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中國環境(jing)報:臭氧逐漸上(shang)升(sheng)為(wei)僅次于PM2.5的影響(xiang)優良天數的重要因素,今年夏季,在新(xin)冠肺(fei)炎(yan)疫情防控(kong)常態化形(xing)勢下,生態環境(jing)部門開展臭氧污染防治監督幫扶攻堅行(xing)動,越(yue)來越(yue)倚重新(xin)一(yi)代信息化技術(shu)的參(can)與。在臭氧監測(ce)領(ling)域,有哪些高新(xin)技術(shu)手段出現?
孫越:臭氧污染(ran)防治工作的艱巨性和(he)復雜性,亟需(xu)監(jian)測科技(ji)力量的支持。
臭氧(yang)污染具(ju)有明顯(xian)的(de)復(fu)合(he)型(xing),其成因非常復(fu)雜,涉及氮氧(yang)化物(NOx)和揮發性有機(ji)物(VOCs)的(de)排放,還與氣(qi)象條(tiao)件(jian)、地理(li)環境(jing),比如氣(qi)溫、光照、濕(shi)度、氣(qi)壓、風(feng)速、風(feng)向都有關系。
因此,我們(men)不僅要監(jian)測臭(chou)(chou)(chou)氧的(de)(de)濃度,更要研究(jiu)它的(de)(de)生成(cheng)機(ji)理,測出(chu)導致(zhi)臭(chou)(chou)(chou)氧污(wu)染(ran)(ran)的(de)(de)各(ge)個因素(su)的(de)(de)貢(gong)獻率(lv)。以此為出(chu)發點(dian),我們(men)設計了一系列參與臭(chou)(chou)(chou)氧生成(cheng)光化學反(fan)應的(de)(de)常規污(wu)染(ran)(ran)物、特(te)征污(wu)染(ran)(ran)物監(jian)測指(zhi)標,這些(xie)監(jian)測不僅指(zhi)向區域,甚至(zhi)能鎖(suo)定污(wu)染(ran)(ran)行業、企業、工(gong)藝。
目(mu)前(qian)大(da)家(jia)可以看(kan)到的臭氧污(wu)染監(jian)測(ce),除固定站外,已經增加了(le)大(da)氣環境走航監(jian)測(ce)車。大(da)部分走航車功能還比較簡單,僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)是監(jian)測(ce)VOCs,主要作用是定位 VOCs超標的點位,從而識別來源。
在(zai)此基礎(chu)上,聚光科技提(ti)出(chu)了協(xie)同走航監測(ce)(ce)的概念(nian),也就是(shi)同時(shi)監測(ce)(ce) VOCs、NOx、臭(chou)氧以(yi)及PM2.5。一(yi)臺走航車協(xie)同監測(ce)(ce)的優勢在(zai)于不僅能(neng)獲知(zhi)VOCs濃(nong)度(du),而且通過(guo)模(mo)型演繹,計算(suan)和(he)預(yu)測(ce)(ce)各類污染(ran)源對整(zheng)個(ge)地區臭(chou)氧污染(ran)的貢獻,全面、精準、實(shi)時(shi)、定性、定量地診斷區域污染(ran)狀(zhuang)況。有效(xiao)改善了過(guo)去(qu)雖(sui)然(ran)監測(ce)(ce)到單(dan)一(yi)污染(ran)物的濃(nong)度(du),但還(huan)是(shi)無法判斷污染(ran)源究(jiu)(jiu)竟(jing)是(shi)誰(shui),以(yi)及它與(yu)片區臭(chou)氧濃(nong)度(du)究(jiu)(jiu)竟(jing)關聯性有多大的被動局面。
我們(men)試(shi)圖通過(guo)(guo)這樣(yang)的(de)監(jian)(jian)測(ce)和模型(xing)計(ji)算(suan),對(dui)一個地區的(de)臭氧污染成(cheng)因(yin)精準畫(hua)像,什么時間生成(cheng),哪(na)個時段濃(nong)度最高,哪(na)些(xie)因(yin)子較活躍,是哪(na)些(xie)行業導(dao)致的(de)……當(dang)然,一個城(cheng)市(shi)的(de)臭氧不僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)來自于本地,還有外(wai)源(yuan)輸(shu)入。對(dui)此,我們(men)也有一個監(jian)(jian)測(ce)指(zhi)標——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過(guo)(guo)氧乙酰硝酸酯)是由大氣中部分(fen)VOCs和NOx進行光化學(xue)反應而生成(cheng)的(de),是一種重要(yao)的(de)二次污染物(wu),聚光科技PANs在線監(jian)(jian)測(ce)系統就是針對(dui)它。通過(guo)(guo)這一監(jian)(jian)測(ce),能迅速分(fen)析出臭氧污染是外(wai)源(yuan)輸(shu)入還是本地源(yuan)造成(cheng)的(de)。
