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發布(bu)時間:2022-01-14
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來(lai)源:中國環境報第8版

中國環(huan)境(jing)報:臭氧(yang)逐漸上(shang)升為僅次于PM2.5的影響優良天數的重(zhong)要(yao)因(yin)素,今年夏季,在新(xin)冠肺(fei)炎疫情防(fang)控常態(tai)化形勢下,生(sheng)態(tai)環(huan)境(jing)部門(men)開展臭氧(yang)污染(ran)防(fang)治監督幫扶攻堅(jian)行動(dong),越來越倚重(zhong)新(xin)一代信息化技術(shu)的參與。在臭氧(yang)監測領域,有哪些(xie)高新(xin)技術(shu)手段出(chu)現?
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。
臭氧(yang)污染(ran)具有(you)(you)明(ming)顯的復合型,其成(cheng)因非常復雜(za),涉(she)及氮氧(yang)化(hua)物(NOx)和揮發性(xing)有(you)(you)機物(VOCs)的排(pai)放(fang),還與氣(qi)象條件(jian)、地理環境,比(bi)如氣(qi)溫、光(guang)照、濕度、氣(qi)壓、風(feng)速、風(feng)向都有(you)(you)關系。
因此,我們不(bu)僅(jin)要(yao)監測臭氧的(de)濃度,更要(yao)研(yan)究它的(de)生(sheng)成機理,測出(chu)導(dao)致臭氧污(wu)染的(de)各個因素的(de)貢(gong)獻率。以此為出(chu)發點,我們設計了一系列(lie)參與臭氧生(sheng)成光化學反應的(de)常規污(wu)染物、特征污(wu)染物監測指標,這些監測不(bu)僅(jin)指向區域(yu),甚至能鎖定污(wu)染行業(ye)、企(qi)業(ye)、工藝。
目前大(da)(da)家可以看到(dao)的(de)臭氧(yang)污染(ran)監(jian)(jian)測,除固定站外(wai),已經增(zeng)加(jia)了大(da)(da)氣環(huan)境走(zou)(zou)航(hang)監(jian)(jian)測車(che)。大(da)(da)部(bu)分(fen)走(zou)(zou)航(hang)車(che)功能(neng)還比較簡單,僅僅是(shi)監(jian)(jian)測VOCs,主要作(zuo)用是(shi)定位 VOCs超標(biao)的(de)點(dian)位,從(cong)而(er)識(shi)別來(lai)源。
在此基礎上,聚光科技提出了(le)協(xie)(xie)同(tong)走航監(jian)測(ce)的概念,也(ye)就是同(tong)時監(jian)測(ce) VOCs、NOx、臭(chou)氧以(yi)(yi)及PM2.5。一臺走航車協(xie)(xie)同(tong)監(jian)測(ce)的優勢在于(yu)不僅能獲知VOCs濃度(du)(du)(du),而且通(tong)過(guo)模(mo)型演(yan)繹(yi),計(ji)算和預(yu)測(ce)各類污(wu)染(ran)源對整個(ge)地(di)區臭(chou)氧污(wu)染(ran)的貢獻,全面(mian)(mian)、精準、實時、定性、定量地(di)診(zhen)斷(duan)區域污(wu)染(ran)狀(zhuang)況(kuang)。有效改善了(le)過(guo)去雖然監(jian)測(ce)到單一污(wu)染(ran)物的濃度(du)(du)(du),但還是無法判斷(duan)污(wu)染(ran)源究(jiu)竟(jing)是誰(shui),以(yi)(yi)及它與(yu)片區臭(chou)氧濃度(du)(du)(du)究(jiu)竟(jing)關聯性有多大(da)的被(bei)動局(ju)面(mian)(mian)。
我們(men)試圖通(tong)過這樣(yang)的(de)(de)監(jian)測和(he)模型(xing)計算,對一(yi)(yi)(yi)個地區(qu)的(de)(de)臭氧(yang)污染(ran)成因(yin)精準畫像,什(shen)么時(shi)間(jian)生成,哪個時(shi)段濃度最高,哪些因(yin)子較活(huo)躍,是(shi)哪些行業導致(zhi)的(de)(de)……當然,一(yi)(yi)(yi)個城(cheng)市(shi)的(de)(de)臭氧(yang)不(bu)僅(jin)僅(jin)來自于(yu)本地,還有外源輸入(ru)。對此,我們(men)也有一(yi)(yi)(yi)個監(jian)測指標——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過氧(yang)乙酰硝酸酯(zhi))是(shi)由大氣中部分VOCs和(he)NOx進行光化學反應而(er)生成的(de)(de),是(shi)一(yi)(yi)(yi)種重要的(de)(de)二次污染(ran)物,聚光科技PANs在線監(jian)測系統就是(shi)針(zhen)對它。通(tong)過這一(yi)(yi)(yi)監(jian)測,能迅速分析出臭氧(yang)污染(ran)是(shi)外源輸入(ru)還是(shi)本地源造成的(de)(de)。
