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中(zhong)國(guo)環境報:臭氧逐漸上(shang)升為僅次于PM2.5的影響優良(liang)天(tian)數(shu)的重(zhong)要因素,今年夏季,在新(xin)冠肺炎(yan)疫情防控(kong)常(chang)態(tai)化(hua)(hua)形(xing)勢下,生(sheng)態(tai)環境部(bu)門(men)開展(zhan)臭氧污染防治監(jian)督幫扶攻堅行動(dong),越來越倚重(zhong)新(xin)一代信(xin)息化(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)的參與。在臭氧監(jian)測領域,有哪些高(gao)新(xin)技(ji)(ji)術(shu)手段出現(xian)?
孫越:臭氧污染防(fang)治工(gong)作(zuo)的艱巨性(xing)和復(fu)雜性(xing),亟需監測科技(ji)力量(liang)的支持。
臭氧污染具有(you)明顯(xian)的復合型,其成(cheng)因非常復雜,涉及(ji)氮(dan)氧化物(wu)(NOx)和揮發性有(you)機物(wu)(VOCs)的排放,還與氣(qi)(qi)象條件(jian)、地理環(huan)境(jing),比如氣(qi)(qi)溫、光照、濕(shi)度、氣(qi)(qi)壓、風速、風向都(dou)有(you)關(guan)系。
因(yin)此,我們不僅要監測臭(chou)氧(yang)的濃度,更要研究它的生成(cheng)機理,測出(chu)導(dao)致臭(chou)氧(yang)污(wu)染(ran)的各個(ge)因(yin)素的貢獻率。以此為(wei)出(chu)發點(dian),我們設(she)計了一系列參與臭(chou)氧(yang)生成(cheng)光(guang)化(hua)學(xue)反應的常規污(wu)染(ran)物(wu)、特征污(wu)染(ran)物(wu)監測指(zhi)標,這些監測不僅指(zhi)向(xiang)區域,甚至能鎖(suo)定污(wu)染(ran)行業、企業、工藝。
目(mu)前大(da)家可以看到(dao)的(de)臭氧污(wu)染(ran)監測(ce),除固定站外,已經增加了大(da)氣環境走航監測(ce)車。大(da)部分走航車功(gong)能還比較簡(jian)單,僅僅是監測(ce)VOCs,主要(yao)作用是定位 VOCs超(chao)標的(de)點位,從而識別來源。
在此基(ji)礎上,聚光科技提出了(le)協(xie)同走航監(jian)(jian)測(ce)(ce)的(de)概念,也(ye)就是同時(shi)監(jian)(jian)測(ce)(ce) VOCs、NOx、臭氧以及(ji)PM2.5。一臺走航車(che)協(xie)同監(jian)(jian)測(ce)(ce)的(de)優勢在于不僅能獲知VOCs濃(nong)度(du),而且通過模型演繹,計算和預(yu)測(ce)(ce)各類污(wu)染(ran)源(yuan)對整(zheng)個地區(qu)臭氧污(wu)染(ran)的(de)貢獻,全面、精準、實時(shi)、定(ding)性、定(ding)量地診斷區(qu)域(yu)污(wu)染(ran)狀況(kuang)。有效(xiao)改(gai)善了(le)過去雖然監(jian)(jian)測(ce)(ce)到單(dan)一污(wu)染(ran)物的(de)濃(nong)度(du),但(dan)還是無法(fa)判斷污(wu)染(ran)源(yuan)究(jiu)竟是誰(shui),以及(ji)它與(yu)片(pian)區(qu)臭氧濃(nong)度(du)究(jiu)竟關(guan)聯(lian)性有多(duo)大的(de)被動局(ju)面。
我們(men)試圖通過這樣的監(jian)測(ce)和模型計算,對一個(ge)(ge)地區(qu)的臭(chou)氧污(wu)染(ran)成因(yin)精準畫像(xiang),什么時(shi)間生成,哪個(ge)(ge)時(shi)段濃度(du)最(zui)高,哪些因(yin)子較活躍,是(shi)哪些行業(ye)導(dao)致的……當然,一個(ge)(ge)城市的臭(chou)氧不(bu)僅(jin)僅(jin)來自于本地,還有外(wai)源輸入。對此,我們(men)也有一個(ge)(ge)監(jian)測(ce)指標——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過氧乙酰(xian)硝酸酯)是(shi)由大(da)氣(qi)中(zhong)部(bu)分VOCs和NOx進(jin)行光(guang)化學反應而生成的,是(shi)一種重要的二(er)次(ci)污(wu)染(ran)物,聚光(guang)科技(ji)PANs在(zai)線監(jian)測(ce)系統(tong)就是(shi)針對它。通過這一監(jian)測(ce),能迅速分析出臭(chou)氧污(wu)染(ran)是(shi)外(wai)源輸入還是(shi)本地源造成的。
