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生態環境監測服務走向智能化 ——專訪聚光科技(杭州)股份有限公司總經理孫越
聚光 發(fa)布時間:2022-01-14 聚光 來(lai)源: 聚光 瀏覽量:2050

  來源:中國環境報第8版


聚光(guang)科技(杭(hang)州)股份有限公司(si)總經理孫越

  中國環境(jing)報:臭(chou)氧(yang)逐(zhu)漸上(shang)升為僅(jin)次(ci)于PM2.5的(de)影響優(you)良天數(shu)的(de)重要因(yin)素,今年夏(xia)季,在新冠肺炎疫情防(fang)控(kong)常態化形勢(shi)下,生態環境(jing)部門開展臭(chou)氧(yang)污染防(fang)治監(jian)督幫扶攻堅行動,越來越倚(yi)重新一(yi)代信息化技(ji)術的(de)參(can)與。在臭(chou)氧(yang)監(jian)測(ce)領域,有哪些高新技(ji)術手段(duan)出現(xian)?

  孫越:臭氧污染防治工作的艱巨性和復雜性,亟需監測科技力量的支持。

  臭(chou)氧(yang)污染具有明顯的復(fu)合(he)型,其成因非常復(fu)雜,涉及(ji)氮(dan)氧(yang)化物(NOx)和揮發性(xing)有機物(VOCs)的排放,還(huan)與氣象(xiang)條件、地理環境(jing),比如氣溫、光照、濕度、氣壓(ya)、風(feng)速、風(feng)向都有關(guan)系。

  因此,我們(men)不(bu)僅要監測(ce)臭(chou)氧的濃度,更要研(yan)究它的生成(cheng)機理,測(ce)出(chu)導致臭(chou)氧污染(ran)的各個因素的貢獻率。以此為出(chu)發點,我們(men)設(she)計了一系列參與臭(chou)氧生成(cheng)光化學反應的常規污染(ran)物、特(te)征污染(ran)物監測(ce)指標,這(zhe)些監測(ce)不(bu)僅指向區域(yu),甚至能鎖(suo)定污染(ran)行業、企業、工藝。

  目前(qian)大(da)家可(ke)以看(kan)到的臭氧污染監測,除固(gu)定站外(wai),已經(jing)增加了大(da)氣環(huan)境走航監測車。大(da)部(bu)分走航車功能還比(bi)較簡單,僅(jin)僅(jin)是監測VOCs,主要作用是定位 VOCs超標(biao)的點位,從而識別(bie)來源。

  在此基(ji)礎上,聚光科技提出了協同(tong)走(zou)航監(jian)測(ce)的概(gai)念,也(ye)就是同(tong)時監(jian)測(ce) VOCs、NOx、臭氧以(yi)及(ji)PM2.5。一臺走(zou)航車協同(tong)監(jian)測(ce)的優勢在于不僅能(neng)獲知(zhi)VOCs濃(nong)度,而且通過模型演繹(yi),計算(suan)和預(yu)測(ce)各類污(wu)染(ran)(ran)源對整個(ge)地區臭氧污(wu)染(ran)(ran)的貢獻,全(quan)面、精準、實時、定(ding)性(xing)、定(ding)量地診斷區域污(wu)染(ran)(ran)狀況(kuang)。有效改善了過去(qu)雖然監(jian)測(ce)到單(dan)一污(wu)染(ran)(ran)物的濃(nong)度,但(dan)還(huan)是無法判(pan)斷污(wu)染(ran)(ran)源究竟(jing)是誰,以(yi)及(ji)它與片區臭氧濃(nong)度究竟(jing)關聯性(xing)有多(duo)大的被動局面。

  我(wo)們(men)(men)試圖(tu)通(tong)過這樣的(de)監(jian)(jian)測(ce)和(he)模型計算(suan),對一個(ge)地區的(de)臭(chou)氧污(wu)染(ran)成因精準畫(hua)像,什么時間生成,哪個(ge)時段濃度最高,哪些(xie)因子較活(huo)躍,是哪些(xie)行業導(dao)致的(de)……當然,一個(ge)城市的(de)臭(chou)氧不僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)來自于本地,還有外源(yuan)(yuan)輸入。對此(ci),我(wo)們(men)(men)也有一個(ge)監(jian)(jian)測(ce)指標——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過氧乙酰硝酸(suan)酯)是由大(da)氣中部分VOCs和(he)NOx進行光化學(xue)反應而生成的(de),是一種重要的(de)二次污(wu)染(ran)物,聚光科(ke)技PANs在(zai)線(xian)監(jian)(jian)測(ce)系統就是針對它。通(tong)過這一監(jian)(jian)測(ce),能迅速分析出臭(chou)氧污(wu)染(ran)是外源(yuan)(yuan)輸入還是本地源(yuan)(yuan)造成的(de)。