這些圍繞VOCs的(de)監測,除了(le)因為它通(tong)過光照與NOx發生(sheng)反應(ying)后生(sheng)產(chan)臭氧,也(ye)源于它與空氣中的(de)氧化劑、硝酸等(deng)發生(sheng)氧化、吸附、凝結反應(ying)會(hui)生(sheng)成二(er)次有機顆(ke)粒(li)物,也(ye)就是(shi)我們熟知的(de)PM2.5。監測分析(xi)VOCs就把臭氧防治(zhi)和PM2.5防治(zhi)兩項任(ren)務協(xie)同起來了(le),也(ye)就是(shi)既要扭(niu)轉臭氧污(wu)染升(sheng)高態勢(shi),還(huan)要保(bao)持(chi)PM2.5污(wu)染持(chi)續下(xia)降。
我們的(de)走航(hang)車同時開展VOCs+大氣常(chang)規六(liu)參數(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測工作,再通過(guo)搭載的(de)空氣質量(liang)模型(xing),分析本地生成(cheng)和外(wai)部傳輸臭氧(yang)前體(ti)物與(yu)臭氧(yang)的(de)占(zhan)比(bi),獲得(de)各地區各類(lei)污染(ran)源排放對受體(ti)點環境臭氧(yang)濃(nong)度的(de)貢獻。當得(de)到(dao)環境中臭氧(yang)濃(nong)度與(yu)其生成(cheng)前體(ti)物排放之間(jian)的(de)定量(liang)關系后,還可以(yi)以(yi)此(ci)為依據(ju)開展減排效果評(ping)估。
這些復雜的(de)(de)源解(jie)析模(mo)型(xing)(xing)和(he)擴散模(mo)型(xing)(xing)、預警(jing)模(mo)型(xing)(xing)都(dou)需要(yao)人(ren)工(gong)智(zhi)能(AI)不斷(duan)優化,讓一臺(tai)車至少解(jie)決五六個方面的(de)(de)問題,大大降低(di)了監測成本(ben)。比(bi)如除了前面講的(de)(de),PM10我(wo)們(men)怎(zen)么辦?在(zai)走航車底部就有這樣(yang)的(de)(de)裝置,針對建筑工(gong)地或者城(cheng)市道路(lu)的(de)(de)道路(lu)積塵負荷,都(dou)可以做到實時(shi)監測。
除了降(jiang)低(di)成本,還要提升工(gong)作效率。現在的大氣走航監測車采(cai)用飛行時(shi)間質譜(pu)儀(yi),實現秒級(ji)出(chu)數,便于快速摸清污染底數。同(tong)時(shi)與搭載的氣相(xiang)色譜(pu)-質譜(pu)聯用儀(yi)(GC-MS分析儀(yi))相(xiang)結(jie)合,輸(shu)出(chu)VOCs特征因(yin)子污染全(quan)域圖,全(quan)面摸排、定(ding)性定(ding)量診斷污染情(qing)況。
另外(wai),5G技(ji)術(shu)的(de)(de)應用(yong)也(ye)(ye)使走航(hang)(hang)車對污染源(yuan)的(de)(de)定位日臻(zhen)精準,已經達到厘米級(ji),如果是4G的(de)(de)話,也(ye)(ye)就只能(neng)精確到10米級(ji)。這意味(wei)著,溯(su)源(yuan)對于我們來(lai)說不僅限于一(yi)(yi)個地區、一(yi)(yi)家企業(ye),而(er)是可以找(zhao)(zhao)到某個車間(jian)。盡管有些車間(jian)和生產(chan)工(gong)藝(yi)是連續性(xing)的(de)(de),但我們在(zai)工(gong)藝(yi)段之間(jian)的(de)(de)走航(hang)(hang)能(neng)夠(gou)非常準確地找(zhao)(zhao)到無(wu)組(zu)織(zhi)排(pai)放(fang)(fang)點到底是在(zai)哪個位置。伴隨著快速定位,我們還能(neng)夠(gou)進行遠程的(de)(de)可視(shi)化管控,也(ye)(ye)就是在(zai)走航(hang)(hang)過(guo)程中增加了攝(she)像頭,攝(she)像頭抓拍到的(de)(de)無(wu)組(zu)織(zhi)排(pai)放(fang)(fang)違法行為,包括(kuo)視(shi)頻、圖像,都通過(guo)5G網(wang)絡瞬時傳輸到監察人員(yuan)手中。
無論(lun)利用空氣質量模(mo)型對(dui)(dui)臭(chou)氧(yang)源解析(xi)和敏感性進行分析(xi),對(dui)(dui)臭(chou)氧(yang)污(wu)染過(guo)程進行模(mo)擬,還(huan)是精準溯源、實時可視化監管(guan),都(dou)是目前5G+ AI與環境監測深度耦合(he),助力(li)我們數字化轉(zhuan)型的例子。
中國(guo)環(huan)境(jing)報:關于生(sheng)(sheng)態(tai)環(huan)境(jing)部提(ti)出(chu)的構(gou)建全流(liu)域生(sheng)(sheng)態(tai)質量監測一張網,您怎么理解?作為環(huan)境(jing)監測行業的龍頭企(qi)業,又會在水環(huan)境(jing)監測領域有何布局?