這些圍(wei)繞VOCs的(de)監(jian)測,除了因為它通過(guo)光照與(yu)NOx發(fa)生(sheng)反應(ying)后生(sheng)產臭氧,也源于它與(yu)空氣(qi)中的(de)氧化(hua)劑、硝酸等發(fa)生(sheng)氧化(hua)、吸附、凝結(jie)反應(ying)會生(sheng)成二次有機顆粒物(wu),也就是我(wo)們(men)熟知的(de)PM2.5。監(jian)測分析VOCs就把臭氧防(fang)治和PM2.5防(fang)治兩項任務協(xie)同起來了,也就是既要扭轉臭氧污染(ran)升高態勢(shi),還要保持PM2.5污染(ran)持續下降。
我們的走航(hang)車(che)同時開展(zhan)VOCs+大氣常規(gui)六參數(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測(ce)工作(zuo),再通過搭(da)載的空氣質量模型,分析本地生(sheng)成和(he)外(wai)部(bu)傳輸臭(chou)氧前(qian)體物與(yu)臭(chou)氧的占比,獲得各(ge)地區各(ge)類污染(ran)源排(pai)放對受體點(dian)環(huan)境臭(chou)氧濃(nong)度的貢獻。當得到環(huan)境中臭(chou)氧濃(nong)度與(yu)其生(sheng)成前(qian)體物排(pai)放之間的定量關系后,還可以以此為依據開展(zhan)減排(pai)效(xiao)果(guo)評估。
這些復雜的(de)源解析(xi)模(mo)型和(he)擴散模(mo)型、預警模(mo)型都(dou)需要人工智能(AI)不(bu)斷優化,讓一(yi)臺車至少(shao)解決(jue)五(wu)六個方面的(de)問題,大大降(jiang)低(di)了(le)監測(ce)成本。比如除了(le)前面講的(de),PM10我們怎么辦?在走航車底(di)部就有這樣的(de)裝(zhuang)置,針對建筑工地或者城市道路(lu)的(de)道路(lu)積塵(chen)負荷,都(dou)可以做到實時監測(ce)。
除了(le)降(jiang)低(di)成(cheng)本,還(huan)要提升(sheng)工作效率。現(xian)(xian)在的大氣走航監測車采用飛行(xing)時(shi)間質譜(pu)儀,實現(xian)(xian)秒級出數(shu),便(bian)于快(kuai)速摸(mo)清污(wu)染底數(shu)。同時(shi)與搭載的氣相(xiang)色譜(pu)-質譜(pu)聯用儀(GC-MS分析儀)相(xiang)結合,輸出VOCs特征因(yin)子污(wu)染全(quan)(quan)域圖,全(quan)(quan)面摸(mo)排、定(ding)性定(ding)量(liang)診斷污(wu)染情況。
另外,5G技(ji)術的(de)應用也(ye)使走(zou)航(hang)車對(dui)污染源(yuan)的(de)定位日臻精(jing)準(zhun),已經達到(dao)(dao)(dao)厘(li)米(mi)級(ji),如果是(shi)4G的(de)話,也(ye)就只能(neng)精(jing)確(que)到(dao)(dao)(dao)10米(mi)級(ji)。這意味著,溯源(yuan)對(dui)于我們來說不僅限于一個地區、一家企(qi)業,而是(shi)可以找到(dao)(dao)(dao)某個車間(jian)。盡管(guan)有些車間(jian)和生產工(gong)藝是(shi)連續性的(de),但我們在(zai)工(gong)藝段之(zhi)間(jian)的(de)走(zou)航(hang)能(neng)夠(gou)非(fei)常(chang)準(zhun)確(que)地找到(dao)(dao)(dao)無組(zu)織(zhi)排放點到(dao)(dao)(dao)底(di)是(shi)在(zai)哪個位置。伴(ban)隨著快(kuai)速(su)定位,我們還(huan)能(neng)夠(gou)進行(xing)遠程(cheng)的(de)可視(shi)化管(guan)控,也(ye)就是(shi)在(zai)走(zou)航(hang)過(guo)程(cheng)中(zhong)增加了攝(she)像頭,攝(she)像頭抓拍(pai)到(dao)(dao)(dao)的(de)無組(zu)織(zhi)排放違法行(xing)為,包括視(shi)頻、圖(tu)像,都通過(guo)5G網絡瞬時傳輸到(dao)(dao)(dao)監察(cha)人員手中(zhong)。
無論利(li)用空氣質量模(mo)型(xing)(xing)對臭氧源(yuan)解析(xi)和敏感性進行分析(xi),對臭氧污染(ran)過程進行模(mo)擬,還是(shi)(shi)精準溯源(yuan)、實時可視化監管,都是(shi)(shi)目前(qian)5G+ AI與環境監測深(shen)度(du)耦合,助(zhu)力(li)我們數字化轉型(xing)(xing)的例子(zi)。
中(zhong)國環(huan)(huan)(huan)境(jing)報:關于(yu)生態環(huan)(huan)(huan)境(jing)部提出的構建全(quan)流(liu)域生態質量監(jian)測一張(zhang)網,您怎(zen)么理解(jie)?作為(wei)環(huan)(huan)(huan)境(jing)監(jian)測行業的龍頭(tou)企業,又會在水環(huan)(huan)(huan)境(jing)監(jian)測領域有何布局?