  這(zhe)些(xie)圍繞(rao)VOCs的監測(ce)(ce),除了因(yin)為它通(tong)過光照與(yu)NOx發生(sheng)反應(ying)后生(sheng)產臭(chou)氧(yang)(yang),也(ye)(ye)源于它與(yu)空氣(qi)中的氧(yang)(yang)化(hua)劑(ji)、硝酸等發生(sheng)氧(yang)(yang)化(hua)、吸附、凝結(jie)反應(ying)會(hui)生(sheng)成二次有機顆粒物,也(ye)(ye)就是我(wo)們熟知的PM2.5。監測(ce)(ce)分析VOCs就把臭(chou)氧(yang)(yang)防(fang)治和PM2.5防(fang)治兩項任務協同(tong)起來了,也(ye)(ye)就是既要扭轉臭(chou)氧(yang)(yang)污染升(sheng)高態(tai)勢,還要保(bao)持PM2.5污染持續下降(jiang)。

  我們的(de)(de)走(zou)航車同時(shi)開展(zhan)VOCs+大(da)氣(qi)常(chang)規六參數(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測工作,再通過搭(da)載的(de)(de)空氣(qi)質量(liang)模型,分析(xi)本(ben)地(di)生成(cheng)和外(wai)部(bu)傳(chuan)輸(shu)臭(chou)氧(yang)(yang)前體物(wu)與臭(chou)氧(yang)(yang)的(de)(de)占(zhan)比,獲得各地(di)區各類污(wu)染(ran)源排(pai)放(fang)對受體點(dian)環境臭(chou)氧(yang)(yang)濃度的(de)(de)貢(gong)獻。當得到(dao)環境中(zhong)臭(chou)氧(yang)(yang)濃度與其生成(cheng)前體物(wu)排(pai)放(fang)之間的(de)(de)定量(liang)關系后,還可(ke)以以此(ci)為依據(ju)開展(zhan)減排(pai)效果評估。

  這(zhe)些復(fu)雜的(de)(de)源(yuan)解析模型(xing)和擴(kuo)散模型(xing)、預警模型(xing)都需要人工(gong)智(zhi)能(AI)不斷優化,讓一臺車至少解決五(wu)六個方面(mian)的(de)(de)問題,大大降(jiang)低了(le)監(jian)測(ce)(ce)成本。比(bi)如除了(le)前面(mian)講的(de)(de),PM10我們(men)怎么辦?在(zai)走航車底部就(jiu)有(you)這(zhe)樣的(de)(de)裝置(zhi),針對(dui)建筑工(gong)地或者城市道(dao)路(lu)的(de)(de)道(dao)路(lu)積塵負荷,都可以做到實時監(jian)測(ce)(ce)。

  除了降(jiang)低成(cheng)本,還要提升(sheng)工(gong)作效率。現在的(de)(de)大氣走航(hang)監測車(che)采用飛行時間質(zhi)(zhi)譜儀(yi),實(shi)現秒級出數,便(bian)于(yu)快速(su)摸清污(wu)染(ran)底數。同(tong)時與搭載的(de)(de)氣相(xiang)色(se)譜-質(zhi)(zhi)譜聯用儀(yi)(GC-MS分析儀(yi))相(xiang)結合(he),輸出VOCs特(te)征因子(zi)污(wu)染(ran)全域圖,全面摸排、定(ding)性定(ding)量診斷污(wu)染(ran)情況。

  另外,5G技術的(de)應用也使走(zou)(zou)航(hang)(hang)車(che)對污染源的(de)定位日臻精(jing)(jing)準,已經(jing)達到(dao)(dao)(dao)厘(li)米級,如果是4G的(de)話,也就只能精(jing)(jing)確(que)到(dao)(dao)(dao)10米級。這意味著(zhu),溯(su)源對于(yu)我們(men)(men)來說不僅限于(yu)一個(ge)地區、一家企業(ye),而是可以找到(dao)(dao)(dao)某個(ge)車(che)間。盡管有(you)些車(che)間和生產工(gong)藝是連續(xu)性的(de),但我們(men)(men)在(zai)工(gong)藝段之間的(de)走(zou)(zou)航(hang)(hang)能夠非常(chang)準確(que)地找到(dao)(dao)(dao)無組(zu)織(zhi)排(pai)放點到(dao)(dao)(dao)底是在(zai)哪個(ge)位置。伴隨著(zhu)快速定位,我們(men)(men)還能夠進行遠程(cheng)的(de)可視化管控,也就是在(zai)走(zou)(zou)航(hang)(hang)過程(cheng)中增加(jia)了(le)攝像頭,攝像頭抓拍到(dao)(dao)(dao)的(de)無組(zu)織(zhi)排(pai)放違法行為,包括(kuo)視頻(pin)、圖像,都通(tong)過5G網絡瞬(shun)時傳輸到(dao)(dao)(dao)監察人員手中。

