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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 發布時間:2022-01-14 聚光 來(lai)源: 聚光 瀏覽量(liang):2049

  來(lai)源:中國環境報(bao)第8版


聚光科技(杭(hang)州)股份有限公司(si)總(zong)經理孫越

  中國環境(jing)報:臭氧逐漸(jian)上升為僅次(ci)于(yu)PM2.5的(de)影響(xiang)優良天(tian)數的(de)重要因素,今(jin)年夏(xia)季,在新冠肺(fei)炎疫情(qing)防控常態化(hua)形勢下,生態環境(jing)部門(men)開展臭氧污染(ran)防治監(jian)督幫扶(fu)攻堅(jian)行動,越(yue)來越(yue)倚重新一代信(xin)息化(hua)技術(shu)(shu)的(de)參與。在臭氧監(jian)測領域,有(you)哪些高新技術(shu)(shu)手段(duan)出現?

  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。

  臭氧污(wu)染具有(you)明顯的復合型,其成因非(fei)常復雜,涉(she)及(ji)氮氧化物(wu)(NOx)和(he)揮(hui)發性有(you)機物(wu)(VOCs)的排放(fang),還與氣(qi)象條件、地理環境,比如(ru)氣(qi)溫、光照、濕(shi)度、氣(qi)壓、風速、風向都有(you)關(guan)系。

  因(yin)此(ci)(ci),我們(men)不僅要監測(ce)臭(chou)氧的(de)濃度,更(geng)要研究(jiu)它(ta)的(de)生成機理,測(ce)出導致(zhi)臭(chou)氧污(wu)染的(de)各(ge)個(ge)因(yin)素的(de)貢獻率(lv)。以此(ci)(ci)為出發點(dian),我們(men)設計了一系(xi)列(lie)參與臭(chou)氧生成光(guang)化(hua)學反應的(de)常規(gui)污(wu)染物、特征污(wu)染物監測(ce)指標,這些監測(ce)不僅指向區域,甚至能(neng)鎖定(ding)污(wu)染行業(ye)、企業(ye)、工藝。

  目前(qian)大(da)家可(ke)以看到的臭氧(yang)污染監測(ce)(ce),除固定站外,已(yi)經增加(jia)了大(da)氣環(huan)境走航監測(ce)(ce)車。大(da)部分走航車功(gong)能(neng)還比較簡(jian)單,僅僅是(shi)監測(ce)(ce)VOCs,主(zhu)要作用是(shi)定位(wei) VOCs超(chao)標(biao)的點位(wei),從(cong)而識別(bie)來源。

  在此(ci)基(ji)礎上,聚光(guang)科(ke)技提出了協同(tong)(tong)走航監測(ce)的概念,也(ye)就是同(tong)(tong)時監測(ce) VOCs、NOx、臭(chou)氧(yang)(yang)以及(ji)PM2.5。一(yi)臺走航車協同(tong)(tong)監測(ce)的優勢在于不僅能獲知VOCs濃度,而且通過模型(xing)演繹,計算(suan)和預測(ce)各類(lei)污(wu)染源對整(zheng)個地(di)區(qu)臭(chou)氧(yang)(yang)污(wu)染的貢獻(xian),全面(mian)、精(jing)準、實(shi)時、定性、定量地(di)診斷區(qu)域(yu)污(wu)染狀況。有效改善了過去雖然監測(ce)到單一(yi)污(wu)染物的濃度,但還是無法判斷污(wu)染源究竟是誰,以及(ji)它與片區(qu)臭(chou)氧(yang)(yang)濃度究竟關聯性有多大的被(bei)動(dong)局面(mian)。

  我們試圖(tu)通(tong)過這樣的(de)監(jian)測(ce)和(he)模型計算(suan),對(dui)一個(ge)地(di)區(qu)的(de)臭(chou)氧(yang)污(wu)染成(cheng)因(yin)(yin)精準畫像,什么時間生(sheng)成(cheng),哪(na)個(ge)時段濃度(du)最高(gao),哪(na)些因(yin)(yin)子較活(huo)躍(yue),是哪(na)些行業導致的(de)……當然,一個(ge)城市(shi)的(de)臭(chou)氧(yang)不僅(jin)僅(jin)來(lai)自(zi)于本(ben)(ben)地(di),還有外(wai)源(yuan)輸入。對(dui)此(ci),我們也有一個(ge)監(jian)測(ce)指標——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過氧(yang)乙酰硝酸酯)是由大氣(qi)中部分VOCs和(he)NOx進行光化學反應而生(sheng)成(cheng)的(de),是一種重(zhong)要(yao)的(de)二次污(wu)染物(wu),聚光科技PANs在線監(jian)測(ce)系統就是針對(dui)它。通(tong)過這一監(jian)測(ce),能迅速分析出臭(chou)氧(yang)污(wu)染是外(wai)源(yuan)輸入還是本(ben)(ben)地(di)源(yuan)造成(cheng)的(de)。

