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中國環(huan)境報(bao):臭氧逐(zhu)漸(jian)上升為僅次于PM2.5的(de)影(ying)響優(you)良(liang)天數的(de)重(zhong)要因素,今年(nian)夏季,在新(xin)(xin)(xin)冠(guan)肺炎疫情防控常(chang)態化形(xing)勢(shi)下,生態環(huan)境部門開展臭氧污染防治監(jian)督(du)幫(bang)扶攻堅行動,越(yue)來越(yue)倚重(zhong)新(xin)(xin)(xin)一代(dai)信息化技術的(de)參與(yu)。在臭氧監(jian)測領域,有哪(na)些高(gao)新(xin)(xin)(xin)技術手段出現?
孫越:臭氧污染(ran)防治工作的艱巨性(xing)和復雜性(xing),亟需監測科技力量的支持。
臭氧(yang)(yang)污染(ran)具(ju)有明顯的復(fu)合型,其成(cheng)因(yin)非常復(fu)雜(za),涉及氮氧(yang)(yang)化物(NOx)和揮發性有機物(VOCs)的排放(fang),還與氣象條件、地理環境(jing),比(bi)如氣溫、光照、濕度、氣壓(ya)、風速(su)、風向都有關系。
因此,我(wo)(wo)們不僅(jin)(jin)要監(jian)(jian)測(ce)臭(chou)(chou)氧的(de)濃度,更要研究它的(de)生成(cheng)機理(li),測(ce)出導致臭(chou)(chou)氧污染(ran)的(de)各(ge)個因素的(de)貢獻率。以此為(wei)出發(fa)點,我(wo)(wo)們設計了一系列參與臭(chou)(chou)氧生成(cheng)光化學反應的(de)常規污染(ran)物、特征污染(ran)物監(jian)(jian)測(ce)指標,這些監(jian)(jian)測(ce)不僅(jin)(jin)指向區域,甚至能鎖(suo)定污染(ran)行業、企業、工藝。
目前(qian)大(da)家可以(yi)看(kan)到(dao)的(de)(de)臭氧污染監測(ce)(ce)(ce),除固定站(zhan)外,已經增加了大(da)氣環(huan)境走航監測(ce)(ce)(ce)車。大(da)部分走航車功能(neng)還比(bi)較(jiao)簡單,僅(jin)僅(jin)是(shi)監測(ce)(ce)(ce)VOCs,主要作用是(shi)定位 VOCs超標的(de)(de)點位,從而(er)識(shi)別來源。
在(zai)此基礎上(shang),聚光科技提出了(le)(le)協(xie)同走(zou)航監測(ce)(ce)的(de)(de)概念,也就是(shi)同時(shi)監測(ce)(ce) VOCs、NOx、臭(chou)氧以(yi)(yi)及(ji)PM2.5。一臺走(zou)航車(che)協(xie)同監測(ce)(ce)的(de)(de)優勢在(zai)于(yu)不(bu)僅能獲知VOCs濃度(du)(du),而且通過模型(xing)演繹,計(ji)算和(he)預測(ce)(ce)各類(lei)污(wu)(wu)染(ran)源對(dui)整個地區臭(chou)氧污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)貢獻,全面、精準、實時(shi)、定性、定量地診斷區域污(wu)(wu)染(ran)狀況。有(you)效改善了(le)(le)過去(qu)雖然監測(ce)(ce)到單一污(wu)(wu)染(ran)物的(de)(de)濃度(du)(du),但還是(shi)無(wu)法判斷污(wu)(wu)染(ran)源究(jiu)竟是(shi)誰,以(yi)(yi)及(ji)它與片區臭(chou)氧濃度(du)(du)究(jiu)竟關聯(lian)性有(you)多大的(de)(de)被動局(ju)面。
我(wo)們(men)試圖(tu)通過這樣的(de)監(jian)(jian)測和(he)模型(xing)計算,對(dui)(dui)一(yi)個地(di)區的(de)臭(chou)氧污染成因精準畫(hua)像,什么時間生(sheng)成,哪(na)個時段(duan)濃度最高,哪(na)些(xie)因子較活(huo)躍,是(shi)(shi)(shi)哪(na)些(xie)行業(ye)導致(zhi)的(de)……當然,一(yi)個城(cheng)市的(de)臭(chou)氧不僅僅來自于本(ben)地(di),還有外源(yuan)(yuan)輸入。對(dui)(dui)此(ci),我(wo)們(men)也有一(yi)個監(jian)(jian)測指(zhi)標——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過氧乙酰硝酸(suan)酯(zhi))是(shi)(shi)(shi)由大(da)氣中部分VOCs和(he)NOx進行光化學反應而(er)生(sheng)成的(de),是(shi)(shi)(shi)一(yi)種重要的(de)二次污染物,聚(ju)光科技PANs在線監(jian)(jian)測系統就是(shi)(shi)(shi)針對(dui)(dui)它。通過這一(yi)監(jian)(jian)測,能迅速分析(xi)出臭(chou)氧污染是(shi)(shi)(shi)外源(yuan)(yuan)輸入還是(shi)(shi)(shi)本(ben)地(di)源(yuan)(yuan)造成的(de)。
