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發布時間:2022-01-14
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來源:中國環境報第(di)8版(ban)

中國環境報(bao):臭(chou)氧(yang)逐漸上(shang)升為(wei)僅次于PM2.5的(de)影響優良天數的(de)重要(yao)因素,今年夏季,在(zai)新(xin)(xin)冠肺炎疫情防(fang)控常態(tai)化形勢(shi)下,生態(tai)環境部(bu)門(men)開(kai)展(zhan)臭(chou)氧(yang)污染防(fang)治監(jian)督幫扶攻堅行動(dong),越來越倚重新(xin)(xin)一(yi)代信息化技術的(de)參與。在(zai)臭(chou)氧(yang)監(jian)測(ce)領域,有哪些(xie)高(gao)新(xin)(xin)技術手(shou)段出現?
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(chou)氧污染(ran)具有明顯(xian)的復合型,其(qi)成因非常(chang)復雜,涉及氮氧化(hua)物(wu)(NOx)和揮(hui)發(fa)性有機物(wu)(VOCs)的排放,還(huan)與氣(qi)(qi)象條(tiao)件(jian)、地(di)理環(huan)境,比如(ru)氣(qi)(qi)溫、光照、濕度、氣(qi)(qi)壓、風速(su)、風向都有關系。
因(yin)(yin)此,我們不僅(jin)要監(jian)測(ce)臭(chou)氧的(de)濃度(du),更要研(yan)究它的(de)生成機理,測(ce)出(chu)導致(zhi)臭(chou)氧污(wu)染(ran)(ran)的(de)各個因(yin)(yin)素的(de)貢獻率(lv)。以此為(wei)出(chu)發(fa)點(dian),我們設計了一(yi)系列參(can)與臭(chou)氧生成光化學反應(ying)的(de)常(chang)規污(wu)染(ran)(ran)物、特征污(wu)染(ran)(ran)物監(jian)測(ce)指(zhi)標,這些(xie)監(jian)測(ce)不僅(jin)指(zhi)向區域,甚至(zhi)能鎖定污(wu)染(ran)(ran)行業(ye)(ye)、企業(ye)(ye)、工藝。
目前(qian)大家可以看到的臭氧污染(ran)監(jian)測,除固定站外,已(yi)經增加了(le)大氣環境走航監(jian)測車。大部分走航車功能還比較簡單,僅僅是監(jian)測VOCs,主要(yao)作用(yong)是定位 VOCs超標的點位,從而識別來(lai)源。
在此基礎上,聚光科(ke)技提(ti)出(chu)了協(xie)同走(zou)航(hang)監測的(de)概(gai)念,也就(jiu)是(shi)(shi)同時監測 VOCs、NOx、臭氧(yang)以及(ji)PM2.5。一臺(tai)走(zou)航(hang)車(che)協(xie)同監測的(de)優(you)勢在于不僅能(neng)獲知VOCs濃度(du),而且通過模(mo)型(xing)演繹(yi),計算(suan)和預測各類污(wu)(wu)染(ran)源(yuan)對整個(ge)地區(qu)臭氧(yang)污(wu)(wu)染(ran)的(de)貢獻,全面(mian)、精準、實(shi)時、定性、定量地診斷區(qu)域污(wu)(wu)染(ran)狀(zhuang)況。有(you)效改善(shan)了過去雖然(ran)監測到(dao)單一污(wu)(wu)染(ran)物的(de)濃度(du),但還是(shi)(shi)無法判斷污(wu)(wu)染(ran)源(yuan)究竟是(shi)(shi)誰,以及(ji)它與片區(qu)臭氧(yang)濃度(du)究竟關(guan)聯性有(you)多大的(de)被動局面(mian)。
我們(men)試圖(tu)通(tong)過(guo)(guo)這樣的(de)(de)(de)監(jian)(jian)測和模(mo)型計算,對(dui)一(yi)個地區(qu)的(de)(de)(de)臭(chou)氧污(wu)染成(cheng)因精準畫像(xiang),什么時間生成(cheng),哪個時段(duan)濃度最高,哪些因子較活躍(yue),是(shi)哪些行業導(dao)致(zhi)的(de)(de)(de)……當然(ran),一(yi)個城市的(de)(de)(de)臭(chou)氧不僅僅來自(zi)于本地,還(huan)有(you)外源輸(shu)入。對(dui)此,我們(men)也(ye)有(you)一(yi)個監(jian)(jian)測指標(biao)——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過(guo)(guo)氧乙酰硝酸酯(zhi))是(shi)由(you)大氣中部分VOCs和NOx進行光化(hua)學反應(ying)而生成(cheng)的(de)(de)(de),是(shi)一(yi)種重要的(de)(de)(de)二次(ci)污(wu)染物,聚光科(ke)技PANs在線監(jian)(jian)測系統就是(shi)針對(dui)它(ta)。通(tong)過(guo)(guo)這一(yi)監(jian)(jian)測,能迅(xun)速分析出臭(chou)氧污(wu)染是(shi)外源輸(shu)入還(huan)是(shi)本地源造成(cheng)的(de)(de)(de)。
