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發(fa)布時間:2020-01-14
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中國環境(jing)報(bao):臭氧(yang)逐(zhu)漸上升為(wei)僅次(ci)于PM2.5的(de)影響優良天數的(de)重要因素,今年夏季,在新冠肺炎(yan)疫情(qing)防(fang)控常(chang)態化形勢下(xia),生態環境(jing)部門開展臭氧(yang)污染防(fang)治(zhi)監督幫扶攻堅行動,越(yue)來越(yue)倚重新一代信息化技術的(de)參與。在臭氧(yang)監測領域,有哪些(xie)高新技術手段出現?
孫越:臭氧污(wu)染防治工作的艱巨性(xing)和復雜性(xing),亟需(xu)監(jian)測(ce)科(ke)技力量的支持(chi)。
臭氧(yang)污染具有明(ming)顯的(de)復合型(xing),其成因非常復雜,涉及氮氧(yang)化物(wu)(NOx)和揮發性(xing)有機物(wu)(VOCs)的(de)排放,還與氣(qi)象條件、地理環境,比(bi)如(ru)氣(qi)溫(wen)、光照、濕度、氣(qi)壓(ya)、風速、風向都有關系。
因此(ci),我(wo)們不僅(jin)要(yao)(yao)監測臭(chou)氧(yang)的(de)濃度,更要(yao)(yao)研(yan)究它的(de)生(sheng)成(cheng)機理(li),測出導致臭(chou)氧(yang)污(wu)(wu)染(ran)的(de)各(ge)個因素的(de)貢獻率(lv)。以(yi)此(ci)為(wei)出發點,我(wo)們設(she)計了一系(xi)列參與(yu)臭(chou)氧(yang)生(sheng)成(cheng)光化學反應的(de)常規(gui)污(wu)(wu)染(ran)物、特征污(wu)(wu)染(ran)物監測指標,這些監測不僅(jin)指向區(qu)域,甚至(zhi)能鎖(suo)定污(wu)(wu)染(ran)行業、企業、工藝。
目前(qian)大(da)(da)家可以看到的(de)臭氧污染監(jian)(jian)測,除固定站外,已經增(zeng)加了大(da)(da)氣環境走航(hang)(hang)監(jian)(jian)測車(che)。大(da)(da)部分走航(hang)(hang)車(che)功能還比較簡單,僅僅是(shi)監(jian)(jian)測VOCs,主要作(zuo)用是(shi)定位(wei) VOCs超標的(de)點位(wei),從而識別來源(yuan)。
在(zai)此基(ji)礎上,聚(ju)光科技提出了協(xie)同走(zou)航(hang)監測(ce)的概念,也(ye)就是同時(shi)(shi)監測(ce) VOCs、NOx、臭(chou)氧以(yi)及(ji)PM2.5。一臺走(zou)航(hang)車協(xie)同監測(ce)的優勢在(zai)于不(bu)僅能獲知VOCs濃度(du),而(er)且通過模型演繹,計(ji)算和預測(ce)各類污(wu)(wu)染(ran)源對整(zheng)個地(di)區(qu)臭(chou)氧污(wu)(wu)染(ran)的貢(gong)獻,全面、精準、實(shi)時(shi)(shi)、定(ding)性、定(ding)量(liang)地(di)診斷(duan)區(qu)域污(wu)(wu)染(ran)狀況。有(you)效改(gai)善了過去雖然監測(ce)到(dao)單一污(wu)(wu)染(ran)物的濃度(du),但還是無法(fa)判斷(duan)污(wu)(wu)染(ran)源究(jiu)竟(jing)是誰,以(yi)及(ji)它與片區(qu)臭(chou)氧濃度(du)究(jiu)竟(jing)關(guan)聯(lian)性有(you)多大的被動(dong)局面。
我們試圖通(tong)(tong)過這(zhe)樣的(de)(de)(de)監(jian)測(ce)和模型計算,對(dui)一(yi)個(ge)地(di)區的(de)(de)(de)臭(chou)氧(yang)污染(ran)成(cheng)因精(jing)準(zhun)畫像,什么時間生成(cheng),哪(na)個(ge)時段(duan)濃(nong)度最高,哪(na)些因子較活躍,是哪(na)些行業導致的(de)(de)(de)……當然,一(yi)個(ge)城市的(de)(de)(de)臭(chou)氧(yang)不(bu)僅(jin)僅(jin)來自于本(ben)地(di),還(huan)有(you)外源(yuan)(yuan)輸入。對(dui)此,我們也有(you)一(yi)個(ge)監(jian)測(ce)指標——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過氧(yang)乙(yi)酰(xian)硝(xiao)酸酯)是由大氣中部分(fen)(fen)VOCs和NOx進行光化學(xue)反應(ying)而生成(cheng)的(de)(de)(de),是一(yi)種重要的(de)(de)(de)二次(ci)污染(ran)物,聚光科(ke)技PANs在線監(jian)測(ce)系(xi)統就是針對(dui)它。通(tong)(tong)過這(zhe)一(yi)監(jian)測(ce),能迅速分(fen)(fen)析出臭(chou)氧(yang)污染(ran)是外源(yuan)(yuan)輸入還(huan)是本(ben)地(di)源(yuan)(yuan)造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)。