  這些圍(wei)繞(rao)VOCs的監測(ce),除了因為它通過光照與(yu)NOx發(fa)生反(fan)應(ying)后(hou)生產臭氧(yang),也(ye)源于它與(yu)空氣中的氧(yang)化劑、硝(xiao)酸(suan)等(deng)發(fa)生氧(yang)化、吸附、凝結反(fan)應(ying)會(hui)生成二(er)次有(you)機顆粒(li)物(wu),也(ye)就(jiu)(jiu)是我們熟知的PM2.5。監測(ce)分析(xi)VOCs就(jiu)(jiu)把(ba)臭氧(yang)防治和PM2.5防治兩(liang)項任務協同起來了,也(ye)就(jiu)(jiu)是既要(yao)扭轉臭氧(yang)污(wu)(wu)染(ran)升高態勢,還(huan)要(yao)保持(chi)PM2.5污(wu)(wu)染(ran)持(chi)續下降。

  我們的(de)走航車(che)同(tong)時開(kai)展VOCs+大(da)氣(qi)常規六(liu)參數(shu)(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測工作,再通過搭載的(de)空氣(qi)質量(liang)模型,分析本(ben)地生(sheng)成和外部(bu)傳輸臭(chou)(chou)氧(yang)前(qian)體(ti)物(wu)(wu)與臭(chou)(chou)氧(yang)的(de)占(zhan)比(bi),獲得各地區各類污(wu)染源排放(fang)對受(shou)體(ti)點(dian)環(huan)(huan)境(jing)臭(chou)(chou)氧(yang)濃(nong)度的(de)貢(gong)獻。當得到環(huan)(huan)境(jing)中臭(chou)(chou)氧(yang)濃(nong)度與其生(sheng)成前(qian)體(ti)物(wu)(wu)排放(fang)之間(jian)的(de)定(ding)量(liang)關系后,還可以以此為依(yi)據(ju)開(kai)展減排效果評估。

  這些復雜的(de)(de)源(yuan)解(jie)析模型和擴散模型、預警模型都需要人(ren)工智能(AI)不(bu)斷優(you)化(hua),讓一臺車至少解(jie)決五六個方面的(de)(de)問題,大大降(jiang)低(di)了(le)監測成(cheng)本。比(bi)如除了(le)前面講的(de)(de),PM10我們怎么辦?在走航車底部就(jiu)有(you)這樣的(de)(de)裝置,針對建筑工地或者城市道(dao)路的(de)(de)道(dao)路積塵(chen)負荷,都可以做(zuo)到實時監測。

  除了降低成本,還要提升(sheng)工作效率(lv)。現(xian)在的大氣走航監(jian)測車采用飛(fei)行時間質(zhi)譜(pu)儀(yi),實現(xian)秒級出(chu)數(shu),便于(yu)快速摸清(qing)污(wu)染(ran)底數(shu)。同(tong)時與(yu)搭載的氣相色(se)譜(pu)-質(zhi)譜(pu)聯用儀(yi)(GC-MS分(fen)析儀(yi))相結合(he),輸出(chu)VOCs特征因子污(wu)染(ran)全域圖,全面摸排、定性定量診斷污(wu)染(ran)情況。

  另外,5G技術的(de)(de)應(ying)用也使走(zou)(zou)航(hang)車(che)對(dui)污染源的(de)(de)定位(wei)日臻精(jing)準,已經(jing)達(da)到(dao)厘米(mi)級,如果是(shi)(shi)4G的(de)(de)話,也就只能(neng)精(jing)確到(dao)10米(mi)級。這意味著(zhu),溯源對(dui)于我(wo)們來說不(bu)僅(jin)限于一(yi)個(ge)(ge)地區、一(yi)家企業,而是(shi)(shi)可以找到(dao)某個(ge)(ge)車(che)間。盡管有些車(che)間和生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)(yi)是(shi)(shi)連續性(xing)的(de)(de),但我(wo)們在工(gong)藝(yi)(yi)段之間的(de)(de)走(zou)(zou)航(hang)能(neng)夠(gou)非(fei)常準確地找到(dao)無組織排放點(dian)到(dao)底是(shi)(shi)在哪個(ge)(ge)位(wei)置。伴隨著(zhu)快速(su)定位(wei),我(wo)們還能(neng)夠(gou)進行(xing)遠程(cheng)(cheng)的(de)(de)可視化(hua)管控(kong),也就是(shi)(shi)在走(zou)(zou)航(hang)過程(cheng)(cheng)中(zhong)增加了攝像頭(tou),攝像頭(tou)抓拍到(dao)的(de)(de)無組織排放違法行(xing)為,包(bao)括(kuo)視頻、圖像,都(dou)通過5G網絡瞬時傳(chuan)輸到(dao)監察(cha)人員手中(zhong)。