這些(xie)圍(wei)繞VOCs的(de)監測(ce),除了(le)因為(wei)它(ta)通過光照與NOx發生反(fan)應后(hou)生產臭(chou)氧(yang),也(ye)源于它(ta)與空(kong)氣中的(de)氧(yang)化(hua)劑、硝酸等發生氧(yang)化(hua)、吸(xi)附(fu)、凝(ning)結反(fan)應會生成二次有機顆粒物,也(ye)就是我們熟知的(de)PM2.5。監測(ce)分析(xi)VOCs就把臭(chou)氧(yang)防(fang)治(zhi)和PM2.5防(fang)治(zhi)兩項任(ren)務協同起來了(le),也(ye)就是既要(yao)扭轉(zhuan)臭(chou)氧(yang)污(wu)染升高態勢(shi),還要(yao)保持PM2.5污(wu)染持續下降。
我(wo)們的走航車同(tong)時開展VOCs+大氣常規六參數(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測工作(zuo),再(zai)通過(guo)搭載(zai)的空(kong)氣質量(liang)模型(xing),分(fen)析(xi)本地(di)生成和外部(bu)傳(chuan)輸臭氧(yang)(yang)前體物與(yu)(yu)臭氧(yang)(yang)的占(zhan)比,獲得各地(di)區各類(lei)污染源(yuan)排放對受(shou)體點環(huan)境臭氧(yang)(yang)濃(nong)度(du)(du)的貢獻。當得到環(huan)境中臭氧(yang)(yang)濃(nong)度(du)(du)與(yu)(yu)其生成前體物排放之間的定(ding)量(liang)關系后,還(huan)可(ke)以以此為依據開展減排效果(guo)評估。
這(zhe)(zhe)些復雜的(de)源(yuan)解析模(mo)型(xing)和擴散模(mo)型(xing)、預警(jing)模(mo)型(xing)都需要(yao)人工智(zhi)能(AI)不斷優化,讓一臺車至(zhi)少解決五六個方面(mian)的(de)問題,大(da)大(da)降低了監測成本。比(bi)如除了前面(mian)講的(de),PM10我(wo)們(men)怎么辦?在(zai)走航車底(di)部就(jiu)有(you)這(zhe)(zhe)樣的(de)裝置,針(zhen)對(dui)建筑工地(di)或者(zhe)城市道(dao)路的(de)道(dao)路積塵(chen)負荷,都可以(yi)做(zuo)到實(shi)時監測。
除了降(jiang)低成(cheng)本,還要提升工作效率。現在(zai)的大氣(qi)走(zou)航監測(ce)車采用(yong)飛行時(shi)(shi)間質譜(pu)儀,實現秒(miao)級出數,便于快速摸(mo)清污染底數。同時(shi)(shi)與搭載的氣(qi)相(xiang)色譜(pu)-質譜(pu)聯用(yong)儀(GC-MS分(fen)析儀)相(xiang)結合,輸出VOCs特征因子(zi)污染全域圖,全面摸(mo)排、定(ding)性(xing)定(ding)量(liang)診斷(duan)污染情況。
另外,5G技術的(de)應用也使走(zou)航車對污染源的(de)定位日臻精準,已經達到(dao)(dao)(dao)厘(li)米級(ji),如果是(shi)4G的(de)話,也就(jiu)(jiu)只能精確(que)到(dao)(dao)(dao)10米級(ji)。這(zhe)意味著(zhu),溯源對于我們來說不僅限于一(yi)個(ge)地區、一(yi)家企業,而是(shi)可(ke)以找到(dao)(dao)(dao)某個(ge)車間。盡管有些車間和(he)生(sheng)產(chan)工(gong)藝是(shi)連續性的(de),但(dan)我們在工(gong)藝段之間的(de)走(zou)航能夠非常(chang)準確(que)地找到(dao)(dao)(dao)無組織排放點到(dao)(dao)(dao)底是(shi)在哪個(ge)位置。伴隨著(zhu)快速(su)定位,我們還能夠進行遠程(cheng)的(de)可(ke)視(shi)化管控,也就(jiu)(jiu)是(shi)在走(zou)航過(guo)程(cheng)中(zhong)增加了攝像(xiang)頭,攝像(xiang)頭抓(zhua)拍到(dao)(dao)(dao)的(de)無組織排放違(wei)法(fa)行為,包括視(shi)頻、圖像(xiang),都通過(guo)5G網絡瞬時傳輸到(dao)(dao)(dao)監察人員手中(zhong)。