這些圍繞VOCs的監測,除(chu)了(le)因為它通(tong)過光照與NOx發(fa)生反應(ying)后生產臭氧,也源于它與空氣中的氧化(hua)劑、硝(xiao)酸等(deng)發(fa)生氧化(hua)、吸附、凝結反應(ying)會生成二(er)次有機(ji)顆粒物,也就(jiu)是我們熟知(zhi)的PM2.5。監測分析VOCs就(jiu)把臭氧防治和PM2.5防治兩(liang)項任務協(xie)同(tong)起來了(le),也就(jiu)是既(ji)要扭轉臭氧污染升高(gao)態(tai)勢,還要保持PM2.5污染持續下降。
我們(men)的(de)(de)走航車(che)同(tong)時(shi)開展VOCs+大氣常(chang)規(gui)六參數(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測工作(zuo),再通過搭載的(de)(de)空(kong)氣質量模型,分析(xi)本地生成(cheng)(cheng)和外部(bu)傳輸臭(chou)氧(yang)(yang)前體物與(yu)臭(chou)氧(yang)(yang)的(de)(de)占比,獲得各地區各類污染源排放(fang)對受體點(dian)環境臭(chou)氧(yang)(yang)濃(nong)度的(de)(de)貢獻(xian)。當(dang)得到環境中臭(chou)氧(yang)(yang)濃(nong)度與(yu)其生成(cheng)(cheng)前體物排放(fang)之間的(de)(de)定量關系(xi)后,還可以(yi)以(yi)此為依據開展減(jian)排效果評(ping)估。
這些復(fu)雜的源解析模(mo)(mo)型和擴散(san)模(mo)(mo)型、預警(jing)模(mo)(mo)型都(dou)需要人(ren)工智能(AI)不斷(duan)優(you)化,讓(rang)一臺車至少解決五六個方面(mian)的問(wen)題,大大降低了(le)監測(ce)成(cheng)本。比如除了(le)前(qian)面(mian)講的,PM10我們怎么(me)辦?在走航車底(di)部就有這樣的裝置,針對建筑工地或者城市道路(lu)的道路(lu)積塵負荷,都(dou)可(ke)以做到(dao)實時監測(ce)。
除了降低成本,還要提升(sheng)工(gong)作效率。現(xian)在的大氣走(zou)航(hang)監測車采用(yong)飛行時間質譜儀(yi),實現(xian)秒(miao)級出數,便于快(kuai)速摸清污(wu)染底數。同時與(yu)搭載的氣相色譜-質譜聯(lian)用(yong)儀(yi)(GC-MS分析儀(yi))相結合(he),輸出VOCs特征因子(zi)污(wu)染全(quan)域圖,全(quan)面摸排、定(ding)性定(ding)量診斷污(wu)染情況。
另外,5G技術的(de)應用也使走航(hang)車(che)對(dui)污染源的(de)定位日臻精(jing)準(zhun),已經達(da)到(dao)(dao)厘米級,如果是4G的(de)話(hua),也就只能(neng)精(jing)確到(dao)(dao)10米級。這意味著,溯源對(dui)于我們(men)來說不僅(jin)限于一個地區、一家(jia)企業(ye),而(er)是可(ke)以找到(dao)(dao)某(mou)個車(che)間(jian)。盡管有些車(che)間(jian)和生(sheng)產工藝是連續性的(de),但我們(men)在工藝段之間(jian)的(de)走航(hang)能(neng)夠(gou)非常準(zhun)確地找到(dao)(dao)無組織排放點到(dao)(dao)底是在哪(na)個位置。伴隨著快速定位,我們(men)還能(neng)夠(gou)進行遠(yuan)程(cheng)的(de)可(ke)視(shi)化管控,也就是在走航(hang)過(guo)程(cheng)中增(zeng)加了攝像(xiang)(xiang)(xiang)頭(tou),攝像(xiang)(xiang)(xiang)頭(tou)抓拍(pai)到(dao)(dao)的(de)無組織排放違法行為,包(bao)括視(shi)頻、圖像(xiang)(xiang)(xiang),都通(tong)過(guo)5G網絡(luo)瞬時傳輸到(dao)(dao)監察人(ren)員手中。
