CN111401781B - 一种固定源大气污染物排放现场执法监管信息系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固定源大气污染物排放现场执法监管信息系统及方法,方法包括:确定执法任务,根据不同的执法任务对企业进行区域监管、暗查式执法或现场执法;进行执法取证,包括按照不同执法任务需求,提供执法取证数据的数据录入与传输端口,包括采用无人机、执法车携带多种传感器进行环境数据的遥测和传输、采用多种手持式便携监测传感器进行环境数据的监测和传输;同时,执法人员通过选择不同行业的执法清单模板,实现现场监察结果的快捷录入;对违法行为进行识别,并将违法行为和处罚进行耦合;进行执法总结,包括:对执法任务、执法取证的过程和结果、企业违法行为、处罚参考进行总结展示;进行执法指挥,实现现场环境执法的远程指挥与辅助决策功能。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测和环保现场执法领域,具体涉及一套应用于大气污染企业的现场监测和执法的集成监测设备和相应的执法监管信息系统,使用该系统可以现场监测固定源大气污染物排放浓度、并具备违法识别与处罚判定功能。
背景技术
我国环境监察移动执法系统雏形最早出现于2007年,深圳、南通、大连等地的环境保护部门根据自身工作实际需求,开始自发尝试使用智能终端辅助现场执法,取得了较好的效果。2011年,为积累环境监察移动执法的经验,原环境保护部选定湖南、吉林、河南、安徽等4省的16个环境监察机构作为试点单位,推广开发及使用环境监察移动执法系统,并于次年将试点范围进一步扩大到北京等24个省(区、市)的143个环境监察机构。
2017年,“全国环境监管执法平台”搭建完成,要求全国移动执法数据全部接入到平台,实现全国环境执法人员、企业、执法事件的统一管理。
2019年,生态环境部发布了《关于在生态环境系统推进行政执法公示制度执法全过程记录制度重大执法决定法制审核制度的实施意见》(环办执法[2019]42号),强调全面推行执法全过程记录制度,发挥移动执法系统的信息化记录、存储、查询以及现场执法、执法作业指导、任务管理、队伍管理等功能,进一步提高生态环境行政执法的信息化和规范化水平。
然而,目前还没有一套成熟的能够针对固定源大气污染物排放现场的移动监测和执法系统,生态环境行政执法还没有真正意义上与技术结合而有效落地。
发明内容
针对现有环境执法技术存在的问题,本发明提供一种固定源大气污染物排放现场执法监管信息系统及方法,通过便携式监测设备以及无人机、车载DOAS和激光雷达等工具对监察对象的污染物排放情况进行现场快速监测,通过气象参数监测结果和空气质量监测结果对执法所在地周边环境进行有效监测,监测信息同步至执法系统服务器后台,服务器快速识别监察对象超标排放情况等。
为此,本发明的目的在于提供一种固定源大气污染物排放现场执法监管信息系统,包括:
执法任务确定模块,用于确定不同的执法任务,根据不同的执法任务对企业进行区域监管、暗查式执法或现场执法;
执法取证模块,包括多种传感器、数据录入与传输端口以及问询式执法清单模板,所述多种传感器用于获取执法取证数据,同时,执法人员通过选择不同行业的所述问询式执法清单模板,实现执法结果的快捷录入;
违法行为识别与处罚模块,用于对违法行为进行识别,并将所述违法行为和处罚进行耦合;
执法总结模块,用于对执法任务、执法取证的过程和结果、企业违法行为、处罚参考进行总结展示;
执法指挥模块,用于实现现场环境执法的远程指挥与辅助决策功能。
优选的,所述多种传感器包括无人机携带的传感器、车载传感器以及手持式便携监测传感器。
优选的,所述无人机携带的传感器包括摄像机,紫外传感器,湿度传感器以及气体检测仪,所述摄像机用于进行可见光遥感影像数据的监测和传输,所述紫外传感器用于进行图像数据的监测和传输,所述湿度传感器用于进行湿度数据的监测传输,所述气体检测仪用于进行气体成分数据的监测和传输;所述车载传感器用于进行环境数据的遥测和传输,所述手持式便携监测传感器用于进行环境数据的监测和传输。