無論利(li)用空(kong)氣質量(liang)模型對臭氧(yang)源(yuan)解析(xi)和(he)敏感(gan)性(xing)進行分析(xi),對臭氧(yang)污染過程進行模擬,還是(shi)精準(zhun)溯源(yuan)、實(shi)時可視化監管,都是(shi)目前5G+ AI與環(huan)境監測(ce)深(shen)度(du)耦合,助力我們(men)數字化轉型的例(li)子。
中國環(huan)境(jing)報:關于生(sheng)態環(huan)境(jing)部提出的構建(jian)全流域生(sheng)態質量監測(ce)一張網,您怎么(me)理解?作為環(huan)境(jing)監測(ce)行業的龍頭企業,又會(hui)在(zai)水(shui)環(huan)境(jing)監測(ce)領(ling)域有何(he)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。
一條河流途(tu)經不同(tong)行(xing)政轄(xia)區,原(yuan)本具有(you)整體(ti)性、關聯性特征(zheng)的流域(yu)自然空間被(bei)行(xing)政區單元所分(fen)割管理(li),流域(yu)內(nei)各(ge)類(lei)資源、各(ge)個因(yin)素相互(hu)影響、相互(hu)促進(jin)、相互(hu)約(yue)束(shu),共同(tong)構成統一的動(dong)態平(ping)衡系統,因(yin)此涉水事務非(fei)常多,管理(li)部(bu)門業(ye)務上相互(hu)交叉。
把(ba)“系(xi)統(tong)治理(li)”“協同治理(li)”作(zuo)為方(fang)向指南,對(dui)流域治理(li)來(lai)說既(ji)是挑(tiao)戰也是機遇。我們以此(ci)提(ti)出“源、網(wang)(wang)、岸(an)、排、河(he)(he)”五方(fang)面監測(ce),分別(bie)對(dui)應(ying)污染源、排水管網(wang)(wang)、近水岸(an)線、入河(he)(he)排污口和河(he)(he)道水質。
污(wu)染源不僅有(you)(you)工業(ye)源,污(wu)水處理(li)廠也可以當成點源,還有(you)(you)農業(ye)面源,都要監測。以改(gai)善水環境(jing)、恢復水生態(tai)治(zhi)理(li)為主(zhu)的(de)系(xi)統性治(zhi)理(li)將逐步成為未來市(shi)場的(de)發(fa)展趨勢。
排水管(guan)(guan)網(wang)不僅要(yao)監(jian)測污水管(guan)(guan)網(wang),還(huan)有雨水管(guan)(guan)網(wang),也(ye)可能出(chu)現超(chao)標。
管(guan)網的(de)終(zhong)端(duan)就是(shi)(shi)排(pai)(pai)口(kou)。生態環(huan)境部開展長江(jiang)入(ru)河排(pai)(pai)污(wu)口(kou)排(pai)(pai)查(cha)整(zheng)治專項行動時就提出(chu)(chu),往長江(jiang)里(li)(li)排(pai)(pai)污(wu)的(de)到底(di)有多少排(pai)(pai)污(wu)口(kou),在(zai)哪(na)里(li)(li)排(pai)(pai),誰在(zai)排(pai)(pai),排(pai)(pai)什么(me),排(pai)(pai)多少等(deng)一(yi)系(xi)列問(wen)題。如何把入(ru)河排(pai)(pai)污(wu)口(kou)這(zhe)個(ge)最重要(yao)的(de)基礎性底(di)數(shu)摸清楚(chu),也是(shi)(shi)對(dui)監測(ce)行業的(de)一(yi)場大(da)考(kao)。首先(xian),這(zhe)個(ge)數(shu)量是(shi)(shi)非常(chang)龐大(da)的(de)。以去年(nian)生態環(huan)境部完成的(de)長江(jiang)流域2.4萬公(gong)里(li)(li)岸線及(ji)沿岸2公(gong)里(li)(li)區域的(de)入(ru)河排(pai)(pai)污(wu)口(kou)排(pai)(pai)查(cha)為例,排(pai)(pai)查(cha)出(chu)(chu)長江(jiang)入(ru)河排(pai)(pai)污(wu)口(kou)6萬多個(ge)。這(zhe)是(shi)(shi)我們目前掌握的(de)數(shu)字,具體到每一(yi)個(ge)排(pai)(pai)污(wu)口(kou) 如何監測(ce)則涉及(ji)更復(fu)雜、更多樣(yang)的(de)情況。比如,許(xu)多污(wu)染(ran)排(pai)(pai)放不是(shi)(shi)連續性的(de),如果是(shi)(shi)抽查(cha),很難(nan)監測(ce)到超(chao)標現象(xiang)。