無論利用(yong)空氣質量(liang)模型對臭氧(yang)源解析和(he)敏感性(xing)進(jin)行分(fen)析,對臭氧(yang)污染過程進(jin)行模擬,還是(shi)精準溯源、實(shi)時可視化(hua)監管,都是(shi)目(mu)前5G+ AI與(yu)環境監測深度(du)耦合,助力我們數字化(hua)轉型的例子(zi)。
中(zhong)國環(huan)(huan)境(jing)(jing)報:關(guan)于生態環(huan)(huan)境(jing)(jing)部提出的構建(jian)全流域生態質量監(jian)測一張網,您怎(zen)么理解?作為(wei)環(huan)(huan)境(jing)(jing)監(jian)測行業的龍頭(tou)企業,又會在水環(huan)(huan)境(jing)(jing)監(jian)測領域有(you)何(he)布(bu)局(ju)?
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(yi)條河流(liu)途經不同(tong)行(xing)政轄(xia)區,原本具有整(zheng)體(ti)性、關聯(lian)性特征(zheng)的流(liu)域自然空(kong)間(jian)被(bei)行(xing)政區單元所分割管(guan)理,流(liu)域內各類資源、各個因素相互(hu)(hu)影(ying)響(xiang)、相互(hu)(hu)促進(jin)、相互(hu)(hu)約束,共(gong)同(tong)構成統一(yi)的動態平衡系(xi)統,因此(ci)涉水事務非常(chang)多,管(guan)理部門業(ye)務上相互(hu)(hu)交叉。
把“系統治理”“協同治理”作為方向(xiang)指南(nan),對流域治理來說既是(shi)挑戰(zhan)也是(shi)機(ji)遇。我們(men)以(yi)此提出(chu)“源、網(wang)、岸、排、河”五(wu)方面監測,分(fen)別(bie)對應污(wu)染源、排水管網(wang)、近水岸線、入河排污(wu)口和河道水質。
污染源(yuan)(yuan)不(bu)僅有工業(ye)源(yuan)(yuan),污水(shui)處(chu)理廠(chang)也可以當成(cheng)點(dian)源(yuan)(yuan),還有農業(ye)面源(yuan)(yuan),都要監測。以改(gai)善水(shui)環境、恢復水(shui)生態(tai)治理為主的系統性治理將逐步成(cheng)為未來(lai)市場的發展趨勢。
排(pai)水(shui)管(guan)網不僅要監測污水(shui)管(guan)網,還有(you)雨水(shui)管(guan)網,也可能(neng)出現超標。
管網的(de)(de)終端就是(shi)(shi)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)口(kou)(kou)(kou)。生(sheng)態(tai)環境部開(kai)展長江(jiang)入(ru)(ru)河排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)(kou)(kou)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)查整治專項(xiang)行(xing)動時就提出(chu),往(wang)長江(jiang)里排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)的(de)(de)到底有多(duo)少排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)(kou)(kou),在哪(na)里排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai),誰在排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai),排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)什么,排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)多(duo)少等一系列問題。如(ru)(ru)何把入(ru)(ru)河排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)(kou)(kou)這(zhe)(zhe)個(ge)最重要(yao)的(de)(de)基礎(chu)性(xing)底數(shu)(shu)摸清楚,也(ye)是(shi)(shi)對(dui)監(jian)測行(xing)業的(de)(de)一場大(da)考(kao)。