孫越:按(an)照全流域(yu)、全要素的要求(qiu)系統治(zhi)理水環境,是當(dang)前(qian)的新方向。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。
一條(tiao)河(he)流(liu)途(tu)經(jing)不同(tong)行(xing)政轄區,原本具有整(zheng)體性(xing)、關聯性(xing)特征的(de)流(liu)域(yu)自然空間被行(xing)政區單元所分割管(guan)理,流(liu)域(yu)內各類資源、各個(ge)因素(su)相(xiang)互(hu)影響、相(xiang)互(hu)促進、相(xiang)互(hu)約束,共同(tong)構成(cheng)統一的(de)動態平衡系統,因此涉水事(shi)務非常多,管(guan)理部(bu)門(men)業務上相(xiang)互(hu)交叉。
把“系統治(zhi)理(li)”“協同治(zhi)理(li)”作為方向指(zhi)南,對(dui)流域治(zhi)理(li)來說既是挑戰(zhan)也是機遇。我們以此提出“源、網(wang)、岸(an)(an)、排、河(he)(he)”五(wu)方面監測,分(fen)別(bie)對(dui)應污(wu)染源、排水管網(wang)、近水岸(an)(an)線、入河(he)(he)排污(wu)口(kou)和河(he)(he)道(dao)水質。
污(wu)染源不僅有(you)工業源,污(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠也可(ke)以(yi)當(dang)成點源,還(huan)有(you)農業面源,都要監(jian)測。以(yi)改善水(shui)環境、恢復水(shui)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(shi)場的發(fa)展趨勢(shi)。
排水(shui)管網(wang)不僅(jin)要監測污水(shui)管網(wang),還有雨水(shui)管網(wang),也可能(neng)出現(xian)超標。
管網的(de)(de)終端就(jiu)是排(pai)(pai)口(kou)。生態環(huan)境部開展長江入河(he)排(pai)(pai)污口(kou)排(pai)(pai)查整治專項行動時就(jiu)提出,往長江里排(pai)(pai)污的(de)(de)到(dao)底有多少排(pai)(pai)污口(kou),在哪里排(pai)(pai),誰(shui)在排(pai)(pai),排(pai)(pai)什么,排(pai)(pai)多少等一系列問題。如(ru)(ru)(ru)何(he)把入河(he)排(pai)(pai)污口(kou)這個(ge)最重(zhong)要(yao)的(de)(de)基礎性底數(shu)(shu)摸清楚(chu),也(ye)是對監測行業的(de)(de)一場大考。首先,這個(ge)數(shu)(shu)量是非(fei)常龐大的(de)(de)。以去年(nian)生態環(huan)境部完(wan)成(cheng)的(de)(de)長江流域(yu)2.4萬公(gong)(gong)里岸(an)(an)線及(ji)沿岸(an)(an)2公(gong)(gong)里區域(yu)的(de)(de)入河(he)排(pai)(pai)污口(kou)排(pai)(pai)查為例,排(pai)(pai)查出長江入河(he)排(pai)(pai)污口(kou)6萬多個(ge)。這是我(wo)們目前掌(zhang)握的(de)(de)數(shu)(shu)字,具體到(dao)每一個(ge)排(pai)(pai)污口(kou) 如(ru)(ru)(ru)何(he)監測則(ze)涉及(ji)更復雜、更多樣的(de)(de)情況。比如(ru)(ru)(ru),許多污染排(pai)(pai)放不是連續(xu)性的(de)(de),如(ru)(ru)(ru)果是抽查,很難監測到(dao)超(chao)標現(xian)象。
所以(yi)說,水里的(de)問題,根源在岸(an)(an)上,對(dui)長江沿岸(an)(an)的(de)重點(dian)工業企(qi)業,我們(men)也要全部納入日常監測,進(jin)行全過程跟(gen)蹤,實(shi)現長江沿岸(an)(an)區域污染(ran)源情況明(ming)、底數清。
