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發布時間:2020-01-14
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中國(guo)環境報(bao):臭氧逐漸上升(sheng)為僅次于PM2.5的(de)影響優(you)良天數的(de)重(zhong)要(yao)因素,今年夏季(ji),在(zai)新冠肺炎疫情防(fang)控常態(tai)化形勢下,生(sheng)態(tai)環境部門開展臭氧污染防(fang)治(zhi)監督(du)幫扶攻(gong)堅行動,越來越倚重(zhong)新一(yi)代(dai)信息化技術(shu)的(de)參(can)與(yu)。在(zai)臭氧監測領域,有哪些高新技術(shu)手段出現(xian)?
孫越:臭氧(yang)污染防治工作的艱巨性和復(fu)雜(za)性,亟需監(jian)測(ce)科(ke)技(ji)力量的支持。
臭氧污(wu)染具(ju)有明顯的復合型,其成因(yin)非常復雜,涉(she)及氮氧化物(NOx)和揮發(fa)性有機物(VOCs)的排放,還與(yu)氣象條件、地(di)理(li)環境(jing),比(bi)如氣溫、光照(zhao)、濕度、氣壓、風速、風向都有關系。
因此(ci),我(wo)們(men)不僅(jin)要監測(ce)臭(chou)氧(yang)的(de)(de)(de)(de)濃度,更要研究它的(de)(de)(de)(de)生(sheng)成機理,測(ce)出(chu)導致臭(chou)氧(yang)污染(ran)的(de)(de)(de)(de)各個因素的(de)(de)(de)(de)貢獻率。以此(ci)為出(chu)發點,我(wo)們(men)設計了(le)一系列(lie)參與(yu)臭(chou)氧(yang)生(sheng)成光化學反應的(de)(de)(de)(de)常規污染(ran)物、特征污染(ran)物監測(ce)指標,這些監測(ce)不僅(jin)指向區(qu)域,甚至能鎖定污染(ran)行(xing)業、企業、工藝。
目前大家可以看到的(de)臭(chou)氧污染(ran)監測(ce),除固定站外,已經增加(jia)了(le)大氣環境走航(hang)監測(ce)車(che)。大部(bu)分走航(hang)車(che)功能還比較簡單,僅(jin)僅(jin)是(shi)監測(ce)VOCs,主要作用是(shi)定位(wei) VOCs超(chao)標(biao)的(de)點位(wei),從(cong)而(er)識(shi)別(bie)來源。
在(zai)此基礎上,聚光科技提(ti)出(chu)了協(xie)同(tong)走(zou)(zou)航監(jian)測(ce)的(de)概(gai)念(nian),也就是同(tong)時監(jian)測(ce) VOCs、NOx、臭氧以(yi)及(ji)PM2.5。一臺走(zou)(zou)航車協(xie)同(tong)監(jian)測(ce)的(de)優(you)勢在(zai)于不(bu)僅能(neng)獲知VOCs濃(nong)(nong)(nong)度,而且通過模型演繹(yi),計算和(he)預測(ce)各類污(wu)(wu)染(ran)源(yuan)對(dui)整個地(di)區臭氧污(wu)(wu)染(ran)的(de)貢(gong)獻,全面、精準、實時、定性(xing)、定量地(di)診斷區域污(wu)(wu)染(ran)狀況。有(you)效改(gai)善了過去雖然監(jian)測(ce)到單一污(wu)(wu)染(ran)物(wu)的(de)濃(nong)(nong)(nong)度,但還是無法判(pan)斷污(wu)(wu)染(ran)源(yuan)究(jiu)竟是誰,以(yi)及(ji)它與片區臭氧濃(nong)(nong)(nong)度究(jiu)竟關聯(lian)性(xing)有(you)多大的(de)被(bei)動(dong)局面。