优选的,所述执法指挥模块包括远程视频连线窗口和执法指挥舱,所述远程视频连线窗口与现场执法记录仪通信并实时连线,所述执法指挥舱实时展示各类监测设备现场监测数据及违法识别和处罚结果,实现执法指挥的智慧决策。
本发明的目的还在于提供一种固定源大气污染物排放现场执法监管方法,包括如下步骤:
步骤一、确定执法任务,根据不同的执法任务对企业进行区域监管、暗查式执法或现场执法;
步骤二、进行执法取证,包括按照区域监管、暗查式执法或现场执法的不同执法任务需求,提供执法取证数据的数据录入与传输端口,采用无人机携带的摄像机进行可见光遥感影像数据的监测和传输,采用无人机携带的紫外传感器进行图像数据的监测和传输,采用无人机携带的湿度传感器进行湿度数据的监测传输,采用无人机携带的气体检测仪进行气体成分数据的监测和传输,采用多个车载传感器进行环境数据的遥测和传输,采用多种手持式便携监测传感器进行环境数据的监测和传输;同时,执法人员通过选择不同行业的问询式执法清单模板,实现执法结果的快捷录入;
步骤三、对违法行为进行识别,并将所述违法行为和处罚进行耦合;
步骤四、进行执法总结,包括:对执法任务、执法取证的过程和结果、企业违法行为、处罚参考进行总结展示,展示内容包括无人机携带的摄像机、紫外传感器、湿度传感器和气体检测仪、多个车载传感器以及多种手持式便携监测设备历次的执法采集数据展示结果,所述执法采集数据展示结果包括执法清单、现场执法监测结果、手工监测结果、车载DOAS走航结果、无人机遥测结果以及激光雷达扫描结果;
步骤五、进行执法指挥,实现现场环境执法的远程指挥与辅助决策功能,通过远程视频连线窗口的形式,实时连线现场执法记录仪影像,并通过实时展示各类监测设备现场监测数据及违法识别和处罚结果,实现执法指挥的智慧决策。
优选的,所述区域监管执法基于GIS的区域基础信息与区域遥测信息展示与查询功能,对被进行执法的企业和企业周边企业的信息进行查询,同时查询国控站点的空气质量。
优选的,所述暗查式执法根据执法环节不同分为设备排气筒遥测与厂界监测两部分,根据不同执法任务的不同需求,在执法过程中根据实际情况选择相应的设备进行检测。
优选的,所述现场执法首先对被执法企业进行清单式执法,根据不同的执法任务及企业选取不同的执法清单,对企业的基本信息以及污染防治的各种设备运行情况进行执法,其次是根据执法任务的不同需求,选取相应的检测设备对不同的执法环节进行监测执法。
优选的,所述步骤三包括:
步骤31,对企业进行执法的过程中通过清单式执法、现场监测、第三方手工监测以及无人机批建一致性遥测对企业进行执法,根据国家相关规定和标准对执法情况进行违法判定,确认其是否存在违法行为;
步骤32,通过违法识别可以对企业的违法行为进行处罚。违法与处罚模块主要分为数据结构化入库、违法行为与行政处罚类型对应分析、分析结果与行政处罚系统的对接三个部分。首先将现场实时监测数据、污染源数据、法律法规和违法行为等进行结构化入库,在企业违法识别的基础上,将违法行为与行政处罚一一对应,及时提出企业的整改要求,同时,移动执法平台可与行政处罚系统相结合,针对监察的企业情况,直接对企业办理行政处罚的流程,为企业接受行政处罚的类型提供建议。