首先,這(zhe)(zhe)個(ge)數(shu)(shu)量是(shi)(shi)非(fei)常龐大(da)的(de)(de)。以去年生(sheng)態(tai)環境部完成的(de)(de)長江(jiang)流域2.4萬公里岸線(xian)及沿岸2公里區域的(de)(de)入(ru)(ru)河排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)(kou)(kou)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)查為例,排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)查出(chu)長江(jiang)入(ru)(ru)河排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)(kou)(kou)6萬多(duo)個(ge)。這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)我們目前掌(zhang)握的(de)(de)數(shu)(shu)字,具體(ti)到每一個(ge)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)(kou)(kou) 如(ru)(ru)何監(jian)測則涉及更復(fu)雜、更多(duo)樣(yang)的(de)(de)情況。比如(ru)(ru),許多(duo)污(wu)(wu)(wu)染(ran)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放不是(shi)(shi)連續性(xing)的(de)(de),如(ru)(ru)果(guo)是(shi)(shi)抽查,很難監(jian)測到超標現象。
所以說,水里的問(wen)題,根源(yuan)在岸(an)上,對長江沿岸(an)的重點工業企(qi)業,我們也要全(quan)部納入日常監測,進行(xing)全(quan)過(guo)程跟蹤,實(shi)現(xian)長江沿岸(an)區域污染源(yuan)情況明(ming)、底數(shu)清。
我們發現,河(he)(he)流(liu)、湖泊岸(an)線(xian)范圍不明,功能界定不清,部分河(he)(he)段岸(an)線(xian)開發不合理,也(ye)會嚴重破壞河(he)(he)流(liu)生態(tai)環境。比(bi)如(ru)用河(he)(he)道(dao)兩側(ce)
兩公里保護范圍的這把“綠色標尺”去衡量,涉及到(dao)的監測對象包括沿河化工(gong)企業的排污,建筑垃圾生活垃圾等(deng)固體廢物堆存產生的滲濾液廢水。
岸線(xian)的管控(kong)也是非常重要,最終回歸到水(shui)體(ti)本身。除(chu)了水(shui)質監測,還有(you)很多外延(yan),比如(ru)(ru)非法采(cai)砂(sha)、非法養(yang)殖、非法捕撈、非法傾倒廢棄物等。試想如(ru)(ru)果長江沿岸密集安裝攝像頭,那(nei)么(me)海量的監控(kong)錄(lu)像由誰來甄別鑒定?
查看監控視頻是工作(zuo)量巨(ju)大且效(xiao)率(lv)低(di)下的(de)事情,靠人力(li)幾乎難以解決(jue)。如何(he)真正節約人力(li)和(he)成本,提高效(xiao)率(lv)和(he)正確率(lv)?
這就要(yao)依靠視覺AI技術(shu)。對人(ren)(ren)類(lei)而言,70%~80%的(de)(de)信息獲取來自(zi)視覺,但人(ren)(ren)類(lei)長期觀(guan)看監視錄像易(yi)喪(sang)失注意力(li)和辨(bian)別力(li)。而我(wo)們(men)希望讓計(ji)算機具備(bei)“從識(shi)人(ren)(ren)知物到辨(bian)識(shi)萬物”的(de)(de)能力(li),幫助(zhu)我(wo)們(men)在環境監管中(zhong),提升處理信息的(de)(de)效率。
真正的視頻監(jian)測可以區分人體形態(tai),車輛、船只或選(xuan)定物體與所有其(qi)他物體的一(yi)般移動和(he)變化,從而進行抓取、分析(xi)、預警。隨(sui)著以改善(shan)水環境、恢(hui)復水生(sheng)態(tai)治理(li)為主的系統性治理(li)將逐步成為未(wei)來市場的發(fa)展趨勢,我們(men)要監(jian)測的對象可以是藍藻的覆蓋面積、生(sheng)長速(su)度、擴散情況,還有水生(sheng)生(sheng)物的多(duo)樣性情況,外來物種(zhong)對生(sheng)態(tai)平(ping)衡的破壞,甚至結合(he)電子顯微鏡(jing)監(jian)測微生(sheng)物種(zhong)類、菌群數量。