這些(xie)圍繞VOCs的(de)監測,除(chu)了因為它(ta)通(tong)過光照與NOx發生反應后生產臭氧(yang),也(ye)源于它(ta)與空氣中的(de)氧(yang)化(hua)劑、硝酸等發生氧(yang)化(hua)、吸附、凝結反應會生成二次有機顆粒物,也(ye)就(jiu)是(shi)我(wo)們(men)熟知的(de)PM2.5。監測分析VOCs就(jiu)把臭氧(yang)防治(zhi)和PM2.5防治(zhi)兩項任務協同起來了,也(ye)就(jiu)是(shi)既要(yao)扭轉臭氧(yang)污染(ran)升高態勢,還要(yao)保(bao)持PM2.5污染(ran)持續下降。
我們的走(zou)航車同時開(kai)展(zhan)VOCs+大氣常規(gui)六參數(shu)(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測工作,再通過搭(da)載的空氣質量模型(xing),分析(xi)本地(di)生成(cheng)和(he)外部傳輸臭氧(yang)前體物(wu)與(yu)臭氧(yang)的占比,獲得各地(di)區各類污染源(yuan)排放對受體點環(huan)境臭氧(yang)濃(nong)度的貢(gong)獻。當(dang)得到(dao)環(huan)境中臭氧(yang)濃(nong)度與(yu)其生成(cheng)前體物(wu)排放之間的定量關系后,還可以以此為依據開(kai)展(zhan)減排效(xiao)果評(ping)估(gu)。
這(zhe)些復(fu)雜的(de)源解析模型(xing)(xing)和擴散模型(xing)(xing)、預警模型(xing)(xing)都需要人工智(zhi)能(AI)不(bu)斷優(you)化,讓一臺車(che)至少解決五(wu)六個方面(mian)的(de)問(wen)題,大大降低了(le)(le)監(jian)測成本。比如除了(le)(le)前(qian)面(mian)講(jiang)的(de),PM10我(wo)們怎么(me)辦?在走航車(che)底(di)部就有這(zhe)樣的(de)裝置,針對建(jian)筑工地或者城市道(dao)路的(de)道(dao)路積塵(chen)負荷,都可(ke)以做到(dao)實(shi)時監(jian)測。
除了降(jiang)低(di)成本,還要提(ti)升工作(zuo)效率(lv)。現(xian)在的大氣(qi)走航監測車采(cai)用飛行(xing)時間質譜儀,實現(xian)秒級出數,便于快速(su)摸(mo)清污染底(di)數。同時與搭載的氣(qi)相(xiang)色譜-質譜聯用儀(GC-MS分析儀)相(xiang)結合,輸出VOCs特征因子污染全(quan)域圖(tu),全(quan)面摸(mo)排、定性(xing)定量(liang)診(zhen)斷污染情況(kuang)。
另外,5G技術的應用也(ye)使走(zou)航(hang)車對(dui)(dui)污染源的定位(wei)(wei)日臻(zhen)精準,已經(jing)達到(dao)(dao)厘米級,如果是(shi)4G的話,也(ye)就(jiu)只能精確(que)到(dao)(dao)10米級。這意(yi)味(wei)著,溯源對(dui)(dui)于(yu)我(wo)們來說(shuo)不僅限于(yu)一個(ge)地區、一家企業,而是(shi)可以找到(dao)(dao)某(mou)個(ge)車間。盡管有些車間和生(sheng)產(chan)工藝是(shi)連續性的,但我(wo)們在工藝段之間的走(zou)航(hang)能夠非常準確(que)地找到(dao)(dao)無(wu)組織排放點到(dao)(dao)底是(shi)在哪(na)個(ge)位(wei)(wei)置。伴隨著快速定位(wei)(wei),我(wo)們還能夠進行(xing)遠(yuan)程的可視(shi)(shi)化管控,也(ye)就(jiu)是(shi)在走(zou)航(hang)過程中(zhong)增加了(le)攝(she)像(xiang)頭,攝(she)像(xiang)頭抓拍到(dao)(dao)的無(wu)組織排放違法(fa)行(xing)為,包括視(shi)(shi)頻、圖像(xiang),都通過5G網絡(luo)瞬時傳輸到(dao)(dao)監察人員手中(zhong)。
無(wu)論利用空(kong)氣質量模型對臭氧(yang)源解析(xi)和敏感性進(jin)行分析(xi),對臭氧(yang)污染過程進(jin)行模擬,還是精(jing)準溯源、實時(shi)可視化監(jian)管,都是目(mu)前5G+ AI與環境監(jian)測深度耦合,助力我(wo)們數字化轉型的例子。
中國環(huan)(huan)境(jing)報(bao):關(guan)于生(sheng)態環(huan)(huan)境(jing)部提出的(de)構建全流(liu)域生(sheng)態質量監測一張網,您怎么理(li)解?作為環(huan)(huan)境(jing)監測行(xing)業的(de)龍(long)頭(tou)企業,又會在水環(huan)(huan)境(jing)監測領域有何布局?