本发明的系统和方法是通过以下设计思路完成的:首先对问题进行科学定义,目的是满足环境监察部门对不同行业排污企业大气污染物违规排放行为的现场监督取证与现场执法判定需求,有效提升环境监察管理效能,实现对环境监察执法的高效辅助,然后利用对执法任务进行的区域监管、暗查式执法、气象参数、空气质量和现场执法,获取相应的执法证据,最后利用固定源大气污染物排放现场执法监管信息系统对执法证据进行展示,同时根据违法行为识别以及和处罚的耦合科学有效的判定是否为违法行为以及对其进行的相应的处罚。本发明给出执法软件系统引入监测设备物联网接入理念,有机组合经过筛选的便携式测试技术,遥感遥测技术,车载、机载测试技术,结合多元数据传输与数据处理技术,实现对企业违法行为的现场快速识别,为执法人员现场执法提供有效支撑,而传统的人工执法缺乏高效性以及科学有效性。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、该系统与其他系统相比具有较高的实践性和科学性,引入监测设备物联网,更加适合执法的过程;
2、该系统具备区域异常区识别及远程智能指挥功能,为区域环境监察执法管理、环境执法人员精准执法提供有效手段;
3、本系统可满足环境监察部门对不同行业排污企业大气污染物违规排放行为的现场监督取证与现场执法判定需求,有效提升环境监察管理效能,实现对环境监察执法的高效辅助。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解,这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显,附图中:
附图1为根据本发明实施例的固定源大气污染物排放现场执法监管方法流程图;
附图2(a)-(f)为根据本发明实施例的系统界面图,其中图a表示执法清单结果展示图,其中具有排污许可证执行情况执法监管操作界面,图b表示现场监测结果展示图和排放情况执法监管操作界面,图c表示利用车载被动DOAS和便携式DOAS进行走行观测和绕行观测的走行结果示意图,图d表示采用固定翼无人机搭载高分辨率可见光传感器,对目标区域进行航拍确定是否存在污染源排放污染物等遥测结果示意图;图e表示现场基于小微型固定翼及旋翼无人机设备,在100-220米行高范围内实施6架次分型获得的企业正射影像图及视频照片资料以获得固定大气排放口是否符合申报规范以及对应的违反条例和处罚内容的显示界面,特别是批间一致性结果展示图;图f展示系统的执法指挥模块包括远程视频连线窗口和执法指挥舱,远程视频连线窗口与现场执法记录仪通信并实时连线,执法指挥舱实时展示各类监测设备现场监测数据及违法识别和处罚结果,实现执法指挥的智慧决策的界面图。
具体实施方式
参见图1,固定源大气污染物排放现场执法监管方法,包括如下步骤:
步骤一、确定执法任务,根据不同的执法任务对企业进行区域监管、暗查式执法或现场执法。
步骤二、进行执法取证,包括按照区域监管、暗查式执法或现场执法的不同执法任务需求,提供执法取证数据的数据录入与传输端口,采用无人机携带的摄像机进行可见光遥感影像数据的监测和传输,采用无人机携带的紫外传感器进行图像数据的监测和传输,采用无人机携带的湿度传感器进行湿度数据的监测传输,采用无人机携带的气体检测仪进行气体成分数据的监测和传输,采用多个车载传感器进行环境数据的遥测和传输,采用多种手持式便携监测传感器进行环境数据的监测和传输;同时,执法人员通过选择不同行业的问询式执法清单模板,实现执法结果的快捷录入;
步骤三、对违法行为进行识别,并将所述违法行为和处罚进行耦合;
步骤四、进行执法总结,包括:对执法任务、执法取证的过程和结果、企业违法行为、处罚参考进行总结展示,展示内容包括无人机携带的摄像机、紫外传感器、湿度传感器和气体检测仪、多个车载传感器以及多种手持式便携监测设备历次的执法采集数据展示结果,所述执法采集数据展示结果包括执法清单、现场执法监测结果、手工监测结果、车载DOAS走航结果、无人机遥测结果以及激光雷达扫描结果。
步骤五、进行执法指挥,实现现场环境执法的远程指挥与辅助决策功能,通过远程视频连线窗口的形式,实时连线现场执法记录仪影像,并通过实时展示各类监测设备现场监测数据及违法识别和处罚结果,实现执法指挥的智慧决策。
本发明的实施例按照图1所示方法在天津冶金集团轧三钢铁有限公司进行示范使用。
步骤一、执法任务
根据执法任务对企业进行区域监管、暗查式执法和现场执法等。