  無論利用空氣(qi)質量模(mo)(mo)型(xing)對(dui)臭氧(yang)源解析和(he)敏感性進(jin)行分(fen)析,對(dui)臭氧(yang)污染過程(cheng)進(jin)行模(mo)(mo)擬,還(huan)是(shi)精準溯源、實時可視化監(jian)管,都是(shi)目前5G+ AI與(yu)環(huan)境監(jian)測深度耦合,助(zhu)力我們數(shu)字化轉(zhuan)型(xing)的例(li)子。

  中(zhong)國環境(jing)(jing)報:關于(yu)生態(tai)環境(jing)(jing)部(bu)提出的構建全流(liu)域(yu)生態(tai)質量監(jian)測(ce)一張網,您怎么(me)理解?作為環境(jing)(jing)監(jian)測(ce)行業的龍頭(tou)企業,又會(hui)在水環境(jing)(jing)監(jian)測(ce)領域(yu)有何布(bu)局?

  孫越:按照全流域、全要素的要求系統治理水環境,是當前的新方向。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。

  一條河流途經不同(tong)行政轄區,原本(ben)具有整體(ti)性、關聯性特(te)征的流域自然空(kong)間被行政區單元所(suo)分割管(guan)理,流域內各類資源、各個因(yin)素(su)相互(hu)影響、相互(hu)促進、相互(hu)約束,共同(tong)構成統一的動態平衡系(xi)統,因(yin)此(ci)涉水事務(wu)非常多,管(guan)理部(bu)門業務(wu)上相互(hu)交叉。

  把“系統治(zhi)理”“協同治(zhi)理”作為方向指(zhi)南,對(dui)流域治(zhi)理來說(shuo)既(ji)是(shi)挑戰也是(shi)機遇。我們以(yi)此提出“源、網、岸(an)、排、河(he)”五方面監測(ce),分別對(dui)應污染源、排水管網、近水岸(an)線、入河(he)排污口和河(he)道水質。

  污染源不僅有工(gong)業源,污水處理(li)廠(chang)也可以當(dang)成(cheng)點源,還有農業面源,都(dou)要監測。以改善水環境、恢復(fu)水生(sheng)態(tai)治(zhi)理(li)為主的(de)系統性治(zhi)理(li)將逐步成(cheng)為未(wei)來市(shi)場的(de)發展趨勢。

  排水管網不僅要監測污水管網,還有雨水管網,也(ye)可能出(chu)現超標。

  管網(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)終端就(jiu)是(shi)排(pai)(pai)(pai)(pai)口(kou)。生態環境(jing)部開展(zhan)長(chang)江入(ru)河排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)(pai)查(cha)整治專項行動時就(jiu)提出,往長(chang)江里(li)排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)到(dao)底有多少排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou),在(zai)哪(na)里(li)排(pai)(pai)(pai)(pai),誰在(zai)排(pai)(pai)(pai)(pai),排(pai)(pai)(pai)(pai)什么,排(pai)(pai)(pai)(pai)多少等一系列問題。如(ru)何把入(ru)河排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)這(zhe)個(ge)最重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)基礎性底數(shu)摸(mo)清(qing)楚(chu),也(ye)是(shi)對監測行業的(de)(de)(de)(de)(de)一場大(da)考。首先(xian),這(zhe)個(ge)數(shu)量是(shi)非常龐大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)。以去(qu)年生態環境(jing)部完成的(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)江流(liu)域2.4萬(wan)公里(li)岸線及沿岸2公里(li)區域的(de)(de)(de)(de)(de)入(ru)河排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)(pai)查(cha)為例(li),排(pai)(pai)(pai)(pai)查(cha)出長(chang)江入(ru)河排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)6萬(wan)多個(ge)。這(zhe)是(shi)我們目前(qian)掌握的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)字(zi),具體到(dao)每一個(ge)排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou) 如(ru)何監測則涉及更復雜(za)、更多樣的(de)(de)(de)(de)(de)情況。比如(ru),許多污(wu)(wu)(wu)染排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)不是(shi)連(lian)續性的(de)(de)(de)(de)(de),如(ru)果是(shi)抽查(cha),很難監測到(dao)超標現象。