  無論利用空(kong)氣質量(liang)模型(xing)對臭氧源解(jie)析和敏(min)感性進行分析,對臭氧污染過程進行模擬,還是(shi)精準溯源、實時可(ke)視化(hua)(hua)監(jian)(jian)管,都是(shi)目前5G+ AI與環境監(jian)(jian)測深度耦(ou)合,助力我們數字化(hua)(hua)轉(zhuan)型(xing)的(de)例(li)子。

  中國環(huan)境(jing)報:關(guan)于生(sheng)態(tai)環(huan)境(jing)部(bu)提出(chu)的構建全流域生(sheng)態(tai)質(zhi)量監(jian)測一(yi)張網,您怎么(me)理解?作為環(huan)境(jing)監(jian)測行業的龍頭企(qi)業,又會(hui)在水環(huan)境(jing)監(jian)測領域有何布局?

  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(he)流途經不同行(xing)政(zheng)轄(xia)區,原本具有整體性(xing)(xing)、關聯性(xing)(xing)特征(zheng)的(de)流域自然(ran)空間被行(xing)政(zheng)區單元所分割管(guan)理,流域內各(ge)類資源(yuan)、各(ge)個因素相(xiang)互(hu)影(ying)響、相(xiang)互(hu)促進、相(xiang)互(hu)約束,共同構(gou)成統一的(de)動態平衡(heng)系(xi)統,因此(ci)涉(she)水事務(wu)非常多,管(guan)理部門業務(wu)上相(xiang)互(hu)交叉。

  把“系統治(zhi)理(li)”“協同治(zhi)理(li)”作為方(fang)向指南,對流域治(zhi)理(li)來說(shuo)既(ji)是挑戰也是機(ji)遇(yu)。我們以此提出“源、網、岸、排、河”五方(fang)面監(jian)測,分別對應污染源、排水(shui)管網、近水(shui)岸線、入河排污口(kou)和河道水(shui)質。

  污染源(yuan)不(bu)僅有(you)工業源(yuan),污水處理(li)廠也可(ke)以當(dang)成點(dian)源(yuan),還有(you)農業面源(yuan),都要監(jian)測。以改善水環境、恢復(fu)水生態治理(li)為(wei)主(zhu)的系(xi)統(tong)性(xing)治理(li)將逐步成為(wei)未來(lai)市場(chang)的發展趨(qu)勢。

  排水管(guan)網(wang)不僅要(yao)監(jian)測(ce)污(wu)水管(guan)網(wang),還有雨水管(guan)網(wang),也可能出現超標。

  管網(wang)的(de)終端就是(shi)(shi)排(pai)(pai)口(kou)。生態環(huan)境(jing)部(bu)開展長江入(ru)(ru)河(he)排(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)查(cha)(cha)整治(zhi)專(zhuan)項行(xing)(xing)動時(shi)就提出,往(wang)長江里(li)(li)排(pai)(pai)污(wu)(wu)的(de)到(dao)底有(you)多少排(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou),在(zai)哪里(li)(li)排(pai)(pai),誰在(zai)排(pai)(pai),排(pai)(pai)什么(me),排(pai)(pai)多少等一系列(lie)問題。如(ru)(ru)何把(ba)入(ru)(ru)河(he)排(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)這個(ge)(ge)最重要的(de)基礎(chu)性底數(shu)(shu)摸清楚,也是(shi)(shi)對(dui)監測行(xing)(xing)業的(de)一場大(da)考(kao)。首先(xian),這個(ge)(ge)數(shu)(shu)量是(shi)(shi)非(fei)常(chang)龐(pang)大(da)的(de)。以去年生態環(huan)境(jing)部(bu)完成的(de)長江流域2.4萬(wan)公(gong)里(li)(li)岸線(xian)及沿岸2公(gong)里(li)(li)區域的(de)入(ru)(ru)河(he)排(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)查(cha)(cha)為例(li),排(pai)(pai)查(cha)(cha)出長江入(ru)(ru)河(he)排(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)6萬(wan)多個(ge)(ge)。這是(shi)(shi)我們目前掌握的(de)數(shu)(shu)字(zi),具體到(dao)每一個(ge)(ge)排(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou) 如(ru)(ru)何監測則(ze)涉及更復雜、更多樣的(de)情況。比如(ru)(ru),許多污(wu)(wu)染排(pai)(pai)放不(bu)是(shi)(shi)連續性的(de),如(ru)(ru)果是(shi)(shi)抽查(cha)(cha),很難監測到(dao)超標現象。