区域监管执法是基于GIS的区域基础信息与区域遥测信息展示与查询功能,可对被进行执法的企业和企业周边企业的信息进行查询,同时还可以查询国控站点的空气质量。
暗查式执法是根据执法环节不同分为设备排气筒遥测与厂界监测两部分。根据不同执法任务的不同需求,在执法过程中根据实际情况选择相应的设备进行检测。
现场执法是首先对被执法企业进行清单式执法,根据不同的执法任务及企业选取不同的执法清单,对企业的基本信息以及污染防治的各种设备运行情况进行执法,其次是根据执法任务的不同需求,选取相应的检测设备对不同的执法环节进行监测执法。
步骤二、执法取证
现场监测结果为烧结机偷排气筒和厂界2个监测点进行了手工监测。非甲烷总烃的手工监测结果与设备监测结果相差较大,前者监测数值为18.9,后者为7.617,两项监测结果均显示非甲烷总烃的排放量超出排放标准限制。颗粒物、汞、二氧化硫、氮氧化物、总浮悬颗粒物5项监测结果与设备监测结果基本相符,检测结果分别为6.65、0.001、0.013、0.127、0.42,5项监测结果均在排放标准限制之内。
根据钢铁行业的执法清单对企业进行执法。
暗查式执法的结果是车载被动DOAS和便携式DOAS进行了走航观测(见图2(c)),厂区外围观测结果表明,下风向出现NO2和SO2同步升高,而上风向未有NO2和SO2柱浓度高值,说明钢铁厂无外部NO2和SO2输入,因此钢铁厂存在NO2和SO2排放,但是强度不高。与NO2不同的是,SO2在厂区内的观测结果表明,厂区内部多处出现SO2柱浓度升高现象,表明厂区内部多处存在SO2排放。耦合车载DOAS获取的NO2和SO2柱浓度分布数据及风场数据,计算了观测期间的轧三钢铁厂NO2和SO2污染物排放通量,NO2的计算结果为4.84(g/s),SO2计算结果为17.18(g/s)。计算结果表明,观测期间轧三钢铁厂NO2和SO2污染物排放通量整体低于30g/s,与柱浓度分布结果预测一致。无人机遥测结果显示,采用固定翼无人机搭载高分辨率可见光传感器.对目标区域进行航拍发现两个烟囱,所排放气体为白色且无拖尾现象,故判定其为水蒸气,无明显污染源。采用固定翼无人机搭载紫外光谱仪进航拍并反演结果,发现轧三钢铁厂内两条状区域SO2及NO2浓度均偏高,并向周围成扩散趋势,根据卫星遥感影像可知,SO2及NO2浓度偏高区域均存在烟囱,表明紫外光谱反演结果能够发现污染源异常点。气体检测仪采用四旋翼无人机搭载,对目标区域进行监测,发现轧三钢铁厂部分区域CO浓度偏高,其余指标正常,结合卫星影像判断其为有组织排放,疑似对周围空气质量造成影响。批建一致性审核利用现场基于小微型固定翼及旋翼无人机设备,在100-220米航高范围内实施6架次飞行,累计飞行时间3小时,获取10cm分辨率企业正射影像图及视频照片资料一套,共发现固定大气排放口71个,其中未申报34个,与申报不符1个。
步骤三、违法识别以及和处罚的耦合
执法系统对企业进行现场清单式执法并当场采集无人机遥测、车载遥测、便携式监测设备的现场监测数据,执法系统进行数据处理与分析,显示执法结果为:烧结机头非甲烷总烃排放浓度便携式测试数据超标排放,其他监测结果未超标,污染物排放节点与DOAS走航及激光雷达扫描结果相符,无人机批建一致性遥测共发现固定大气排放口71个,其中未申报34个,与排污许可申报不符1个。
烧结机头排气筒非甲烷总烃7.617mg/m3,超过《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)非甲烷总烃4mg/m3排放标准,违反了《中华人民共和国大气污染防治法》第九十九条,由县级以上人民政府生态环境主管部门责令改正或者限制生产、停产整治,并处十万元以上一百万元以下的罚款;情节严重的,报经有批准权的人民政府批准,责令停业、关闭。
固定大气排放口71个,其中未申报34个,与申报不符1个,违反《排污许可管理办法》第四十三条,未及时申请变更排污许可证由核发环保部门责令改正。