這些圍繞VOCs的(de)監測(ce),除了(le)因為它通過光照(zhao)與NOx發生反應后生產臭(chou)氧(yang),也源于它與空氣中的(de)氧(yang)化劑、硝酸等發生氧(yang)化、吸(xi)附(fu)、凝結反應會(hui)生成二(er)次有機顆粒(li)物,也就(jiu)是我(wo)們(men)熟知的(de)PM2.5。監測(ce)分析VOCs就(jiu)把臭(chou)氧(yang)防治(zhi)和(he)PM2.5防治(zhi)兩項(xiang)任(ren)務協(xie)同起來了(le),也就(jiu)是既要扭轉臭(chou)氧(yang)污(wu)染升高態勢,還要保持PM2.5污(wu)染持續下降。
我(wo)們(men)的(de)走航車(che)同(tong)時(shi)開展VOCs+大氣常規六(liu)參數(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測(ce)工(gong)作,再通(tong)過搭載的(de)空(kong)氣質量模(mo)型,分(fen)析本地(di)生成和(he)外部傳輸臭(chou)氧(yang)(yang)前(qian)體(ti)物(wu)與(yu)臭(chou)氧(yang)(yang)的(de)占比,獲得(de)各(ge)地(di)區各(ge)類污染源排放(fang)對受體(ti)點環(huan)境(jing)臭(chou)氧(yang)(yang)濃度的(de)貢獻。當(dang)得(de)到(dao)環(huan)境(jing)中臭(chou)氧(yang)(yang)濃度與(yu)其(qi)生成前(qian)體(ti)物(wu)排放(fang)之間的(de)定量關系后,還可以以此為依據開展減排效果評估(gu)。
這些復(fu)雜的(de)源解析模型和擴散模型、預警模型都需要人工智能(AI)不斷優化,讓一臺(tai)車至少(shao)解決(jue)五六個方面(mian)的(de)問(wen)題(ti),大大降低了(le)監測(ce)成本。比如(ru)除了(le)前面(mian)講的(de),PM10我們(men)怎(zen)么辦?在走航車底(di)部就有這樣的(de)裝置,針對建(jian)筑工地或者(zhe)城市道(dao)路(lu)(lu)的(de)道(dao)路(lu)(lu)積塵負荷,都可以(yi)做到實時(shi)監測(ce)。
除了降低成本,還要提(ti)升工作效率。現在的大(da)氣走航監(jian)測車采用飛行時間質譜(pu)儀(yi),實(shi)現秒(miao)級出數(shu),便于(yu)快速(su)摸(mo)清(qing)污(wu)染底(di)數(shu)。同時與搭載的氣相色譜(pu)-質譜(pu)聯用儀(yi)(GC-MS分析儀(yi))相結(jie)合,輸出VOCs特征因子污(wu)染全域圖(tu),全面摸(mo)排、定(ding)性定(ding)量診斷污(wu)染情況。
另外,5G技術的(de)應用(yong)也(ye)(ye)使走航車對污染(ran)源的(de)定(ding)位(wei)日臻精準,已(yi)經達到(dao)(dao)厘米級(ji),如果是(shi)4G的(de)話,也(ye)(ye)就(jiu)只(zhi)能(neng)精確(que)到(dao)(dao)10米級(ji)。這意味(wei)著(zhu)(zhu),溯源對于我(wo)們來說(shuo)不僅限(xian)于一個(ge)地區、一家企業,而(er)是(shi)可(ke)(ke)以找(zhao)到(dao)(dao)某個(ge)車間(jian)。盡(jin)管(guan)有些(xie)車間(jian)和生產工(gong)藝(yi)是(shi)連續性(xing)的(de),但我(wo)們在(zai)工(gong)藝(yi)段之(zhi)間(jian)的(de)走航能(neng)夠(gou)非常(chang)準確(que)地找(zhao)到(dao)(dao)無組織(zhi)排放點到(dao)(dao)底是(shi)在(zai)哪個(ge)位(wei)置。伴(ban)隨著(zhu)(zhu)快速(su)定(ding)位(wei),我(wo)們還(huan)能(neng)夠(gou)進行遠程的(de)可(ke)(ke)視化管(guan)控,也(ye)(ye)就(jiu)是(shi)在(zai)走航過程中增加了攝像(xiang)頭(tou),攝像(xiang)頭(tou)抓拍到(dao)(dao)的(de)無組織(zhi)排放違(wei)法行為,包括視頻(pin)、圖(tu)像(xiang),都通過5G網絡瞬時傳輸(shu)到(dao)(dao)監察人員手中。