我們試圖通過(guo)(guo)這樣的(de)(de)監(jian)(jian)測(ce)和模(mo)型計算,對(dui)一(yi)個(ge)地區(qu)的(de)(de)臭氧(yang)污染成(cheng)(cheng)因精準畫像,什么時(shi)(shi)間生成(cheng)(cheng),哪個(ge)時(shi)(shi)段濃(nong)度最高,哪些因子較活(huo)躍,是(shi)(shi)哪些行(xing)業導致的(de)(de)……當然(ran),一(yi)個(ge)城市(shi)的(de)(de)臭氧(yang)不(bu)僅僅來(lai)自于本地,還有(you)外(wai)源(yuan)輸入(ru)。對(dui)此(ci),我們也有(you)一(yi)個(ge)監(jian)(jian)測(ce)指(zhi)標——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過(guo)(guo)氧(yang)乙(yi)酰硝(xiao)酸酯)是(shi)(shi)由大氣中部(bu)分VOCs和NOx進行(xing)光化學(xue)反應而生成(cheng)(cheng)的(de)(de),是(shi)(shi)一(yi)種重要的(de)(de)二次(ci)污染物,聚光科(ke)技PANs在線監(jian)(jian)測(ce)系(xi)統就是(shi)(shi)針對(dui)它(ta)。通過(guo)(guo)這一(yi)監(jian)(jian)測(ce),能迅速分析(xi)出臭氧(yang)污染是(shi)(shi)外(wai)源(yuan)輸入(ru)還是(shi)(shi)本地源(yuan)造成(cheng)(cheng)的(de)(de)。
這些圍(wei)繞VOCs的(de)監測,除了因為它通(tong)過(guo)光(guang)照與NOx發(fa)生(sheng)(sheng)反應(ying)后(hou)生(sheng)(sheng)產(chan)臭(chou)氧(yang),也(ye)(ye)源于它與空氣中的(de)氧(yang)化(hua)劑、硝(xiao)酸等發(fa)生(sheng)(sheng)氧(yang)化(hua)、吸附、凝結(jie)反應(ying)會生(sheng)(sheng)成二次有機顆(ke)粒物(wu),也(ye)(ye)就是我(wo)們熟知的(de)PM2.5。監測分析VOCs就把(ba)臭(chou)氧(yang)防(fang)治和PM2.5防(fang)治兩項(xiang)任(ren)務(wu)協同起來(lai)了,也(ye)(ye)就是既要(yao)扭轉(zhuan)臭(chou)氧(yang)污(wu)染(ran)升(sheng)高態(tai)勢,還(huan)要(yao)保持(chi)PM2.5污(wu)染(ran)持(chi)續下降(jiang)。
我們(men)的(de)走航車同時開(kai)展VOCs+大氣(qi)(qi)常(chang)規六(liu)參數(shu)(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測工作,再通(tong)過搭載的(de)空氣(qi)(qi)質量模型,分析本地(di)生成和外部傳輸臭(chou)氧(yang)前(qian)體物(wu)與臭(chou)氧(yang)的(de)占(zhan)比,獲得(de)(de)各地(di)區各類污染源排(pai)放(fang)對受體點環境臭(chou)氧(yang)濃(nong)度(du)的(de)貢獻。當得(de)(de)到(dao)環境中(zhong)臭(chou)氧(yang)濃(nong)度(du)與其(qi)生成前(qian)體物(wu)排(pai)放(fang)之間的(de)定量關系后(hou),還(huan)可以以此為(wei)依據開(kai)展減排(pai)效果評估。
