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發(fa)布(bu)時間:2020-01-14
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中(zhong)國環境(jing)報:臭(chou)氧逐漸上升為(wei)僅(jin)次于PM2.5的影響優(you)良(liang)天數(shu)的重要因素(su),今年(nian)夏季,在(zai)新冠肺炎疫情防控常(chang)態化(hua)(hua)形勢下,生態環境(jing)部門開展臭(chou)氧污染防治監(jian)督幫扶攻堅行(xing)動,越來越倚重新一代信(xin)息化(hua)(hua)技(ji)術(shu)的參與(yu)。在(zai)臭(chou)氧監(jian)測領域,有(you)哪(na)些(xie)高新技(ji)術(shu)手段出現(xian)?
孫越:臭氧(yang)污(wu)染防治工作的艱巨性和復雜性,亟需監(jian)測(ce)科技力(li)量的支持(chi)。
臭氧(yang)污染具有(you)(you)明(ming)顯的(de)復合(he)型,其成(cheng)因非(fei)常(chang)復雜,涉及氮氧(yang)化物(NOx)和揮發(fa)性(xing)有(you)(you)機物(VOCs)的(de)排放,還與氣象條(tiao)件、地理環(huan)境,比如氣溫、光照、濕度、氣壓、風速、風向都(dou)有(you)(you)關(guan)系。
因(yin)此,我們不僅要監測(ce)(ce)臭氧(yang)的(de)濃度,更(geng)要研(yan)究它的(de)生成(cheng)機理,測(ce)(ce)出導致(zhi)臭氧(yang)污(wu)染(ran)的(de)各(ge)個因(yin)素的(de)貢獻(xian)率。以(yi)此為(wei)出發點,我們設計了一系列參與臭氧(yang)生成(cheng)光化(hua)學反應的(de)常規污(wu)染(ran)物、特(te)征污(wu)染(ran)物監測(ce)(ce)指標,這些監測(ce)(ce)不僅指向區域,甚至能鎖定(ding)污(wu)染(ran)行業、企業、工藝。
目前大(da)家可以看到的(de)臭(chou)氧污染監(jian)(jian)測,除固定站外,已經(jing)增(zeng)加了(le)大(da)氣(qi)環境走航(hang)監(jian)(jian)測車。大(da)部分走航(hang)車功能(neng)還比較(jiao)簡單,僅(jin)僅(jin)是(shi)監(jian)(jian)測VOCs,主要作(zuo)用是(shi)定位 VOCs超標的(de)點位,從而識別來源。
在(zai)此基礎上(shang),聚光(guang)科技提出了(le)協(xie)同走航監(jian)(jian)測(ce)的(de)概念(nian),也就是(shi)同時監(jian)(jian)測(ce) VOCs、NOx、臭氧以(yi)及(ji)PM2.5。一臺走航車協(xie)同監(jian)(jian)測(ce)的(de)優勢(shi)在(zai)于不僅能(neng)獲知VOCs濃(nong)度,而且通過模型演繹,計算和(he)預測(ce)各類污染(ran)源對整個地(di)區(qu)臭氧污染(ran)的(de)貢獻,全面、精準、實(shi)時、定性、定量地(di)診斷區(qu)域污染(ran)狀況(kuang)。有效改善了(le)過去雖然監(jian)(jian)測(ce)到(dao)單一污染(ran)物(wu)的(de)濃(nong)度,但還(huan)是(shi)無法(fa)判斷污染(ran)源究竟(jing)是(shi)誰,以(yi)及(ji)它與片區(qu)臭氧濃(nong)度究竟(jing)關聯(lian)性有多(duo)大的(de)被動(dong)局面。
我們試圖通過這樣的(de)(de)(de)監測和模型計算,對一個(ge)(ge)地(di)區的(de)(de)(de)臭(chou)氧(yang)污染成因精準畫(hua)像,什么(me)時間生(sheng)成,哪個(ge)(ge)時段濃度最高,哪些因子較(jiao)活(huo)躍(yue),是(shi)哪些行(xing)業導致的(de)(de)(de)……當然,一個(ge)(ge)城市的(de)(de)(de)臭(chou)氧(yang)不僅僅來自(zi)于(yu)本(ben)地(di),還有外源(yuan)輸入。對此(ci),我們也有一個(ge)(ge)監測指(zhi)標——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過氧(yang)乙酰硝酸酯)是(shi)由大氣中(zhong)部分(fen)VOCs和NOx進行(xing)光(guang)化學反(fan)應而生(sheng)成的(de)(de)(de),是(shi)一種重要的(de)(de)(de)二次污染物,聚光(guang)科技(ji)PANs在線監測系統就是(shi)針對它。通過這一監測,能迅速分(fen)析(xi)出臭(chou)氧(yang)污染是(shi)外源(yuan)輸入還是(shi)本(ben)地(di)源(yuan)造成的(de)(de)(de)。