孫越:按照全流(liu)域、全要(yao)素的要(yao)求系統治理水環境,是當前(qian)的新方向(xiang)。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(tiao)河流(liu)途經(jing)不(bu)同行政(zheng)(zheng)轄區(qu),原本具有整體性、關聯性特征的(de)(de)流(liu)域自(zi)然(ran)空間被行政(zheng)(zheng)區(qu)單(dan)元(yuan)所分割管理(li),流(liu)域內各(ge)類資源、各(ge)個因素相(xiang)互(hu)影響、相(xiang)互(hu)促進、相(xiang)互(hu)約束,共同構成統(tong)一(yi)的(de)(de)動態平衡系(xi)統(tong),因此涉水(shui)事(shi)務非(fei)常(chang)多,管理(li)部門業(ye)務上相(xiang)互(hu)交(jiao)叉。
把(ba)“系(xi)統(tong)治(zhi)理(li)”“協同(tong)治(zhi)理(li)”作為方向指南,對流(liu)域治(zhi)理(li)來說既是(shi)挑戰也(ye)是(shi)機遇。我們(men)以此提(ti)出“源(yuan)、網、岸、排、河”五方面監測(ce),分別對應污染源(yuan)、排水(shui)管網、近水(shui)岸線、入河排污口和河道水(shui)質(zhi)。
污染源(yuan)不(bu)僅有工(gong)業源(yuan),污水處理(li)(li)廠也可以當成點源(yuan),還(huan)有農(nong)業面源(yuan),都(dou)要(yao)監(jian)測。以改善水環境、恢復水生態治理(li)(li)為主的(de)系統性治理(li)(li)將逐步成為未(wei)來(lai)市場的(de)發展趨勢。
排水管網不(bu)僅要監(jian)測污水管網,還有雨水管網,也可(ke)能出(chu)現超(chao)標。
管網的終端就(jiu)是(shi)(shi)排(pai)(pai)(pai)(pai)口(kou)。生(sheng)態(tai)環(huan)境(jing)部開(kai)展(zhan)長江(jiang)(jiang)入河排(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(chu),往長江(jiang)(jiang)里(li)排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)的到底有(you)多(duo)少排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou),在哪里(li)排(pai)(pai)(pai)(pai),誰在排(pai)(pai)(pai)(pai),排(pai)(pai)(pai)(pai)什么,排(pai)(pai)(pai)(pai)多(duo)少等一系列問題(ti)。如(ru)(ru)何把入河排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)這(zhe)個(ge)最重要的基(ji)礎性底數(shu)摸清楚,也是(shi)(shi)對監測行業的一場大(da)考。首先,這(zhe)個(ge)數(shu)量是(shi)(shi)非常龐大(da)的。以去(qu)年生(sheng)態(tai)環(huan)境(jing)部完成的長江(jiang)(jiang)流(liu)域2.4萬(wan)公(gong)(gong)里(li)岸線(xian)及(ji)沿岸2公(gong)(gong)里(li)區域的入河排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)(pai)查(cha)為例,排(pai)(pai)(pai)(pai)查(cha)出(chu)長江(jiang)(jiang)入河排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou)6萬(wan)多(duo)個(ge)。這(zhe)是(shi)(shi)我們目前掌握的數(shu)字,具體到每一個(ge)排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)(wu)口(kou) 如(ru)(ru)何監測則涉(she)及(ji)更復雜、更多(duo)樣的情況。比如(ru)(ru),許(xu)多(duo)污(wu)(wu)(wu)染(ran)排(pai)(pai)(pai)(pai)放不是(shi)(shi)連(lian)續性的,如(ru)(ru)果是(shi)(shi)抽查(cha),很(hen)難監測到超標(biao)現象(xiang)。
