圍和精度適

宜為宜，過高精度和測量范圍的傳感器普遍經(jīng)濟性較差，沒有必要在此類場景

中使用，故在指南中體現(xiàn)了編制組在現(xiàn)場使用的傳感器配置。

在參數(shù)細節(jié)上，需要說明溫度傳感器的正常工作溫度范圍是前文所提到的-

20~80oC,而其測量范圍是-20~60oC，此類傳感器較為常見也可滿足現(xiàn)場實際需

求，故在指南中采用。另由于±0.02pH精度的pH傳感器與±0.2pH精度的傳感

器價格差異不顯著，結合現(xiàn)場使用的傳感器數(shù)量不大（一般在50套以內），故

采用了±0.02pH精度的傳感器。

在采樣頻次上，編制組考慮到生物泥漿反應器中的一些關鍵參數(shù)對于現(xiàn)場

指導意義，建議采樣1次/小時的數(shù)據(jù)頻次，較多的采集數(shù)據(jù)進行分析和優(yōu)化。

前期在現(xiàn)場也采用過10分鐘每次和6小時每次的采樣間隔，但對于10分鐘間

隔其變化量普遍過小，不存在統(tǒng)計學意義，而6小時每次則存在晝夜溫差變化

的因素粒度不足，故最終選擇1小時的采樣頻次方案。

生物堆廢水廢氣在線監(jiān)測設備的參數(shù)設置

針對生物堆廢水廢氣監(jiān)測，編制組在修復現(xiàn)場也嘗試過對生物堆的土壤溫

度、酸堿度、電導率、溶解氧、氧還原電位等參數(shù)進行測試，除溫度外的其他

數(shù)據(jù)變化率均非常緩慢，進行在線監(jiān)測的意義不顯著，故在本指南中不建議進

行針對這些參數(shù)的在線監(jiān)測。

同時編制組也注意到，在生物堆中采集到的廢氣廢水數(shù)據(jù)相比于泥漿反應

器的環(huán)境因子數(shù)據(jù)，由于其復雜的成分和濃度分布，規(guī)律分析和成因探索在未

來可進行更深入的研究和分析。在未來的指南版本中，如在此領域有突破性進

展，可考慮對生物堆廢水廢氣監(jiān)測的思路進行調整和優(yōu)化。

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5.6.2離線監(jiān)測設備參數(shù)設置

多環(huán)芳烴的監(jiān)測無疑是焦化土壤修復過程中的重要任務，普遍采用氣相色

譜法或氣相色譜法–質譜法聯(lián)用（GC-MS）方法進行監(jiān)測。

圖4.多環(huán)芳烴采樣檢測數(shù)據(jù)（8次/25天）

在實際工程中，可以發(fā)現(xiàn)高環(huán)芳烴濃度、低環(huán)芳烴濃度以及各分型芳烴的

濃度之間的關系，以及在線采樣數(shù)據(jù)溫度、電導率、溶解氧、氧還原電位等和

多環(huán)芳烴間存在復雜但有望被大數(shù)據(jù)統(tǒng)計解析的關聯(lián)關系?？梢栽诒局改现忻?/p>

確的是有必要對多環(huán)芳烴的總濃度、高環(huán)芳烴濃度、低環(huán)芳烴濃度、多環(huán)芳烴

的具體分型數(shù)據(jù)等進行采集。在未來的指南版本中，如能更加明確其關系，則

有望在數(shù)據(jù)監(jiān)測的基礎上引入多環(huán)芳烴降解模型，從而更好的指導修復工程，

實現(xiàn)修復過程的完整智能化。

5.6.3智能攝像設備參數(shù)設置

針對攝像設備的參數(shù)進行了相關規(guī)定，與傳感器系統(tǒng)類似，也考慮到了視

頻監(jiān)測系統(tǒng)的適用性和經(jīng)濟性問題。也結合現(xiàn)場實際情況對安裝高度和主要目

標的距離進行了建議?；谀壳耙阎到y(tǒng)，OpenMV是最為廣泛應用的圖像處

理人工智能平臺，使用該平臺的通用性優(yōu)勢較為明顯。

5.6.4數(shù)據(jù)通訊設備參數(shù)設置

在數(shù)據(jù)通訊方面，設計了相對較為高性價比的傳輸設備設置參數(shù)。如在線

監(jiān)測設備的100kbps速率，并進行定時數(shù)據(jù)采集，也可以進行事件驅動的額外

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數(shù)據(jù)采集，即人工下達指令傳感器采集數(shù)據(jù)。對于圖像的512kbps速率其實現(xiàn)

難度對于現(xiàn)有的4G和5G網(wǎng)絡難度很低。在此類項目中，個別的數(shù)據(jù)或圖像丟

失不會產(chǎn)生嚴重影響，故沒有對誤碼率和丟包率進行規(guī)定，僅規(guī)定其應滿足環(huán)

保HJ212協(xié)議和圖像傳輸H.265中的相關要求。

5.6.5數(shù)據(jù)處理與展示設備參數(shù)設置

數(shù)據(jù)處理方向結合現(xiàn)場實際使用情況，分析了數(shù)據(jù)存儲要求和數(shù)據(jù)處理能

力需求，以目前阿里云服務器為例，其最低配置的1TB數(shù)據(jù)存儲和50CU數(shù)據(jù)

處理能力對于本指南中涉及的場景已完全可以勝任，其計算速率和存儲能力可

完美的支撐整個信息化過程。故在指南中提出了相關的參數(shù)，這類云端數(shù)據(jù)處

理中最基礎的配置選擇，年度費用預計不超過5000元，符合多數(shù)項目的信息化

預算。在展示設備上，主要關注于界面的響應速度，目前在大多數(shù)展示界面均

采用BS架構的情況下，傳感器響應速率不高于1秒，圖像數(shù)據(jù)的響應不高于

10秒，整體系統(tǒng)感官感受較好，不影響用戶的交互體驗。

6.標準實施的環(huán)境效益與技術經(jīng)濟分析

6.1.環(huán)境和社會效益

焦化污染土壤多環(huán)芳烴生物修復智能監(jiān)測設備配置技術指南的實施，對于

環(huán)境效益的優(yōu)化、智能化和成本節(jié)約等方面有著重要的作用。在修復過程的優(yōu)

化領域，通