無論(lun)利用(yong)空氣質量模型對臭(chou)氧源(yuan)(yuan)解(jie)析(xi)和敏感性進(jin)(jin)行分析(xi),對臭(chou)氧污染過程進(jin)(jin)行模擬,還是(shi)精準溯源(yuan)(yuan)、實(shi)時可視化(hua)監管,都是(shi)目前5G+ AI與環境監測深度耦合,助(zhu)力(li)我們數字化(hua)轉型的例子。
中(zhong)國(guo)環(huan)(huan)境報:關于生態環(huan)(huan)境部提出的構建全(quan)流(liu)域(yu)生態質量監(jian)測一張(zhang)網,您怎么理(li)解(jie)?作為環(huan)(huan)境監(jian)測行(xing)業的龍(long)頭企業,又會在(zai)水環(huan)(huan)境監(jian)測領域(yu)有何布局?
孫越:按照全流域、全要素的(de)要求系統治理水環境,是當(dang)前(qian)的(de)新方(fang)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(liu)途經不(bu)同行(xing)政轄區(qu),原本具有整體(ti)性、關聯性特(te)征的流(liu)域(yu)自然空間被行(xing)政區(qu)單元所分割(ge)管理,流(liu)域(yu)內各類(lei)資源、各個因(yin)素(su)相互(hu)(hu)(hu)(hu)影響、相互(hu)(hu)(hu)(hu)促(cu)進、相互(hu)(hu)(hu)(hu)約束,共同構成(cheng)統一的動態平衡系(xi)統,因(yin)此涉(she)水事務非常(chang)多,管理部(bu)門業(ye)務上相互(hu)(hu)(hu)(hu)交(jiao)叉。
把(ba)“系統治理(li)”“協同(tong)治理(li)”作為方向指南,對流域治理(li)來說既(ji)是挑(tiao)戰(zhan)也是機遇(yu)。我們以此提出“源、網、岸(an)、排、河”五方面監測,分別對應污染源、排水管網、近(jin)水岸(an)線、入河排污口和河道水質。
污染(ran)源(yuan)不僅(jin)有工業(ye)源(yuan),污水處理廠也可(ke)以當成點源(yuan),還有農(nong)業(ye)面源(yuan),都要監測。以改善水環(huan)境、恢復水生態治理為主的系(xi)統性治理將逐步(bu)成為未來(lai)市場的發展趨勢。
排水管網不(bu)僅要監(jian)測(ce)污水管網,還有雨(yu)水管網,也可能出現超標。
管網的(de)(de)(de)終(zhong)端就(jiu)是排(pai)(pai)(pai)(pai)口(kou)(kou)。生態環境部(bu)開展長江(jiang)(jiang)入(ru)(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)(kou)排(pai)(pai)(pai)(pai)查整治(zhi)專項行動時就(jiu)提出,往(wang)長江(jiang)(jiang)里(li)排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)的(de)(de)(de)到(dao)(dao)底有多少(shao)排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)(kou),在(zai)哪里(li)排(pai)(pai)(pai)(pai),誰在(zai)排(pai)(pai)(pai)(pai),排(pai)(pai)(pai)(pai)什么,排(pai)(pai)(pai)(pai)多少(shao)等(deng)一系(xi)列問題。如(ru)何把入(ru)(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)(kou)這(zhe)個(ge)最重要的(de)(de)(de)基礎性(xing)底數摸清楚,也是對監(jian)測行業的(de)(de)(de)一場大(da)考(kao)。首先,這(zhe)個(ge)數量是非常龐大(da)的(de)(de)(de)。以去(qu)年生態環境部(bu)完成(cheng)的(de)(de)(de)長江(jiang)(jiang)流域(yu)(yu)2.4萬公里(li)岸線及沿岸2公里(li)區域(yu)(yu)的(de)(de)(de)入(ru)(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)(kou)排(pai)(pai)(pai)(pai)查為(wei)例,排(pai)(pai)(pai)(pai)查出長江(jiang)(jiang)入(ru)(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)(kou)6萬多個(ge)。這(zhe)是我們目前掌握的(de)(de)(de)數字,具體(ti)到(dao)(dao)每一個(ge)排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)(kou) 如(ru)何監(jian)測則涉及更復雜、更多樣的(de)(de)(de)情況(kuang)。比如(ru),許多污(wu)(wu)染排(pai)(pai)(pai)(pai)放不(bu)是連(lian)續性(xing)的(de)(de)(de),如(ru)果是抽查,很難(nan)監(jian)測到(dao)(dao)超標現(xian)象(xiang)。