所(suo)以說,水里的問題,根源在岸上,對長江沿(yan)岸的重點工業企業,我們(men)也(ye)要全部納入日(ri)常監測(ce),進(jin)行全過(guo)程(cheng)跟蹤,實現長江沿(yan)岸區域污染(ran)源情況明(ming)、底(di)數清。
我們發現,河流(liu)、湖泊岸線范圍不(bu)明,功能界定不(bu)清,部分河段岸線開發不(bu)合理(li),也(ye)會嚴重破壞河流(liu)生(sheng)態環境。比如用(yong)河道兩側(ce)兩公里(li)保(bao)護范圍的這(zhe)把“綠(lv)色標(biao)尺”去衡量,涉及到的監測對象包括(kuo)沿河化工企業(ye)的排(pai)污,建(jian)筑垃圾生活垃圾等(deng)固體廢物堆存產生的滲濾液廢水。
岸(an)線的管(guan)控(kong)(kong)也(ye)是非(fei)常重要,最終回歸到(dao)水(shui)體本(ben)身。除了水(shui)質(zhi)監測,還有很多外延,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(fei)棄(qi)物等。試想如(ru)果長江沿岸(an)密集安裝攝像頭,那么海量的監控(kong)(kong)錄像由誰來甄別鑒定(ding)?
查(cha)看監控視頻是(shi)工作量巨大且(qie)效率低下的事情,靠人力幾乎難以解決。如(ru)何(he)真(zhen)正節約人力和成(cheng)本,提高(gao)效率和正確率?
這就(jiu)要依靠視(shi)(shi)覺AI技術(shu)。對(dui)人類而(er)(er)言,70%~80%的(de)信息獲取來自視(shi)(shi)覺,但人類長期(qi)觀(guan)看監(jian)視(shi)(shi)錄像易喪失注意(yi)力(li)(li)和(he)辨別力(li)(li)。而(er)(er)我們希望讓計算機具(ju)備“從識(shi)人知(zhi)物到辨識(shi)萬物”的(de)能力(li)(li),幫助我們在環(huan)境監(jian)管(guan)中,提升(sheng)處(chu)理信息的(de)效率。
真正(zheng)的(de)視頻監(jian)(jian)(jian)測(ce)可(ke)以(yi)區(qu)分(fen)人體形態,車輛(liang)、船只或選(xuan)定物體與(yu)所有(you)其他物體的(de)一般移動和變化,從而進行抓(zhua)取、分(fen)析、預警。隨著(zhu)以(yi)改善水環境、恢復水生(sheng)態治理(li)(li)為(wei)主的(de)系統(tong)性治理(li)(li)將逐(zhu)步成為(wei)未來(lai)市場的(de)發展趨勢,我們要監(jian)(jian)(jian)測(ce)的(de)對(dui)象(xiang)可(ke)以(yi)是藍藻的(de)覆蓋面(mian)積(ji)、生(sheng)長速度、擴散(san)情況(kuang),還有(you)水生(sheng)生(sheng)物的(de)多樣(yang)性情況(kuang),外來(lai)物種對(dui)生(sheng)態平(ping)衡的(de)破壞,甚至結(jie)合電子(zi)顯微(wei)鏡監(jian)(jian)(jian)測(ce)微(wei)生(sheng)物種類、菌(jun)群數量。
AI技術(shu)適用于(yu)生(sheng)物識別場景的預演已經在(zai)進行中(zhong),推動環境(jing)遠(yuan)程監(jian)測、在(zai)線(xian)監(jian)測是繼高清化和網絡(luo)化之后的第三次(ci)技術(shu)變革。從(cong)“看(kan)得見”到(dao)“看(kan)得清”再(zai)到(dao)現(xian)在(zai)的“看(kan)得懂”,在(zai)未來必將(jiang)有更多的AI算法、AI芯(xin)片、AI產品被(bei)應用到(dao)環境(jing)監(jian)測行業,比(bi)如對岸上、水里的不(bu)同種類(lei)動物,從(cong)顏色、形態、運動軌(gui)跡、三維(wei)位(wei)置(zhi)及(ji)尺寸信息來差異化判別它們。
中國環(huan)境(jing)報:《生態環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)條(tiao)例(li)》正在加速出臺,此舉(ju)將大大推進(jin)生態環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)的(de)法治化(hua)進(jin)程。對于(yu)公開征(zheng)求(qiu)意見(jian)的(de)《條(tiao)例(li)(草(cao)案)》,您怎(zen)么理(li)解?從中可以看出哪(na)些環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)行業未來發展的(de)一個方(fang)向(xiang)和可以突破、拓展的(de)空間?