AI技術適用于生物(wu)識別場景的預演已經在進行(xing)中(zhong),推動(dong)環境(jing)遠程監測、在線監測是繼高清化和網絡化之后的第三次技術變(bian)革(ge)。從“看得見”到(dao)“看得清”再到(dao)現(xian)在的“看得懂”,在未來(lai)必將有更多的AI算法、AI芯片、AI產品被應用到(dao)環境(jing)監測行(xing)業,比如對(dui)岸上(shang)、水里的不同(tong)種類動(dong)物(wu),從顏(yan)色、形態(tai)、運動(dong)軌跡、三維位置(zhi)及尺寸信息(xi)來(lai)差(cha)異化判別它們。
中國環(huan)境(jing)(jing)報:《生(sheng)態環(huan)境(jing)(jing)監測(ce)條例》正在加速出臺,此舉將大大推進(jin)生(sheng)態環(huan)境(jing)(jing)監測(ce)的法治化(hua)進(jin)程。對于公開征(zheng)求(qiu)意(yi)見(jian)的《條例(草案)》,您怎(zen)么理解?從中可(ke)以看出哪些環(huan)境(jing)(jing)監測(ce)行業未來發展(zhan)的一個方向和可(ke)以突破、拓展(zhan)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(cao)案(an))》,我們欣喜地看到,生態(tai)環(huan)境(jing)(jing)監(jian)測(ce)的定義擴展(zhan)到了六大內(nei)涵(han),包(bao)括對環(huan)境(jing)(jing)質量、生態(tai)狀況和污染物排放及其變化(hua)趨勢的采樣觀(guan)測(ce)、調(diao)查普查、遙感解譯(yi)、分析(xi)(xi)測(ce)試、評價評估、預(yu)測(ce)預(yu)報(bao)等活(huo)動。過去無論是在線分析(xi)(xi)還是實驗室分析(xi)(xi),我們的監(jian)測(ce)機構還局限在理化(hua)分析(xi)(xi)層面(mian),也就是對各類污染物排放活(huo)動的監(jian)測(ce),而今后,環(huan)境(jing)(jing)監(jian)測(ce)的范(fan)疇將大幅度拓寬。
除了(le)六大(da)內涵(han),我們(men)還(huan)看(kan)到了(le)九大(da)外延(yan),也就是對森林、草原、濕(shi)地(di)、荒漠、河(he)湖、海洋、農田、城市(shi)和(he)鄉村(cun)等生態狀況的監測,包括(kuo)對大(da)氣、地(di)表水(shui)(shui)、地(di)下水(shui)(shui)、海水(shui)(shui)、土壤、聲(sheng)、光、熱、生物、振動(dong)、輻(fu)射、溫室氣體等環境要(yao)素質(zhi)量的監測。顯而易見,未來生態環境監測高(gao)新(xin)(xin)技術、先(xian)進裝備(bei)的研究、開發應用和(he)推廣,新(xin)(xin)型污染物、應對新(xin)(xin)興(xing)環境問題和(he)履行國際環境公約涉及污染物的研究性監測將有更多(duo)突破和(he)發展。
環(huan)(huan)境監(jian)(jian)測(ce)網(wang)絡的(de)(de)不斷(duan)完善(shan),監(jian)(jian)測(ce)對象和適用(yong)(yong)范(fan)圍(wei)的(de)(de)不斷(duan)豐富,將推(tui)動物聯(lian)網(wang)、傳感器、區塊(kuai)鏈、人工智(zhi)(zhi)能等新(xin)(xin)技術在(zai)監(jian)(jian)測(ce)檢(jian)測(ce)業務中的(de)(de)應用(yong)(yong),一批生(sheng)態環(huan)(huan)境監(jian)(jian)測(ce)創新(xin)(xin)示范(fan)基地有望建立,具有自主知識產(chan)權的(de)(de)監(jian)(jian)測(ce)技術裝(zhuang)備研發和應用(yong)(yong)轉化(hua)全面(mian)加速,生(sheng)態環(huan)(huan)境監(jian)(jian)測(ce)自動化(hua)、智(zhi)(zhi)能化(hua)、信息化(hua)能力不斷(duan)提升,為創新(xin)(xin)驅動環(huan)(huan)境監(jian)(jian)測(ce)產(chan)品的(de)(de)不斷(duan)升級與推(tui)陳出新(xin)(xin)助力。同時我們的(de)(de)研發投入也(ye)在(zai)持續(xu)加大,例如在(zai)環(huan)(huan)境與健(jian)康領域(yu),我們已經對環(huan)(huan)境病(bing)理性、毒(du)理性監(jian)(jian)測(ce)分析有所(suo)布局。