孫越:按照全(quan)流域、全(quan)要素(su)的(de)要求系統治理水環(huan)境,是當(dang)前的(de)新方向。一條河是統一的自然生態系統,生態修復必須遵循自然規律,統籌兼顧各種要素、協調各方關系,把局部問題放在整個生態系統中來解決。之前我們投入的大量治污工程雖然成效顯著,但也有所反復,就說明水環境治理既有其顯著性,又有其復雜性。
一(yi)條河流(liu)途(tu)經不同行(xing)政(zheng)轄區(qu),原本具(ju)有整體(ti)性、關聯性特(te)征的(de)(de)流(liu)域自然(ran)空間被行(xing)政(zheng)區(qu)單元所分割(ge)管理(li),流(liu)域內各類資(zi)源(yuan)、各個因(yin)素相(xiang)互(hu)影響、相(xiang)互(hu)促進(jin)、相(xiang)互(hu)約束,共同構(gou)成統一(yi)的(de)(de)動態平衡系統,因(yin)此涉水事務非常多(duo),管理(li)部門(men)業務上相(xiang)互(hu)交叉。
把“系統(tong)治理”“協同(tong)治理”作(zuo)為方向指南,對流域治理來說(shuo)既是挑(tiao)戰(zhan)也是機遇。我(wo)們以此提(ti)出“源(yuan)、網、岸(an)、排(pai)(pai)、河”五(wu)方面(mian)監測,分別對應污染源(yuan)、排(pai)(pai)水管網、近水岸(an)線(xian)、入河排(pai)(pai)污口和(he)河道水質。
污染源不(bu)僅有工業源,污水處(chu)理(li)廠(chang)也可以當成點源,還(huan)有農業面源,都(dou)要監測。以改(gai)善水環境、恢復水生態治(zhi)理(li)為主的系(xi)統(tong)性治(zhi)理(li)將逐步成為未來市場的發展(zhan)趨(qu)勢。
排水管網(wang)不僅要監(jian)測污水管網(wang),還有雨水管網(wang),也可能(neng)出現超標。
管網的(de)(de)終端(duan)就是(shi)(shi)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)口(kou)。生態(tai)環(huan)境部開展長江(jiang)入(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)查整(zheng)治專項行動時就提出,往長江(jiang)里排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)的(de)(de)到(dao)底有多少(shao)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou),在哪里排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai),誰(shui)在排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai),排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)什(shen)么(me),排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)多少(shao)等一(yi)(yi)系列問題。如(ru)何把入(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)這個最重要的(de)(de)基礎性底數(shu)摸清楚,也是(shi)(shi)對監測(ce)(ce)行業的(de)(de)一(yi)(yi)場大(da)考。首先,這個數(shu)量是(shi)(shi)非常龐(pang)大(da)的(de)(de)。以(yi)去(qu)年生態(tai)環(huan)境部完成的(de)(de)長江(jiang)流域2.4萬公(gong)里岸(an)線(xian)及沿岸(an)2公(gong)里區域的(de)(de)入(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)查為例,排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)查出長江(jiang)入(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)6萬多個。這是(shi)(shi)我(wo)們目前掌(zhang)握的(de)(de)數(shu)字,具體到(dao)每一(yi)(yi)個排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou) 如(ru)何監測(ce)(ce)則涉及更復(fu)雜、更多樣的(de)(de)情況(kuang)。比(bi)如(ru),許多污(wu)(wu)(wu)染排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放不是(shi)(shi)連續(xu)性的(de)(de),如(ru)果是(shi)(shi)抽查,很難(nan)監測(ce)(ce)到(dao)超(chao)標現象(xiang)。