所以說,水里的問題,根源在(zai)岸(an)上,對長(chang)江沿岸(an)的重點工業企業,我們也要全部納入日常(chang)監測,進行全過(guo)程(cheng)跟蹤,實現(xian)長(chang)江沿岸(an)區域污染源情況明、底數清。
我們發現,河流(liu)、湖泊岸線范(fan)圍(wei)不(bu)明,功能界定不(bu)清,部分河段岸線開(kai)發不(bu)合理,也會嚴重(zhong)破壞河流(liu)生態環(huan)境(jing)。比如用河道兩側
兩公(gong)里保護范圍的(de)(de)這把“綠色(se)標尺”去衡量,涉及到的(de)(de)監測對象包括沿河化工企業的(de)(de)排污,建(jian)筑垃圾(ji)生活垃圾(ji)等(deng)固體廢物堆存(cun)產生的(de)(de)滲濾液廢水。
岸(an)線的管控也是非(fei)常重要(yao),最終回(hui)歸到水體本身。除了水質(zhi)監(jian)測,還有很多外延,比如非(fei)法采砂、非(fei)法養(yang)殖(zhi)、非(fei)法捕撈、非(fei)法傾倒廢棄物等。試想如果長(chang)江(jiang)沿岸(an)密集安裝攝(she)像頭,那(nei)么海量(liang)的監(jian)控錄像由誰來甄別鑒定?
查看監控視頻是工作量巨大且效率(lv)(lv)低下的事情,靠人(ren)力(li)幾(ji)乎難以解決。如何真正(zheng)節(jie)約人(ren)力(li)和成本,提高效率(lv)(lv)和正(zheng)確率(lv)(lv)?
這就要依靠視(shi)(shi)覺(jue)AI技術。對人(ren)(ren)類(lei)而言,70%~80%的信(xin)息獲(huo)取(qu)來自視(shi)(shi)覺(jue),但人(ren)(ren)類(lei)長期觀看(kan)監視(shi)(shi)錄像易喪(sang)失注(zhu)意力(li)和辨別力(li)。而我(wo)們希望讓計算機(ji)具備(bei)“從識人(ren)(ren)知物到辨識萬物”的能力(li),幫(bang)助我(wo)們在環境監管中,提升處理信(xin)息的效率。
真正的(de)(de)視頻監測(ce)(ce)可以(yi)區分(fen)人體(ti)形態,車輛(liang)、船(chuan)只或選定物(wu)體(ti)與所有(you)其他物(wu)體(ti)的(de)(de)一般移(yi)動(dong)和(he)變(bian)化,從而進(jin)行抓(zhua)取(qu)、分(fen)析、預(yu)警。隨(sui)著以(yi)改(gai)善水(shui)環境(jing)、恢(hui)復水(shui)生(sheng)(sheng)(sheng)態治理(li)為主的(de)(de)系統(tong)性治理(li)將逐步成(cheng)為未來市場的(de)(de)發展趨勢,我們(men)要監測(ce)(ce)的(de)(de)對象(xiang)可以(yi)是藍藻的(de)(de)覆蓋面積(ji)、生(sheng)(sheng)(sheng)長速度、擴散情(qing)況,還有(you)水(shui)生(sheng)(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)多樣性情(qing)況,外來物(wu)種對生(sheng)(sheng)(sheng)態平(ping)衡(heng)的(de)(de)破壞,甚至結(jie)合(he)電(dian)子顯微鏡監測(ce)(ce)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)種類、菌群數量(liang)。
AI技術(shu)適用(yong)于生物識別場景的(de)預演已經在(zai)進行(xing)中,推動環(huan)境(jing)遠(yuan)程(cheng)監(jian)測(ce)(ce)、在(zai)線監(jian)測(ce)(ce)是(shi)繼高(gao)清化(hua)(hua)和網(wang)絡化(hua)(hua)之后(hou)的(de)第(di)三(san)次(ci)技術(shu)變(bian)革。從(cong)“看(kan)得(de)(de)見”到“看(kan)得(de)(de)清”再到現(xian)在(zai)的(de)“看(kan)得(de)(de)懂”,在(zai)未來(lai)(lai)必將有更多的(de)AI算法、AI芯片(pian)、AI產(chan)品(pin)被(bei)應用(yong)到環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)(ce)行(xing)業,比(bi)如對岸上、水里的(de)不同種(zhong)類動物,從(cong)顏色、形態、運(yun)動軌跡、三(san)維(wei)位置及尺寸信(xin)息來(lai)(lai)差(cha)異(yi)化(hua)(hua)判別它(ta)們。