我們(men)發現,河(he)(he)流、湖泊岸線范圍(wei)不明,功能界定(ding)不清,部分河(he)(he)段岸線開發不合理,也(ye)會嚴重破壞河(he)(he)流生態環境。比如用河(he)(he)道兩側兩公(gong)里保護范圍的這(zhe)把“綠色標尺”去(qu)衡量,涉及到(dao)的監測對(dui)象(xiang)包(bao)括沿河(he)化(hua)工(gong)企業的排污,建筑(zhu)垃圾(ji)生活垃圾(ji)等固(gu)體廢物堆存產生的滲濾液廢水。
岸(an)線(xian)的管控(kong)也是非(fei)(fei)常重(zhong)要,最(zui)終回歸到水體本身。除(chu)了水質(zhi)監(jian)(jian)測,還有很(hen)多(duo)外延,比如非(fei)(fei)法采砂、非(fei)(fei)法養殖、非(fei)(fei)法捕撈、非(fei)(fei)法傾(qing)倒(dao)廢(fei)棄物等。試(shi)想(xiang)如果(guo)長(chang)江沿岸(an)密集(ji)安裝攝(she)像(xiang)頭(tou),那么海量(liang)的監(jian)(jian)控(kong)錄像(xiang)由誰來甄別鑒(jian)定(ding)?
查看監(jian)控視頻是(shi)工作(zuo)量巨大且效(xiao)(xiao)率(lv)低下(xia)的事情,靠人力(li)幾乎難以(yi)解決。如何(he)真正節(jie)約人力(li)和成本(ben),提高(gao)效(xiao)(xiao)率(lv)和正確率(lv)?
這就要依靠(kao)視(shi)覺AI技術。對(dui)人(ren)類(lei)而言,70%~80%的信(xin)息獲(huo)取來自視(shi)覺,但人(ren)類(lei)長期觀看(kan)監(jian)視(shi)錄像(xiang)易喪(sang)失注意力(li)和辨(bian)別力(li)。而我們希(xi)望讓計算機具(ju)備“從識人(ren)知物到辨(bian)識萬物”的能力(li),幫助我們在環(huan)境(jing)監(jian)管中,提升(sheng)處理信(xin)息的效率(lv)。
真正的(de)視頻監測可(ke)(ke)以(yi)區分(fen)人體形(xing)態,車(che)輛、船(chuan)只或選定物體與所有(you)其他物體的(de)一般移動(dong)和(he)變化,從而進行抓(zhua)取、分(fen)析(xi)、預警。隨著以(yi)改善水(shui)環境、恢復水(shui)生(sheng)態治理為主的(de)系統性(xing)治理將逐步成為未來市場的(de)發展(zhan)趨勢,我們要監測的(de)對(dui)象可(ke)(ke)以(yi)是藍藻的(de)覆蓋(gai)面(mian)積(ji)、生(sheng)長速度、擴散情況(kuang),還有(you)水(shui)生(sheng)生(sheng)物的(de)多樣性(xing)情況(kuang),外來物種(zhong)對(dui)生(sheng)態平衡(heng)的(de)破壞,甚至結合電子顯微(wei)(wei)鏡監測微(wei)(wei)生(sheng)物種(zhong)類、菌(jun)群數(shu)量(liang)。
AI技術適用(yong)于(yu)生(sheng)物識別場(chang)景的(de)預演已經在進行中,推(tui)動(dong)環境遠程監(jian)測、在線(xian)監(jian)測是繼高清化(hua)(hua)和網絡化(hua)(hua)之(zhi)后的(de)第(di)三次技術變(bian)革(ge)。從(cong)“看得見(jian)”到(dao)“看得清”再到(dao)現在的(de)“看得懂(dong)”,在未來必將有更(geng)多的(de)AI算法、AI芯片、AI產品被應用(yong)到(dao)環境監(jian)測行業(ye),比如(ru)對岸上(shang)、水(shui)里的(de)不(bu)同(tong)種類動(dong)物,從(cong)顏色(se)、形(xing)態、運(yun)動(dong)軌(gui)跡、三維位置及(ji)尺寸信息來差異化(hua)(hua)判別它們。
中國環境(jing)報:《生態環境(jing)監測條例》正在加速出臺,此舉將(jiang)大大推進生態環境(jing)監測的(de)(de)(de)法治化進程(cheng)。對于公開征求意見的(de)(de)(de)《條例(草案)》,您怎么理解?從中可以(yi)(yi)看出哪些(xie)環境(jing)監測行業未來發(fa)展的(de)(de)(de)一個(ge)方向和可以(yi)(yi)突破(po)、拓(tuo)展的(de)(de)(de)空間?