  所以說,水(shui)里的(de)問題,根源在岸上,對長江沿岸的(de)重點工業(ye)企業(ye),我們也要全(quan)部納入日常監測,進行(xing)全(quan)過程跟(gen)蹤,實現長江沿岸區域污(wu)染源情況明、底(di)數(shu)清。

  我們(men)發(fa)現,河(he)流、湖泊岸(an)線(xian)范圍不(bu)明(ming),功(gong)能界定(ding)不(bu)清,部分河(he)段岸(an)線(xian)開發(fa)不(bu)合理(li),也會嚴重破壞河(he)流生態環境。比如用河(he)道(dao)兩側(ce)

  兩公里保護范(fan)圍的(de)這把“綠色(se)標(biao)尺”去(qu)衡(heng)量,涉及到的(de)監測對象(xiang)包括(kuo)沿河化工企業的(de)排污,建(jian)筑垃(la)(la)圾生(sheng)活垃(la)(la)圾等固體廢(fei)物堆存產生(sheng)的(de)滲濾(lv)液廢(fei)水(shui)。

  岸線的(de)管控也是非(fei)常重要(yao),最終(zhong)回歸到水(shui)體本(ben)身。除了水(shui)質監測,還有很多外延,比如非(fei)法(fa)采砂、非(fei)法(fa)養殖、非(fei)法(fa)捕撈、非(fei)法(fa)傾倒廢(fei)棄物等(deng)。試想如果(guo)長江沿岸密(mi)集(ji)安裝攝像頭,那么海量的(de)監控錄像由誰來甄別鑒定(ding)?

  查(cha)看監控視頻是工作(zuo)量(liang)巨大且效率低下(xia)的事情(qing),靠人力(li)幾乎難以解決。如何真正(zheng)(zheng)節(jie)約人力(li)和(he)成本,提(ti)高效率和(he)正(zheng)(zheng)確(que)率?

  這(zhe)就要依靠視覺(jue)AI技術。對(dui)人類(lei)而言,70%~80%的信息獲取來自視覺(jue),但人類(lei)長期觀看監(jian)視錄像易(yi)喪失(shi)注意力(li)和辨別力(li)。而我們希望讓計(ji)算機具備“從識(shi)人知物(wu)到辨識(shi)萬物(wu)”的能力(li),幫(bang)助(zhu)我們在環境監(jian)管中(zhong),提升(sheng)處理(li)信息的效率。

  真(zhen)正的(de)(de)視頻監(jian)測(ce)(ce)(ce)可以(yi)區分人體形態,車輛、船只或選定物體與所有其(qi)他物體的(de)(de)一(yi)般移動(dong)和變(bian)化(hua),從而(er)進行(xing)抓取、分析、預警。隨著(zhu)以(yi)改善水環境、恢復水生(sheng)(sheng)(sheng)態治理(li)為主的(de)(de)系統性治理(li)將逐步成為未(wei)來市(shi)場(chang)的(de)(de)發展趨(qu)勢(shi),我們要監(jian)測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)對(dui)象(xiang)可以(yi)是(shi)藍藻的(de)(de)覆(fu)蓋面(mian)積、生(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)速度、擴散(san)情況,還有水生(sheng)(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)(sheng)物的(de)(de)多樣性情況,外來物種(zhong)對(dui)生(sheng)(sheng)(sheng)態平衡(heng)的(de)(de)破壞,甚至(zhi)結合(he)電子顯微鏡監(jian)測(ce)(ce)(ce)微生(sheng)(sheng)(sheng)物種(zhong)類、菌群數(shu)量。

  AI技(ji)術適用于生(sheng)物識別場景的預演已經(jing)在進(jin)行中,推(tui)動環境(jing)遠程監(jian)測、在線監(jian)測是繼高清(qing)化和網絡化之后的第三次技(ji)術變革。從“看得(de)見”到(dao)“看得(de)清(qing)”再(zai)到(dao)現在的“看得(de)懂”,在未來必將有更多的AI算法(fa)、AI芯片、AI產品被(bei)應用到(dao)環境(jing)監(jian)測行業,比如對岸上(shang)、水里的不(bu)同種類動物,從顏(yan)色、形(xing)態、運動軌跡、三維位置及(ji)尺寸(cun)信(xin)息來差(cha)異化判別它們。