這些(xie)復雜的(de)源解析(xi)模(mo)型(xing)和擴(kuo)散(san)模(mo)型(xing)、預警模(mo)型(xing)都需要人工(gong)智能(AI)不(bu)斷優化,讓一(yi)臺車至少解決五六個方面的(de)問(wen)題(ti),大(da)大(da)降低了監測成本。比(bi)如(ru)除了前(qian)面講的(de),PM10我們怎么辦?在走航車底部就有(you)這樣的(de)裝置,針(zhen)對(dui)建筑(zhu)工(gong)地或(huo)者(zhe)城市道路(lu)的(de)道路(lu)積(ji)塵負荷,都可以做到(dao)實(shi)時(shi)監測。
除(chu)了(le)降低成本(ben),還要提升工(gong)作效(xiao)率。現在的(de)大氣走航監測(ce)車采用飛行時(shi)間質(zhi)(zhi)譜儀,實現秒級出(chu)數,便于快速(su)摸(mo)清污染底(di)數。同時(shi)與搭(da)載的(de)氣相(xiang)(xiang)色譜-質(zhi)(zhi)譜聯用儀(GC-MS分析儀)相(xiang)(xiang)結合(he),輸出(chu)VOCs特征因(yin)子污染全(quan)(quan)域圖,全(quan)(quan)面(mian)摸(mo)排、定性(xing)定量診斷污染情況。
另外,5G技術(shu)的(de)應用也使走航車(che)對污(wu)染源的(de)定位日臻精準,已經達到(dao)(dao)厘米級,如果是(shi)4G的(de)話,也就(jiu)只能精確(que)(que)到(dao)(dao)10米級。這意(yi)味著,溯源對于(yu)我(wo)們來說(shuo)不(bu)僅限于(yu)一(yi)個(ge)(ge)地區、一(yi)家(jia)企業,而是(shi)可以找到(dao)(dao)某(mou)個(ge)(ge)車(che)間。盡管有(you)些車(che)間和生產工(gong)藝是(shi)連續性(xing)的(de),但我(wo)們在(zai)工(gong)藝段之間的(de)走航能夠非常準確(que)(que)地找到(dao)(dao)無(wu)組織(zhi)排放點到(dao)(dao)底是(shi)在(zai)哪個(ge)(ge)位置(zhi)。伴(ban)隨(sui)著快速定位,我(wo)們還能夠進行遠程(cheng)的(de)可視化管控,也就(jiu)是(shi)在(zai)走航過(guo)程(cheng)中增加了(le)攝像頭(tou),攝像頭(tou)抓拍到(dao)(dao)的(de)無(wu)組織(zhi)排放違法行為,包括(kuo)視頻、圖像,都通過(guo)5G網絡瞬(shun)時傳輸到(dao)(dao)監察(cha)人(ren)員手中。
無論利用空(kong)氣質量模型(xing)(xing)對臭氧源解析和(he)敏感性進行分(fen)析,對臭氧污染過程進行模擬,還是(shi)精(jing)準溯(su)源、實時可視化監管,都是(shi)目前5G+ AI與環境監測深度耦合(he),助力我們數字(zi)化轉型(xing)(xing)的例(li)子(zi)。
中國環(huan)境(jing)報:關(guan)于生態環(huan)境(jing)部提出(chu)的構建全流域生態質量(liang)監(jian)測一(yi)張網,您怎么理解?作為環(huan)境(jing)監(jian)測行業(ye)的龍頭企業(ye),又會在(zai)水(shui)環(huan)境(jing)監(jian)測領域有何布局?