步骤四、执法总结
对执法任务、执法取证的过程和结果、企业违法行为、处罚参考进行总结展示,展示内容主要有各种便携式监测设备历次监测结果。执法采集数据展示包括执法清单、现场执法监测结果、手工监测结果、车载DOAS走航结果、无人机遥测结果、激光雷达扫描结果等。
天津冶金集团轧三钢铁有限公司执法总结展示详见下图,执法清单结果展示如图2(a),现场监测结果展示如图2(b),车载DOAS走航结果如图2(c),无人机遥测结果如图2(d),批件一致性结果展示如图2(e)。
步骤五、执法指挥
执法指挥主要有五部分组成,分别是区域管理、现场视频连线、现场监测结果、气象参数监测结果、空气质量监测结果、清单式执法结果和辅助监测结果。区域管理通过GIS的相关功能了解企业的基本信息以及历史监察记录等,对企业有一个全面的了解。现场连线通过实时画面的传送了解监察任务的实际情况,同时也可以了解监察对象的实际情况,根据实际情况做出相应的判断,并制定下一步监察计划或者处罚决定。清单式执法结果是现场执法人员根据执法情况将清单结果进行上传,以便了解企业目前的基本现状。现场监测结果以及辅助监测结果通过便携式的设备以及无人机、DOAS和激光雷达等工具对监察对象的污染物排放情况进行数据监测,科学有效的掌握监察对象的污染物排放现状,通过气象参数监测结果和空气质量监测结果对执法所在地周边环境进行有效监测。执法指挥展示如图2(f)。
虽然本发明已经参考特定的说明性实施例进行了描述,但是不会受到这些实施例的限定而仅仅受到附加权利要求的限定。本领域技术人员应当理解可以在不偏离本发明的保护范围和精神的情况下对本发明的实施例能够进行改动和修改。
Claims (1)
1.一种固定源大气污染物排放现场执法监管方法,其特征在于,由固定源大气污染物排放现场执法监管信息系统实施,所述固定源大气污染物排放现场执法监管信息系统采用现场执法记录仪的形式,包括:
执法任务确定模块,用于确定不同的执法任务,根据不同的执法任务对企业进行区域监管、暗查式执法或现场执法;
执法取证模块,包括多种传感器、数据录入与传输端口以及问询式执法清单模板,所述多种传感器用于获取执法取证数据,同时,执法人员通过选择不同工业的所述问询式执法清单模板,实现现场监察结果的快捷录入;
违法行为识别与处罚模块,用于对违法行为进行识别,并将所述违法行为和处罚进行耦合;
执法总结模块,用于对执法任务、执法取证的过程和结果、企业违法行为、处罚参考进行总结展示;
执法指挥模块,用于实现现场环境执法的远程指挥与辅助决策功能;
所述多种传感器包括无人机携带的传感器、车载传感器以及手持式便携监测传感器;
所述无人机携带的传感器包括摄像机,紫外传感器,湿度传感器以及气体检测仪,所述摄像机用于进行可见光遥感影像数据的监测和传输,所述紫外传感器用于进行图像数据的监测和传输,所述湿度传感器用于进行湿度数据的监测传输,所述气体检测仪用于进行气体成分数据的监测和传输;所述车载传感器用于进行环境数据的遥测和传输,所述手持式便携监测传感器用于进行环境数据的监测和传输;
所述执法指挥模块包括远程视频连线窗口和执法指挥舱,所述远程视频连线窗口与现场执法记录仪通信并实时连线,所述执法指挥舱实时展示各类监测设备现场监测数据及违法识别和处罚结果,实现执法指挥的智慧决策;
所述方法包括如下步骤:
步骤一、确定执法任务,根据不同的执法任务对企业进行区域监管、暗查式执法或现场执法;
步骤二、进行执法取证,包括按照区域监管、暗查式执法或现场执法的不同执法任务需求,提供执法取证数据的数据录入与传输端口,采用无人机携带的摄像机进行可见光遥感影像数据的监测和传输,采用无人机携带的紫外传感器进行图像数据的监测和传输,采用无人机携带的湿度传感器进行湿度数据的监测传输,采用无人机携带的气体检测仪进行气体成分数据的监测和传输,采用多个车载传感器进行环境数据的遥测和传输,采用多种手持式便携监测传感器进行环境数据的监测和传输;同时,执法人员通过选择不同工业的问询式执法清单模板,实现现场监察结果的快捷录入;