  中國環(huan)境(jing)(jing)報:《生(sheng)態環(huan)境(jing)(jing)監(jian)測條(tiao)例(li)》正(zheng)在加(jia)速出(chu)臺,此舉將大大推(tui)進生(sheng)態環(huan)境(jing)(jing)監(jian)測的(de)(de)法治(zhi)化進程。對(dui)于公(gong)開征求意(yi)見的(de)(de)《條(tiao)例(li)(草案)》,您怎么理解?從中可以看出(chu)哪些環(huan)境(jing)(jing)監(jian)測行(xing)業(ye)未(wei)來發展(zhan)(zhan)的(de)(de)一(yi)個方向和可以突(tu)破、拓(tuo)展(zhan)(zhan)的(de)(de)空間?

  孫越:生態環境監測是生態環境保護的基礎,但過去這項工作的法律支撐不太完善。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。

  通過《條例(草案(an))》,我們欣喜地看(kan)到(dao),生(sheng)(sheng)態(tai)環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)的(de)(de)定義擴展到(dao)了六大(da)內涵,包括(kuo)對環(huan)境(jing)質量、生(sheng)(sheng)態(tai)狀況和污染物排放及其(qi)變化(hua)趨勢的(de)(de)采樣觀(guan)測(ce)、調查普查、遙感解譯、分(fen)(fen)析測(ce)試、評價(jia)評估、預測(ce)預報等活(huo)動。過去無論是(shi)在(zai)線(xian)分(fen)(fen)析還是(shi)實驗室分(fen)(fen)析,我們的(de)(de)監(jian)測(ce)機構還局限(xian)在(zai)理化(hua)分(fen)(fen)析層面,也就是(shi)對各類污染物排放活(huo)動的(de)(de)監(jian)測(ce),而今(jin)后(hou),環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)的(de)(de)范疇(chou)將(jiang)大(da)幅度拓寬(kuan)。

  除(chu)了六大內涵,我們還看(kan)到了九大外延,也就是對(dui)森(sen)林、草原(yuan)、濕地、荒漠、河湖、海洋、農(nong)田、城市(shi)和(he)(he)鄉村等生(sheng)(sheng)態(tai)狀況的監(jian)測(ce),包(bao)括對(dui)大氣(qi)(qi)、地表水、地下水、海水、土壤(rang)、聲(sheng)、光、熱、生(sheng)(sheng)物(wu)、振(zhen)動、輻(fu)射、溫室氣(qi)(qi)體(ti)等環(huan)境要(yao)素質量的監(jian)測(ce)。顯而易見,未來生(sheng)(sheng)態(tai)環(huan)境監(jian)測(ce)高新技術、先(xian)進裝備的研究(jiu)、開發應用和(he)(he)推廣,新型污染物(wu)、應對(dui)新興環(huan)境問題和(he)(he)履(lv)行(xing)國際(ji)環(huan)境公(gong)約涉及污染物(wu)的研究(jiu)性(xing)監(jian)測(ce)將有更多突破和(he)(he)發展。

  環(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)網(wang)絡的(de)不(bu)斷(duan)完善,監(jian)測(ce)對象和適用(yong)范(fan)圍的(de)不(bu)斷(duan)豐(feng)富,將推動物聯網(wang)、傳感器、區塊鏈(lian)、人工智(zhi)能(neng)等新技術在(zai)監(jian)測(ce)檢測(ce)業務中的(de)應(ying)用(yong),一批生(sheng)態環(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)創(chuang)新示(shi)范(fan)基(ji)地(di)有(you)望建立,具有(you)自(zi)主知識產權的(de)監(jian)測(ce)技術裝備研發和應(ying)用(yong)轉化(hua)全(quan)面(mian)加速,生(sheng)態環(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)自(zi)動化(hua)、智(zhi)能(neng)化(hua)、信息化(hua)能(neng)力不(bu)斷(duan)提升,為創(chuang)新驅動環(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)產品(pin)的(de)不(bu)斷(duan)升級與(yu)推陳出新助力。同時我們的(de)研發投入也(ye)在(zai)持續加大,例如在(zai)環(huan)(huan)境(jing)與(yu)健康領域,我們已經對環(huan)(huan)境(jing)病理(li)性、毒理(li)性監(jian)測(ce)分析有(you)所布局。





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