所以說,水里的問(wen)題,根源(yuan)在(zai)岸(an)上,對長(chang)江沿岸(an)的重點工(gong)業企(qi)業,我們(men)也要全部納入日(ri)常監測,進行全過程(cheng)跟(gen)蹤,實現長(chang)江沿岸(an)區域污染源(yuan)情況明(ming)、底(di)數清。
我(wo)們發現,河流、湖泊岸(an)線(xian)范圍不明,功能界定不清,部分河段岸(an)線(xian)開發不合理,也會嚴重(zhong)破壞(huai)河流生態環境(jing)。比(bi)如用河道(dao)兩側兩公里保護范圍(wei)的這(zhe)把“綠色標尺”去衡量,涉及到的監測(ce)對象(xiang)包(bao)括沿(yan)河(he)化工企業的排污,建筑垃(la)圾生活垃(la)圾等(deng)固體廢物堆存產生的滲濾液(ye)廢水。
岸(an)線的管控也是非常重要,最終(zhong)回歸到水(shui)體本身。除了水(shui)質監(jian)測(ce),還有很多(duo)外延,比如非法(fa)(fa)采砂、非法(fa)(fa)養殖、非法(fa)(fa)捕撈、非法(fa)(fa)傾(qing)倒廢棄物等。試想如果長江沿岸(an)密集安裝攝像(xiang)頭,那么海量的監(jian)控錄(lu)像(xiang)由誰來甄(zhen)別鑒定?
查看監控視頻是工作量(liang)巨(ju)大且效(xiao)(xiao)率低下(xia)的事情,靠人力(li)幾(ji)乎難以(yi)解決。如何真正節約(yue)人力(li)和成本,提高(gao)效(xiao)(xiao)率和正確率?
這(zhe)就要依靠視覺AI技術。對人類(lei)而言(yan),70%~80%的(de)信(xin)息(xi)獲取來(lai)自視覺,但(dan)人類(lei)長期觀(guan)看監視錄像易(yi)喪失注意力(li)和(he)辨別力(li)。而我們(men)希望(wang)讓計(ji)算機具備“從(cong)識(shi)人知物到辨識(shi)萬物”的(de)能力(li),幫助(zhu)我們(men)在環(huan)境(jing)監管中,提(ti)升處理信(xin)息(xi)的(de)效率(lv)。
真正(zheng)的(de)視頻監測(ce)(ce)可(ke)以區分人體形(xing)態,車(che)輛、船只或選定(ding)物(wu)(wu)體與所有其他物(wu)(wu)體的(de)一般(ban)移(yi)動(dong)和變化,從(cong)而(er)進行抓取(qu)、分析、預警。隨著以改善水環境、恢復水生(sheng)(sheng)態治理為(wei)主(zhu)的(de)系統性治理將逐步成為(wei)未(wei)來市(shi)場的(de)發展趨(qu)勢,我(wo)們(men)要監測(ce)(ce)的(de)對(dui)象(xiang)可(ke)以是藍藻的(de)覆蓋面積、生(sheng)(sheng)長速度(du)、擴散情況(kuang),還(huan)有水生(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)的(de)多樣(yang)性情況(kuang),外來物(wu)(wu)種(zhong)(zhong)對(dui)生(sheng)(sheng)態平(ping)衡的(de)破壞,甚至結(jie)合電子顯微鏡監測(ce)(ce)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)種(zhong)(zhong)類、菌群數量(liang)。
AI技(ji)術適(shi)用(yong)于生(sheng)物識(shi)別場景的預演已經(jing)在進行(xing)(xing)中(zhong),推(tui)動(dong)環(huan)境遠程監(jian)測、在線(xian)監(jian)測是繼(ji)高清化(hua)和網(wang)絡化(hua)之(zhi)后的第(di)三次技(ji)術變(bian)革。從“看得見(jian)”到“看得清”再(zai)到現在的“看得懂(dong)”,在未(wei)來必將(jiang)有更多的AI算(suan)法、AI芯片、AI產品被應用(yong)到環(huan)境監(jian)測行(xing)(xing)業,比如對(dui)岸上、水里的不同種類動(dong)物,從顏色、形(xing)態、運動(dong)軌跡、三維位置及尺寸信息來差(cha)異化(hua)判別它們。
中(zhong)(zhong)國環(huan)(huan)(huan)境(jing)報(bao):《生(sheng)態環(huan)(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)(ce)條(tiao)(tiao)例》正在(zai)加速出臺,此(ci)舉將(jiang)大(da)大(da)推進生(sheng)態環(huan)(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)(ce)的法治化(hua)進程。對于(yu)公開征求意見的《條(tiao)(tiao)例(草案)》,您怎么理解?從(cong)中(zhong)(zhong)可以看出哪些環(huan)(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)(ce)行業(ye)未來發展的一個方(fang)向和可以突破、拓展的空間?