中國環境(jing)報:《生(sheng)態環境(jing)監測條(tiao)例》正在加速出臺,此舉將大大推進生(sheng)態環境(jing)監測的(de)(de)(de)法(fa)治化進程(cheng)。對于公開征求意見的(de)(de)(de)《條(tiao)例(草案)》,您怎么理解?從中可(ke)以看出哪些環境(jing)監測行業(ye)未來發展的(de)(de)(de)一個方向和可(ke)以突破、拓展的(de)(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(guo)《條例(草案)》,我們欣喜地(di)看(kan)到,生態(tai)環境(jing)監(jian)測(ce)的(de)(de)定義擴展到了六大內(nei)涵,包括對(dui)環境(jing)質(zhi)量、生態(tai)狀況和污染物排放(fang)及(ji)其(qi)變化趨(qu)勢的(de)(de)采(cai)樣(yang)觀(guan)測(ce)、調查(cha)普查(cha)、遙感解譯、分析(xi)(xi)測(ce)試、評(ping)價評(ping)估、預測(ce)預報(bao)等(deng)活(huo)動(dong)。過(guo)去無論是在線分析(xi)(xi)還是實驗室分析(xi)(xi),我們的(de)(de)監(jian)測(ce)機構還局(ju)限在理化分析(xi)(xi)層面,也就是對(dui)各類污染物排放(fang)活(huo)動(dong)的(de)(de)監(jian)測(ce),而(er)今后,環境(jing)監(jian)測(ce)的(de)(de)范疇(chou)將大幅度拓寬。
除了六(liu)大內(nei)涵,我們還看到了九大外延,也(ye)就是對森林(lin)、草原、濕地、荒(huang)漠、河(he)湖(hu)、海洋、農田(tian)、城市和(he)鄉村等(deng)生態(tai)狀況的(de)(de)監(jian)測,包括對大氣、地表水、地下(xia)水、海水、土壤、聲、光、熱(re)、生物、振動、輻射、溫室氣體等(deng)環(huan)(huan)境(jing)(jing)要素質量的(de)(de)監(jian)測。顯而易見(jian),未來生態(tai)環(huan)(huan)境(jing)(jing)監(jian)測高新技術、先(xian)進裝備的(de)(de)研究、開發應用和(he)推廣,新型污(wu)染(ran)物、應對新興(xing)環(huan)(huan)境(jing)(jing)問題和(he)履行國際環(huan)(huan)境(jing)(jing)公約涉及污(wu)染(ran)物的(de)(de)研究性監(jian)測將有更多突破和(he)發展。
環(huan)境監(jian)測(ce)(ce)網(wang)絡(luo)的不斷完善(shan),監(jian)測(ce)(ce)對(dui)象和適用(yong)范圍(wei)的不斷豐富,將推(tui)動(dong)物聯網(wang)、傳感(gan)器、區塊鏈、人工(gong)智(zhi)能(neng)等(deng)新技術在(zai)監(jian)測(ce)(ce)檢測(ce)(ce)業務中的應用(yong),一(yi)批生(sheng)態(tai)環(huan)境監(jian)測(ce)(ce)創新示范基(ji)地有(you)望建立(li),具(ju)有(you)自(zi)主知識產權的監(jian)測(ce)(ce)技術裝備(bei)研(yan)發(fa)和應用(yong)轉(zhuan)化(hua)全面加速,生(sheng)態(tai)環(huan)境監(jian)測(ce)(ce)自(zi)動(dong)化(hua)、智(zhi)能(neng)化(hua)、信息化(hua)能(neng)力不斷提升,為(wei)創新驅動(dong)環(huan)境監(jian)測(ce)(ce)產品的不斷升級與推(tui)陳出新助力。同時我們(men)的研(yan)發(fa)投入也(ye)在(zai)持續(xu)加大(da),例如(ru)在(zai)環(huan)境與健(jian)康領(ling)域,我們(men)已(yi)經對(dui)環(huan)境病理性(xing)、毒理性(xing)監(jian)測(ce)(ce)分析有(you)所布局。