  所(suo)以說,水里的(de)問題,根源在岸(an)上,對(dui)長(chang)江沿岸(an)的(de)重(zhong)點工業(ye)企業(ye),我們也要全部納入(ru)日常監測,進行全過程(cheng)跟蹤,實(shi)現長(chang)江沿岸(an)區域污(wu)染源情況明、底數清。

  我們(men)發(fa)現,河(he)(he)流(liu)、湖泊岸(an)線范圍不明,功能界定不清(qing),部分河(he)(he)段岸(an)線開發(fa)不合理,也(ye)會嚴重破(po)壞河(he)(he)流(liu)生態環境(jing)。比如用河(he)(he)道(dao)兩側

  兩公(gong)里保(bao)護(hu)范圍的(de)(de)這把“綠色標尺”去(qu)衡量,涉及到(dao)的(de)(de)監測對象包(bao)括沿河化(hua)工企業的(de)(de)排污,建筑垃圾生活垃圾等固體廢物堆(dui)存產生的(de)(de)滲濾(lv)液廢水。

  岸(an)線的管(guan)控也是非(fei)常重要,最(zui)終回歸到水(shui)體(ti)本身。除了水(shui)質(zhi)監測(ce),還有(you)很多外延,比如(ru)非(fei)法(fa)(fa)采砂、非(fei)法(fa)(fa)養殖、非(fei)法(fa)(fa)捕撈(lao)、非(fei)法(fa)(fa)傾倒廢棄物等(deng)。試想如(ru)果長江沿岸(an)密集安(an)裝(zhuang)攝像頭,那么海量的監控錄像由(you)誰來甄(zhen)別鑒定?

  查看監控視(shi)頻是工作量(liang)巨大(da)且效率低下(xia)的事情,靠人力(li)幾乎(hu)難(nan)以(yi)解決。如何真正節(jie)約人力(li)和(he)成本,提高效率和(he)正確率?

  這(zhe)就要依靠視(shi)覺AI技術(shu)。對(dui)人(ren)類而言,70%~80%的信息獲取來自視(shi)覺,但人(ren)類長期觀看監(jian)視(shi)錄像易喪失(shi)注(zhu)意(yi)力(li)和辨(bian)別(bie)力(li)。而我們希望讓計算機(ji)具備“從識(shi)人(ren)知物(wu)到辨(bian)識(shi)萬物(wu)”的能(neng)力(li),幫(bang)助我們在環境監(jian)管中,提升處理(li)信息的效率。

  真正的(de)視頻監測可(ke)以區分人體(ti)(ti)(ti)形(xing)態,車輛(liang)、船(chuan)只或(huo)選定(ding)物(wu)體(ti)(ti)(ti)與所有其他物(wu)體(ti)(ti)(ti)的(de)一般移動和變化(hua),從而進行抓取、分析、預警。隨著(zhu)以改善水環境、恢復水生態治理為(wei)主(zhu)的(de)系統性(xing)治理將逐步成(cheng)為(wei)未來(lai)市場(chang)的(de)發展趨勢,我們(men)要監測的(de)對象可(ke)以是藍藻的(de)覆蓋面積、生長速(su)度、擴散情(qing)況(kuang),還有水生生物(wu)的(de)多樣性(xing)情(qing)況(kuang),外來(lai)物(wu)種(zhong)(zhong)對生態平衡的(de)破(po)壞,甚(shen)至結(jie)合電子顯微(wei)鏡監測微(wei)生物(wu)種(zhong)(zhong)類、菌群數量。

  AI技術適用(yong)于生物(wu)識別場(chang)景的(de)預演(yan)已經在(zai)(zai)進行中,推動環(huan)境遠程(cheng)監測(ce)(ce)、在(zai)(zai)線監測(ce)(ce)是繼高清(qing)化和網絡化之后(hou)的(de)第(di)三次(ci)技術變(bian)革。從(cong)“看(kan)得(de)見”到(dao)“看(kan)得(de)清(qing)”再到(dao)現在(zai)(zai)的(de)“看(kan)得(de)懂(dong)”,在(zai)(zai)未來必將有更多的(de)AI算(suan)法、AI芯片、AI產品被應用(yong)到(dao)環(huan)境監測(ce)(ce)行業,比如對岸上、水里的(de)不同(tong)種類動物(wu),從(cong)顏色、形(xing)態、運動軌(gui)跡、三維位置及尺寸信息來差異化判(pan)別它(ta)們。