孫越:生(sheng)(sheng)態環境監測是生(sheng)(sheng)態環境保護的基礎(chu),但過去這(zhe)項工作的法律支撐(cheng)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(tong)過《條例(草案)》,我們(men)欣喜地(di)看到,生態環(huan)境監(jian)測(ce)的定義(yi)擴(kuo)展(zhan)到了(le)六大內涵,包括對環(huan)境質量、生態狀況和污染物排放(fang)及其變化(hua)趨(qu)勢的采樣觀測(ce)、調(diao)查普查、遙感解譯、分析(xi)測(ce)試、評價評估、預(yu)測(ce)預(yu)報(bao)等活(huo)動(dong)。過去無論是在線分析(xi)還是實驗室分析(xi),我們(men)的監(jian)測(ce)機構還局限在理化(hua)分析(xi)層(ceng)面,也(ye)就是對各(ge)類污染物排放(fang)活(huo)動(dong)的監(jian)測(ce),而今后,環(huan)境監(jian)測(ce)的范疇將(jiang)大幅度拓寬。
除了(le)六大內涵,我們還看到了(le)九大外(wai)延,也就是對(dui)森林(lin)、草(cao)原、濕地(di)、荒漠(mo)、河湖、海洋、農田、城市和(he)(he)鄉村(cun)等(deng)(deng)生態狀況的(de)(de)(de)監(jian)測(ce)(ce),包括對(dui)大氣、地(di)表(biao)水、地(di)下水、海水、土(tu)壤、聲、光、熱、生物、振動、輻射、溫室氣體等(deng)(deng)環境(jing)(jing)要素質量的(de)(de)(de)監(jian)測(ce)(ce)。顯而易見,未來生態環境(jing)(jing)監(jian)測(ce)(ce)高(gao)新(xin)技術(shu)、先進(jin)裝備的(de)(de)(de)研究(jiu)、開(kai)發(fa)應(ying)用和(he)(he)推廣(guang),新(xin)型污染(ran)物、應(ying)對(dui)新(xin)興環境(jing)(jing)問題和(he)(he)履(lv)行國際(ji)環境(jing)(jing)公(gong)約涉及污染(ran)物的(de)(de)(de)研究(jiu)性(xing)監(jian)測(ce)(ce)將有更多突破和(he)(he)發(fa)展。
環(huan)境(jing)監測(ce)網絡的(de)(de)不(bu)斷(duan)完善(shan),監測(ce)對象和適用范圍的(de)(de)不(bu)斷(duan)豐富,將推(tui)動物(wu)聯網、傳感(gan)器、區塊鏈、人工智能(neng)等新(xin)(xin)技術在(zai)(zai)監測(ce)檢測(ce)業務中的(de)(de)應(ying)用,一(yi)批生態(tai)環(huan)境(jing)監測(ce)創(chuang)新(xin)(xin)示范基地有(you)望(wang)建立,具有(you)自主知(zhi)識產權的(de)(de)監測(ce)技術裝備研發(fa)和應(ying)用轉化(hua)全面(mian)加速(su),生態(tai)環(huan)境(jing)監測(ce)自動化(hua)、智能(neng)化(hua)、信息化(hua)能(neng)力(li)不(bu)斷(duan)提升(sheng),為(wei)創(chuang)新(xin)(xin)驅動環(huan)境(jing)監測(ce)產品的(de)(de)不(bu)斷(duan)升(sheng)級與(yu)推(tui)陳(chen)出新(xin)(xin)助(zhu)力(li)。同時(shi)我(wo)們的(de)(de)研發(fa)投入(ru)也在(zai)(zai)持(chi)續加大(da),例如在(zai)(zai)環(huan)境(jing)與(yu)健康領域,我(wo)們已經(jing)對環(huan)境(jing)病理(li)性、毒理(li)性監測(ce)分析(xi)有(you)所布局。