孫越:生態環境監測是生態環境保護的基礎,但過去這(zhe)項(xiang)工作(zuo)的法律支撐(cheng)不太完善。比如關于監測數據的法律效力,《條例(草案)》首次明確,通過自動監測設備、設施獲取的監測數據,可以作為環境監督管理和行政執法的依據,是一個轉折性的變化。通過《條例》的制訂,進一步確立了各級生態環境監測的法律地位和作用,保護各級各類生態環境監測機構的權利和義務,同時也進一步強化各界生態環境監測機構的法律責任。
通(tong)過《條例(li)(草(cao)案)》,我們(men)欣喜地看到(dao),生態環(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)(ce)(ce)的(de)定義(yi)擴展到(dao)了六大(da)內涵,包括對環(huan)(huan)境(jing)質量、生態狀況(kuang)和污染物排放(fang)(fang)及其變化(hua)趨勢的(de)采樣(yang)觀測(ce)(ce)(ce)、調查普查、遙感解譯、分(fen)析(xi)(xi)測(ce)(ce)(ce)試、評(ping)價(jia)評(ping)估(gu)、預測(ce)(ce)(ce)預報等活動。過去無論是(shi)在線分(fen)析(xi)(xi)還(huan)是(shi)實驗(yan)室分(fen)析(xi)(xi),我們(men)的(de)監(jian)測(ce)(ce)(ce)機(ji)構還(huan)局(ju)限在理化(hua)分(fen)析(xi)(xi)層面,也就是(shi)對各類(lei)污染物排放(fang)(fang)活動的(de)監(jian)測(ce)(ce)(ce),而今后,環(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)(ce)(ce)的(de)范疇將大(da)幅(fu)度拓寬。
除了六大(da)內涵(han),我們(men)還看到了九大(da)外延,也就是對森林、草原、濕地(di)(di)、荒漠、河(he)湖、海洋(yang)、農田、城市(shi)和(he)鄉(xiang)村等生態(tai)狀況的監(jian)測(ce)(ce),包(bao)括對大(da)氣、地(di)(di)表(biao)水、地(di)(di)下水、海水、土(tu)壤、聲、光、熱(re)、生物(wu)、振(zhen)動、輻射、溫室氣體等環(huan)(huan)境(jing)(jing)要素(su)質量的監(jian)測(ce)(ce)。顯而(er)易見,未來生態(tai)環(huan)(huan)境(jing)(jing)監(jian)測(ce)(ce)高新技術、先進裝備(bei)的研(yan)究(jiu)、開(kai)發應用和(he)推廣,新型(xing)污染(ran)物(wu)、應對新興環(huan)(huan)境(jing)(jing)問題(ti)和(he)履(lv)行國際(ji)環(huan)(huan)境(jing)(jing)公(gong)約(yue)涉及(ji)污染(ran)物(wu)的研(yan)究(jiu)性監(jian)測(ce)(ce)將有更多突破和(he)發展。
環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)網(wang)絡的(de)(de)不斷完(wan)善,監(jian)(jian)測(ce)對象和適用(yong)范(fan)(fan)圍的(de)(de)不斷豐富,將推動物(wu)聯網(wang)、傳感器、區(qu)塊鏈、人工(gong)智能等新技術在監(jian)(jian)測(ce)檢測(ce)業務中(zhong)的(de)(de)應用(yong),一批(pi)生態環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)創新示范(fan)(fan)基(ji)地有望建(jian)立,具有自主知(zhi)識產權(quan)的(de)(de)監(jian)(jian)測(ce)技術裝備研(yan)發和應用(yong)轉化全(quan)面加速,生態環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)自動化、智能化、信(xin)息化能力(li)不斷提升,為創新驅動環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)產品的(de)(de)不斷升級與推陳出(chu)新助力(li)。同時我(wo)們的(de)(de)研(yan)發投(tou)入也在持續加大,例(li)如在環(huan)境(jing)與健康領域,我(wo)們已經對環(huan)境(jing)病理(li)性(xing)、毒理(li)性(xing)監(jian)(jian)測(ce)分(fen)析有所布局。