孫越:按照(zhao)全流(liu)域、全要素(su)的(de)要求系(xi)統(tong)治理(li)水(shui)環(huan)境(jing),是(shi)當前的(de)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(he)流(liu)途經不(bu)同(tong)行(xing)(xing)政轄區,原本具有整(zheng)體性、關聯性特征的(de)流(liu)域自然空間(jian)被行(xing)(xing)政區單元所分割管(guan)理(li),流(liu)域內各類資源、各個因素相(xiang)互(hu)(hu)影響、相(xiang)互(hu)(hu)促進、相(xiang)互(hu)(hu)約(yue)束,共同(tong)構成統一(yi)的(de)動態平衡系統,因此涉(she)水事務非(fei)常多(duo),管(guan)理(li)部門業務上相(xiang)互(hu)(hu)交叉。
把“系統治理(li)(li)”“協同治理(li)(li)”作為方(fang)向指南,對(dui)流(liu)域治理(li)(li)來說既是(shi)挑戰(zhan)也(ye)是(shi)機遇(yu)。我(wo)們以此提出“源(yuan)、網、岸(an)、排(pai)、河(he)”五方(fang)面監測,分別對(dui)應污染源(yuan)、排(pai)水(shui)管網、近水(shui)岸(an)線、入河(he)排(pai)污口和河(he)道水(shui)質。
污(wu)染源不僅有工業源,污(wu)水(shui)處理廠也可(ke)以當成(cheng)點(dian)源,還有農業面源,都要(yao)監測。以改善水(shui)環境、恢復水(shui)生(sheng)態治理為主的系(xi)統性治理將逐步成(cheng)為未來市場的發展(zhan)趨勢。
排水(shui)(shui)管網(wang)不僅要(yao)監測(ce)污水(shui)(shui)管網(wang),還(huan)有雨水(shui)(shui)管網(wang),也可能出現超標。
管網(wang)的(de)(de)終端(duan)就是(shi)(shi)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)口。生(sheng)態環境部開(kai)展長江(jiang)入河排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)口排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)查(cha)(cha)整治專項行(xing)動時就提(ti)出,往(wang)長江(jiang)里排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)的(de)(de)到底(di)有(you)多(duo)少(shao)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)口,在(zai)(zai)哪里排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai),誰在(zai)(zai)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai),排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)什么,排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)多(duo)少(shao)等一(yi)系列問題(ti)。如(ru)何把入河排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)口這個(ge)最(zui)重要的(de)(de)基(ji)礎性底(di)數摸清楚,也是(shi)(shi)對(dui)監(jian)測(ce)行(xing)業的(de)(de)一(yi)場大考。首(shou)先,這個(ge)數量是(shi)(shi)非常龐大的(de)(de)。以去年生(sheng)態環境部完成的(de)(de)長江(jiang)流(liu)域2.4萬(wan)公(gong)里岸線及沿岸2公(gong)里區域的(de)(de)入河排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)口排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)查(cha)(cha)為例,排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)查(cha)(cha)出長江(jiang)入河排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)口6萬(wan)多(duo)個(ge)。這是(shi)(shi)我們目前掌握的(de)(de)數字(zi),具體到每(mei)一(yi)個(ge)排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)口 如(ru)何監(jian)測(ce)則涉(she)及更復雜、更多(duo)樣的(de)(de)情況(kuang)。比(bi)如(ru),許多(duo)污(wu)染排(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)(pai)放不是(shi)(shi)連續性的(de)(de),如(ru)果是(shi)(shi)抽(chou)查(cha)(cha),很(hen)難(nan)監(jian)測(ce)到超標(biao)現象。
所以說,水里的(de)問題,根源在岸上,對長江沿岸的(de)重點工業企業,我們也要全部納入(ru)日常監測,進(jin)行全過程跟蹤,實現長江沿岸區域(yu)污染源情(qing)況明(ming)、底數(shu)清(qing)。
我們發現,河(he)流、湖(hu)泊岸線范(fan)圍(wei)不(bu)明(ming),功能(neng)界定不(bu)清,部分河(he)段岸線開發不(bu)合(he)理,也會嚴重破壞(huai)河(he)流生態環境(jing)。比如用河(he)道兩(liang)側兩(liang)公里保(bao)護范圍(wei)的(de)(de)這把“綠色標尺”去衡量,涉及(ji)到的(de)(de)監測(ce)對象包括沿河化工企業的(de)(de)排(pai)污,建(jian)筑垃圾生活(huo)垃圾等固體廢物堆存產生的(de)(de)滲濾液(ye)廢水。
岸線的(de)管控也是非(fei)(fei)常重要,最(zui)終回歸(gui)到水體本身。除了(le)水質監測,還有很多外延,比如非(fei)(fei)法采(cai)砂、非(fei)(fei)法養(yang)殖、非(fei)(fei)法捕撈(lao)、非(fei)(fei)法傾倒廢棄物等。試(shi)想如果長江沿岸密集安(an)裝攝像(xiang)頭,那么海量的(de)監控錄像(xiang)由誰來甄別鑒定?