所以說,水里的(de)(de)問題,根(gen)源(yuan)在岸上(shang),對長(chang)江(jiang)(jiang)沿岸的(de)(de)重(zhong)點工業(ye)企業(ye),我們(men)也要全部納(na)入日常監(jian)測,進行全過程(cheng)跟蹤,實現(xian)長(chang)江(jiang)(jiang)沿岸區域污(wu)染源(yuan)情況明、底數清(qing)。
我(wo)們發(fa)現,河流(liu)、湖泊岸線范(fan)圍不(bu)(bu)明,功能界定不(bu)(bu)清,部(bu)分河段岸線開發(fa)不(bu)(bu)合理,也會嚴重破(po)壞河流(liu)生態(tai)環境。比如用河道兩側兩公里保(bao)護范圍的(de)這把“綠色標尺”去衡量(liang),涉及到的(de)監測對象包括沿河化工企(qi)業的(de)排污,建筑垃(la)圾(ji)生活垃(la)圾(ji)等固體廢物(wu)堆存產生的(de)滲濾液廢水(shui)。
岸線的管控(kong)也(ye)是非(fei)常重(zhong)要,最終回(hui)歸到水體本身(shen)。除了水質監測,還有很多外延,比如(ru)非(fei)法(fa)采砂、非(fei)法(fa)養殖、非(fei)法(fa)捕撈、非(fei)法(fa)傾(qing)倒廢棄(qi)物等。試想如(ru)果(guo)長江沿岸密集(ji)安(an)裝攝像頭,那么海(hai)量的監控(kong)錄像由誰來甄(zhen)別鑒定?
查看監控(kong)視頻是工作量巨大且效率(lv)低下的(de)事情(qing),靠人(ren)力幾乎難以解決。如(ru)何(he)真正(zheng)節約人(ren)力和成本(ben),提高效率(lv)和正(zheng)確率(lv)?
這就(jiu)要依靠視(shi)覺(jue)AI技(ji)術(shu)。對(dui)人(ren)類而言,70%~80%的信息(xi)獲取來自視(shi)覺(jue),但人(ren)類長期(qi)觀看監視(shi)錄像易喪失注意(yi)力(li)和辨(bian)別力(li)。而我們希望(wang)讓(rang)計算機具(ju)備“從(cong)識人(ren)知物(wu)到辨(bian)識萬物(wu)”的能(neng)力(li),幫助我們在環境(jing)監管中,提升處理(li)信息(xi)的效率。
真正的(de)視頻監測可以(yi)(yi)區分(fen)人體(ti)形態,車輛、船只(zhi)或選定(ding)物(wu)體(ti)與所有其他物(wu)體(ti)的(de)一般移動和變化,從而進行(xing)抓取(qu)、分(fen)析(xi)、預警。隨著以(yi)(yi)改善水(shui)環境、恢復水(shui)生(sheng)態治(zhi)理(li)(li)為主的(de)系統性治(zhi)理(li)(li)將逐步成(cheng)為未來(lai)市場的(de)發展趨勢,我們要監測的(de)對象(xiang)可以(yi)(yi)是藍(lan)藻的(de)覆(fu)蓋面積、生(sheng)長速度、擴(kuo)散(san)情況,還(huan)有水(shui)生(sheng)生(sheng)物(wu)的(de)多(duo)樣性情況,外來(lai)物(wu)種對生(sheng)態平衡的(de)破(po)壞,甚至(zhi)結合電子(zi)顯微(wei)鏡監測微(wei)生(sheng)物(wu)種類、菌群(qun)數量。
AI技術(shu)適(shi)用于生物(wu)識別場(chang)景的預演已經在(zai)進(jin)行(xing)(xing)中,推動環(huan)境遠程(cheng)監(jian)測(ce)、在(zai)線監(jian)測(ce)是繼高清化(hua)和(he)網絡化(hua)之后(hou)的第三(san)次(ci)技術(shu)變(bian)革。從“看(kan)得(de)見”到(dao)“看(kan)得(de)清”再到(dao)現在(zai)的“看(kan)得(de)懂”,在(zai)未來必將有更多的AI算法、AI芯片、AI產品被應用到(dao)環(huan)境監(jian)測(ce)行(xing)(xing)業,比如(ru)對岸(an)上、水里的不同種類動物(wu),從顏(yan)色、形態(tai)、運動軌跡、三(san)維位置及尺寸信息來差異化(hua)判(pan)別它們。
中國環(huan)境報:《生(sheng)態(tai)環(huan)境監測(ce)(ce)條(tiao)例》正在加速出臺,此舉將大(da)大(da)推進生(sheng)態(tai)環(huan)境監測(ce)(ce)的(de)法治(zhi)化進程。對于(yu)公開征求意見的(de)《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)(ce)行業未(wei)來發展的(de)一個方向和可以突破、拓展的(de)空間?