孫越:生態環(huan)境監測是生態環(huan)境保護的基礎,但過去這(zhe)項工(gong)作(zuo)的法律(lv)支撐不(bu)太(tai)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。
通過《條例(草(cao)案)》,我(wo)們(men)欣喜地看(kan)到(dao),生(sheng)態環境(jing)(jing)監(jian)測(ce)(ce)的(de)定義擴展到(dao)了六(liu)大內涵,包(bao)括對環境(jing)(jing)質量、生(sheng)態狀況和污染(ran)物排(pai)放及其變化趨勢的(de)采樣觀(guan)測(ce)(ce)、調(diao)查普查、遙感解譯、分(fen)析(xi)(xi)測(ce)(ce)試、評(ping)(ping)價(jia)評(ping)(ping)估、預(yu)測(ce)(ce)預(yu)報等活動(dong)。過去無論是(shi)在線分(fen)析(xi)(xi)還是(shi)實驗室分(fen)析(xi)(xi),我(wo)們(men)的(de)監(jian)測(ce)(ce)機(ji)構還局限在理化分(fen)析(xi)(xi)層(ceng)面,也(ye)就是(shi)對各類(lei)污染(ran)物排(pai)放活動(dong)的(de)監(jian)測(ce)(ce),而今后,環境(jing)(jing)監(jian)測(ce)(ce)的(de)范(fan)疇(chou)將大幅(fu)度拓(tuo)寬。
除了六(liu)大內涵,我(wo)們還(huan)看(kan)到(dao)了九大外延,也就是對森林、草原(yuan)、濕地、荒(huang)漠、河湖、海(hai)洋、農田(tian)、城市和鄉村等(deng)生態(tai)狀(zhuang)況的監測(ce),包括(kuo)對大氣(qi)、地表水(shui)、地下水(shui)、海(hai)水(shui)、土壤、聲、光、熱(re)、生物、振動、輻射(she)、溫室氣(qi)體等(deng)環境要(yao)素質量的監測(ce)。顯而(er)易見,未來生態(tai)環境監測(ce)高新(xin)技術、先進裝備的研究(jiu)、開發(fa)應用和推廣(guang),新(xin)型污(wu)染物、應對新(xin)興環境問題和履(lv)行國際環境公(gong)約涉(she)及污(wu)染物的研究(jiu)性監測(ce)將有更多突破(po)和發(fa)展。
環(huan)(huan)(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)網(wang)絡(luo)的不斷(duan)(duan)完善,監(jian)(jian)測(ce)(ce)對(dui)象和適用范圍的不斷(duan)(duan)豐富,將推(tui)動物聯網(wang)、傳(chuan)感器、區塊(kuai)鏈、人工智能(neng)等新技(ji)術在監(jian)(jian)測(ce)(ce)檢測(ce)(ce)業務中的應用,一批生態環(huan)(huan)(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)創新示范基地有(you)望建立,具(ju)有(you)自(zi)主知識產權的監(jian)(jian)測(ce)(ce)技(ji)術裝備研發和應用轉化(hua)(hua)全面加速(su),生態環(huan)(huan)(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)自(zi)動化(hua)(hua)、智能(neng)化(hua)(hua)、信(xin)息化(hua)(hua)能(neng)力(li)(li)不斷(duan)(duan)提升,為(wei)創新驅(qu)動環(huan)(huan)(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)產品的不斷(duan)(duan)升級與推(tui)陳出新助力(li)(li)。同時(shi)我們的研發投入也(ye)在持續加大,例如在環(huan)(huan)(huan)境(jing)與健康領域,我們已經對(dui)環(huan)(huan)(huan)境(jing)病(bing)理性、毒(du)理性監(jian)(jian)測(ce)(ce)分(fen)析有(you)所布(bu)局。