查(cha)看(kan)監控視頻是工作(zuo)量(liang)巨大且效率(lv)(lv)低下的事情(qing),靠人(ren)力(li)幾乎難以解決。如何真(zhen)正(zheng)節約(yue)人(ren)力(li)和成(cheng)本,提高效率(lv)(lv)和正(zheng)確率(lv)(lv)?
這就要依(yi)靠視覺AI技術。對人類而言(yan),70%~80%的(de)信息(xi)獲取來(lai)自視覺,但(dan)人類長期觀看監(jian)視錄像易喪失注意力(li)和辨別力(li)。而我(wo)們希望讓計算(suan)機具(ju)備“從識人知物(wu)到(dao)辨識萬(wan)物(wu)”的(de)能(neng)力(li),幫(bang)助我(wo)們在環境監(jian)管中,提升處理(li)信息(xi)的(de)效率(lv)。
真正的(de)(de)視頻監(jian)(jian)測(ce)(ce)可以區(qu)分人體形(xing)態(tai),車輛、船只或(huo)選定物(wu)體與所有(you)其他物(wu)體的(de)(de)一般移動和(he)變化,從而進(jin)行抓(zhua)取、分析、預警。隨著以改善水(shui)環(huan)境、恢復(fu)水(shui)生(sheng)態(tai)治(zhi)理為主的(de)(de)系統性(xing)治(zhi)理將逐步成為未來市場的(de)(de)發展(zhan)趨勢,我(wo)們要監(jian)(jian)測(ce)(ce)的(de)(de)對(dui)象可以是藍藻的(de)(de)覆蓋面積(ji)、生(sheng)長速(su)度、擴(kuo)散情況,還(huan)有(you)水(shui)生(sheng)生(sheng)物(wu)的(de)(de)多樣性(xing)情況,外來物(wu)種對(dui)生(sheng)態(tai)平(ping)衡的(de)(de)破壞,甚(shen)至結合電子顯微鏡(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)微生(sheng)物(wu)種類、菌群數量。
AI技術適用(yong)于生物識別場景(jing)的(de)(de)預演已經在進行中,推動(dong)環境(jing)遠程監測(ce)、在線監測(ce)是繼高清(qing)化和網(wang)絡化之后的(de)(de)第(di)三次(ci)技術變革。從“看(kan)得(de)見”到“看(kan)得(de)清(qing)”再(zai)到現(xian)在的(de)(de)“看(kan)得(de)懂”,在未來必將有更多的(de)(de)AI算法、AI芯(xin)片(pian)、AI產(chan)品(pin)被應用(yong)到環境(jing)監測(ce)行業,比如(ru)對岸(an)上、水里的(de)(de)不同種(zhong)類(lei)動(dong)物,從顏色、形態、運動(dong)軌(gui)跡(ji)、三維位置及尺(chi)寸信息來差異化判別它們。
中國(guo)環(huan)境報(bao):《生(sheng)態環(huan)境監測(ce)條(tiao)例》正在(zai)加速出臺(tai),此舉將大(da)大(da)推進生(sheng)態環(huan)境監測(ce)的法治化進程。對于公開征求意見的《條(tiao)例(草案)》,您怎么理解?從(cong)中可以看出哪些環(huan)境監測(ce)行業未來發展的一個(ge)方向和可以突破、拓展的空間?