孫越:生態環境監測是生態環境保護(hu)的基(ji)礎,但過(guo)去這項(xiang)工作的法律(lv)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(tiao)例(li)(草案)》,我們欣喜(xi)地看到,生態環境監(jian)測(ce)的(de)定義(yi)擴展(zhan)到了六(liu)大(da)內(nei)涵,包括(kuo)對環境質量、生態狀況和污染物排放(fang)及其變化(hua)趨勢的(de)采樣觀測(ce)、調查普(pu)查、遙感解譯、分(fen)(fen)析(xi)測(ce)試、評價評估、預(yu)測(ce)預(yu)報等活動。過去無論是在線分(fen)(fen)析(xi)還是實驗(yan)室分(fen)(fen)析(xi),我們的(de)監(jian)測(ce)機構還局限在理化(hua)分(fen)(fen)析(xi)層面(mian),也(ye)就是對各類污染物排放(fang)活動的(de)監(jian)測(ce),而今后(hou),環境監(jian)測(ce)的(de)范疇將大(da)幅度拓寬。
除了(le)六(liu)大(da)內涵(han),我們還看到了(le)九(jiu)大(da)外延(yan),也就(jiu)是對(dui)森林(lin)、草原(yuan)、濕地、荒漠、河湖、海(hai)洋、農田、城市(shi)和(he)(he)鄉村(cun)等生態(tai)狀況(kuang)的(de)監(jian)測(ce),包括對(dui)大(da)氣、地表水(shui)(shui)、地下水(shui)(shui)、海(hai)水(shui)(shui)、土(tu)壤、聲、光、熱、生物、振動、輻射、溫(wen)室(shi)氣體等環(huan)境要素質量的(de)監(jian)測(ce)。顯(xian)而易見,未(wei)來生態(tai)環(huan)境監(jian)測(ce)高新(xin)技術(shu)、先進裝(zhuang)備的(de)研究、開(kai)發(fa)應用和(he)(he)推廣,新(xin)型污染物、應對(dui)新(xin)興環(huan)境問題和(he)(he)履行(xing)國際環(huan)境公約(yue)涉及污染物的(de)研究性監(jian)測(ce)將有更多突破和(he)(he)發(fa)展。
環(huan)境(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)網絡的(de)(de)不斷(duan)完善,監(jian)(jian)測(ce)對象和適用范圍(wei)的(de)(de)不斷(duan)豐(feng)富(fu),將推動物聯網、傳感器(qi)、區塊鏈、人工(gong)智能等(deng)新(xin)技術在(zai)監(jian)(jian)測(ce)檢(jian)測(ce)業務中的(de)(de)應(ying)用,一批生態環(huan)境(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)創(chuang)(chuang)新(xin)示范基地(di)有(you)望建(jian)立,具有(you)自(zi)主知(zhi)識產權的(de)(de)監(jian)(jian)測(ce)技術裝備研(yan)發和應(ying)用轉化(hua)全面加速,生態環(huan)境(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)自(zi)動化(hua)、智能化(hua)、信息(xi)化(hua)能力不斷(duan)提升,為創(chuang)(chuang)新(xin)驅動環(huan)境(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)產品的(de)(de)不斷(duan)升級與推陳出(chu)新(xin)助力。同時我(wo)們的(de)(de)研(yan)發投入也在(zai)持續加大,例(li)如在(zai)環(huan)境(jing)(jing)與健康領域(yu),我(wo)們已經對環(huan)境(jing)(jing)病理(li)性、毒理(li)性監(jian)(jian)測(ce)分(fen)析(xi)有(you)所布局。