所述区域监管基于GIS的区域基础信息与区域遥测信息展示与查询功能,对被进行执法的企业和企业周边企业的信息进行查询,同时查询国控站点的空气质量;
所述暗查式执法根据执法环节不同分为设备排气筒遥测与厂界监测两部分,根据不同执法任务的不同需求,在执法过程中根据实际情况选择相应的设备进行检测;
所述暗查式执法的结果是车载被动DOAS和便携式DOAS进行走航观测,发现钢铁厂无外部NO2和SO2输入,厂区内部多处存在SO2排放;采用固定翼无人机搭载高分辨率可见光传感器对目标区域进行航拍,发现烟囱排放气体为白色且无拖尾,判定其为水蒸气,无明显污染源;采用固定翼无人机搭载紫外光谱仪进航拍,反演出钢铁厂区域SO2及NO2浓度偏高并成向周围扩散趋势,结合卫星遥感影像识别区域内存在烟囱,发现污染源异常点;气体检测仪采用四旋翼无人机搭载对目标区域进行监测,发现钢厂部分区域CO浓度偏高,其余指标正常,结合卫星影像判断其为有组织排放;采用微型固定翼及旋翼无人机设备实施飞行,获取企业正射影像图及视频照片资料,识别固定源大气污染物排放口,发现排放口与申报不符情况;
所述现场执法首先对被执法企业进行清单式执法,根据不同的执法任务及企业选取不同的执法清单,对企业的基本信息以及污染防治的各种设备运行情况进行执法,其次是根据执法任务的不同需求,选取相应的检测设备对不同的执法环节进行监测执法;
步骤三、对违法行为进行识别,并将所述违法行为和处罚进行耦合;
所述步骤三包括:
步骤31,对企业进行执法的过程中通过清单式执法、现场监测、第三方手工监测以及无人机批建一致性遥测对企业进行执法,根据国家相关规定和标准对执法情况进行违法判定,确认其是否存在违法行为;
步骤32,通过违法识别对企业的违法行为进行处罚;违法与处罚模块主要分为数据结构化入库、违法行为与行政处罚类型对应分析、分析结果与行政处罚系统的对接三个部分;首先将现场实时监测数据、污染源数据、法律法规和违法行为进行结构化入库,在企业违法识别的基础上,将违法行为与行政处罚一一对应,及时提出企业的整改要求,同时,移动执法平台与行政处罚系统相结合,针对监察的企业情况,直接对企业办理行政处罚的流程,为企业接受行政处罚的类型提供建议;
步骤四、进行执法总结,包括:对执法任务、执法取证的过程和结果、企业违法行为、处罚参考进行总结展示,展示内容包括无人机携带的摄像机、紫外传感器、湿度传感器和气体检测仪、多个车载传感器以及多种手持式便携监测设备历次的执法采集数据展示结果,所述执法采集数据展示结果包括执法清单、现场执法监测结果、手工监测结果、车载DOAS走航结果、无人机遥测结果以及激光雷达扫描结果;
步骤五、进行执法指挥,实现现场环境执法的远程指挥与辅助决策功能,通过远程视频连线窗口的形式,实时连线现场执法记录仪影像,并通过实时展示各类监测设备现场监测数据及违法识别和处罚结果,实现执法指挥的智慧决策;
执法指挥包括区域管理、现场视频连线、现场监测结果、气象参数监测结果、空气质量监测结果、清单式执法结果和辅助监测结果,其中,区域管理通过GIS的功能了解企业的基本信息以及历史监察记录,对企业有一个全面的了解;现场视频连线通过实时画面的传送了解监察任务的实际情况,同时也了解监察对象的实际情况,根据实际情况做出相应的判断,并制定下一步监察计划或者处罚决定;清单式执法结果是现场执法人员根据执法情况将清单结果进行上传,以便了解企业目前的基本现状;现场监测结果以及辅助监测结果通过便携式的设备以及无人机、DOAS和激光雷达工具对监察对象的污染物排放情况进行数据监测,掌握监察对象的污染物排放现状,通过气象参数监测结果和空气质量监测结果对执法所在地周边环境进行有效监测。
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