孫越:生(sheng)態環境監測是生(sheng)態環境保(bao)護(hu)的基礎,但過去這項工作的法(fa)律支撐不(bu)太完(wan)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)(guo)《條例(草案(an))》,我們(men)欣喜地看到,生態(tai)環(huan)境(jing)(jing)監(jian)測(ce)的(de)定(ding)義擴展到了六大(da)內涵,包括對環(huan)境(jing)(jing)質(zhi)量(liang)、生態(tai)狀況和污(wu)染(ran)物排放(fang)及其(qi)變化趨勢(shi)的(de)采樣觀測(ce)、調(diao)查普查、遙(yao)感解譯、分(fen)(fen)析測(ce)試、評價(jia)評估、預測(ce)預報等活(huo)動(dong)。過(guo)(guo)去無論是在(zai)線分(fen)(fen)析還是實驗室(shi)分(fen)(fen)析,我們(men)的(de)監(jian)測(ce)機構還局限在(zai)理化分(fen)(fen)析層(ceng)面,也就是對各類污(wu)染(ran)物排放(fang)活(huo)動(dong)的(de)監(jian)測(ce),而今(jin)后,環(huan)境(jing)(jing)監(jian)測(ce)的(de)范(fan)疇將大(da)幅度拓寬(kuan)。
除了(le)六大內(nei)涵,我(wo)們還(huan)看到了(le)九大外延,也就是對(dui)森林、草原、濕地(di)、荒漠、河(he)湖(hu)、海洋(yang)、農(nong)田、城市和(he)鄉村等生(sheng)態(tai)狀況的監測,包括(kuo)對(dui)大氣(qi)、地(di)表水(shui)、地(di)下水(shui)、海水(shui)、土壤、聲、光、熱(re)、生(sheng)物(wu)、振動、輻(fu)射、溫室氣(qi)體(ti)等環(huan)境(jing)要素質(zhi)量(liang)的監測。顯而易見,未來生(sheng)態(tai)環(huan)境(jing)監測高新(xin)技(ji)術、先(xian)進裝備的研究、開發應(ying)用(yong)和(he)推(tui)廣,新(xin)型污(wu)染(ran)物(wu)、應(ying)對(dui)新(xin)興環(huan)境(jing)問(wen)題(ti)和(he)履行(xing)國際環(huan)境(jing)公約涉及污(wu)染(ran)物(wu)的研究性(xing)監測將有(you)更(geng)多突(tu)破和(he)發展(zhan)。
環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)網絡的(de)不(bu)斷(duan)完善,監(jian)(jian)測(ce)對象和適用(yong)范(fan)圍的(de)不(bu)斷(duan)豐富,將推(tui)動物聯網、傳感(gan)器、區塊鏈、人工智能(neng)等新技術(shu)在(zai)(zai)監(jian)(jian)測(ce)檢測(ce)業務(wu)中的(de)應(ying)用(yong),一批(pi)生(sheng)態環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)創新示范(fan)基地有(you)望(wang)建立,具(ju)有(you)自(zi)(zi)主知(zhi)識產(chan)權(quan)的(de)監(jian)(jian)測(ce)技術(shu)裝(zhuang)備研(yan)(yan)發和應(ying)用(yong)轉(zhuan)化(hua)(hua)全面加速,生(sheng)態環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)自(zi)(zi)動化(hua)(hua)、智能(neng)化(hua)(hua)、信息化(hua)(hua)能(neng)力不(bu)斷(duan)提(ti)升(sheng),為(wei)創新驅動環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)產(chan)品的(de)不(bu)斷(duan)升(sheng)級與推(tui)陳出(chu)新助力。同時我們的(de)研(yan)(yan)發投入也在(zai)(zai)持續(xu)加大(da),例如在(zai)(zai)環(huan)境(jing)與健(jian)康領域(yu),我們已經對環(huan)境(jing)病理性、毒(du)理性監(jian)(jian)測(ce)分析有(you)所布(bu)局(ju)。