  中(zhong)國環(huan)(huan)境報:《生態環(huan)(huan)境監(jian)測(ce)條(tiao)例(li)》正在加速(su)出(chu)臺,此舉將大(da)大(da)推進生態環(huan)(huan)境監(jian)測(ce)的(de)法治化進程(cheng)。對(dui)于公開征求意見的(de)《條(tiao)例(li)(草(cao)案)》,您怎么理解?從中(zhong)可以(yi)看(kan)出(chu)哪(na)些環(huan)(huan)境監(jian)測(ce)行業未來發展的(de)一個方向和可以(yi)突破、拓展的(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(cao)案)》,我(wo)們欣(xin)喜地看到,生(sheng)態(tai)環境監(jian)測(ce)(ce)的(de)(de)定義擴展(zhan)到了六(liu)大(da)內涵,包(bao)括對環境質量、生(sheng)態(tai)狀況和(he)污染(ran)物(wu)排(pai)放及其變化(hua)趨勢的(de)(de)采樣(yang)觀測(ce)(ce)、調查普查、遙感解譯、分析(xi)測(ce)(ce)試、評(ping)價評(ping)估(gu)、預(yu)測(ce)(ce)預(yu)報等活(huo)動。過去無論是在線分析(xi)還是實(shi)驗室分析(xi),我(wo)們的(de)(de)監(jian)測(ce)(ce)機構還局限在理化(hua)分析(xi)層面(mian),也就(jiu)是對各(ge)類(lei)污染(ran)物(wu)排(pai)放活(huo)動的(de)(de)監(jian)測(ce)(ce),而今(jin)后,環境監(jian)測(ce)(ce)的(de)(de)范疇將大(da)幅度拓寬。

  除了六(liu)大(da)內(nei)涵(han),我們還看到了九大(da)外(wai)延,也就是對森(sen)林、草(cao)原(yuan)、濕地、荒漠、河(he)湖、海洋、農(nong)田(tian)、城市和(he)(he)(he)鄉(xiang)村(cun)等生(sheng)態(tai)狀(zhuang)況的(de)監測(ce),包括對大(da)氣(qi)、地表(biao)水(shui)、地下水(shui)、海水(shui)、土壤、聲、光、熱、生(sheng)物、振動(dong)、輻射、溫室氣(qi)體等環(huan)(huan)境(jing)(jing)要素質量(liang)的(de)監測(ce)。顯而易(yi)見,未來生(sheng)態(tai)環(huan)(huan)境(jing)(jing)監測(ce)高(gao)新技術、先進裝備的(de)研究、開發(fa)應(ying)(ying)用(yong)和(he)(he)(he)推廣,新型污(wu)染物、應(ying)(ying)對新興環(huan)(huan)境(jing)(jing)問(wen)題(ti)和(he)(he)(he)履行國際環(huan)(huan)境(jing)(jing)公約涉及(ji)污(wu)染物的(de)研究性監測(ce)將有更多突破和(he)(he)(he)發(fa)展。

  環(huan)境監(jian)(jian)測網(wang)絡的不(bu)斷(duan)完善,監(jian)(jian)測對象和(he)適用(yong)范圍的不(bu)斷(duan)豐富,將(jiang)推(tui)動(dong)(dong)(dong)物聯(lian)網(wang)、傳感器(qi)、區塊鏈、人工智能等新技術在監(jian)(jian)測檢測業務中的應(ying)用(yong),一批生(sheng)態環(huan)境監(jian)(jian)測創新示范基地有(you)望(wang)建立,具(ju)有(you)自(zi)主知識產權的監(jian)(jian)測技術裝備研(yan)發和(he)應(ying)用(yong)轉(zhuan)化(hua)全(quan)面加速,生(sheng)態環(huan)境監(jian)(jian)測自(zi)動(dong)(dong)(dong)化(hua)、智能化(hua)、信息化(hua)能力不(bu)斷(duan)提升,為創新驅動(dong)(dong)(dong)環(huan)境監(jian)(jian)測產品的不(bu)斷(duan)升級與推(tui)陳出新助力。同時(shi)我們的研(yan)發投入也在持續(xu)加大,例如在環(huan)境與健康領域,我們已經對環(huan)境病(bing)理性(xing)、毒理性(xing)監(jian)(jian)測分(fen)析有(you)所布局。





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