這(zhe)些圍(wei)繞(rao)VOCs的(de)監測,除了(le)因為它(ta)通過光照與NOx發生(sheng)反(fan)應后生(sheng)產臭氧(yang),也源于(yu)它(ta)與空氣中(zhong)的(de)氧(yang)化(hua)劑、硝酸等發生(sheng)氧(yang)化(hua)、吸附(fu)、凝結反(fan)應會(hui)生(sheng)成(cheng)二次有機顆粒物,也就(jiu)是我們(men)熟知(zhi)的(de)PM2.5。監測分析(xi)VOCs就(jiu)把臭氧(yang)防(fang)治和PM2.5防(fang)治兩(liang)項任務協(xie)同起來了(le),也就(jiu)是既要(yao)扭(niu)轉臭氧(yang)污(wu)染(ran)升高態勢,還(huan)要(yao)保持PM2.5污(wu)染(ran)持續下降。
我們的(de)走(zou)航(hang)車同時開展VOCs+大氣(qi)常規六(liu)參數(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測(ce)工作,再通過搭(da)載的(de)空氣(qi)質量(liang)模型(xing),分析本地(di)生成(cheng)和外部(bu)傳輸臭(chou)氧(yang)(yang)前體物與(yu)臭(chou)氧(yang)(yang)的(de)占(zhan)比,獲得各地(di)區各類污(wu)染源排放對(dui)受體點環(huan)境臭(chou)氧(yang)(yang)濃度的(de)貢獻(xian)。當(dang)得到環(huan)境中臭(chou)氧(yang)(yang)濃度與(yu)其生成(cheng)前體物排放之(zhi)間(jian)的(de)定量(liang)關系后,還可以以此為依據開展減排效(xiao)果評估。
這些復(fu)雜的源解析模(mo)型和(he)擴散模(mo)型、預警模(mo)型都需要人工(gong)智能(AI)不斷(duan)優(you)化,讓一臺車(che)至少解決五六個方(fang)面的問題,大大降低了監測成本。比如(ru)除(chu)了前面講的,PM10我們怎(zen)么辦(ban)?在(zai)走航車(che)底部就有這樣的裝置,針對建筑工(gong)地或(huo)者(zhe)城市道(dao)路(lu)的道(dao)路(lu)積塵(chen)負荷,都可以做(zuo)到實時監測。
除了降低成(cheng)本,還(huan)要提(ti)升工(gong)作效率(lv)。現(xian)在(zai)的(de)大氣走航監測車采用(yong)飛(fei)行時(shi)間質譜儀,實現(xian)秒級(ji)出數,便于快速摸(mo)清污(wu)(wu)染(ran)底數。同(tong)時(shi)與搭(da)載的(de)氣相(xiang)色譜-質譜聯用(yong)儀(GC-MS分析儀)相(xiang)結合,輸出VOCs特征因子污(wu)(wu)染(ran)全域(yu)圖,全面摸(mo)排、定性定量診斷污(wu)(wu)染(ran)情(qing)況(kuang)。
另外,5G技(ji)術的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)也(ye)使走(zou)(zou)航車(che)對污染源的(de)(de)(de)定位日(ri)臻精(jing)準(zhun),已經(jing)達到厘米級,如果是4G的(de)(de)(de)話,也(ye)就只(zhi)能(neng)精(jing)確到10米級。這意味(wei)著,溯(su)源對于我們(men)來說不僅限于一個地(di)區(qu)、一家企(qi)業(ye),而是可以找(zhao)(zhao)到某個車(che)間(jian)。盡管(guan)(guan)有些車(che)間(jian)和(he)生產工藝(yi)是連續性的(de)(de)(de),但我們(men)在(zai)工藝(yi)段之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)走(zou)(zou)航能(neng)夠非(fei)常(chang)準(zhun)確地(di)找(zhao)(zhao)到無(wu)組織(zhi)排放點到底是在(zai)哪(na)個位置。伴隨著快速定位,我們(men)還(huan)能(neng)夠進行遠程(cheng)的(de)(de)(de)可視化管(guan)(guan)控,也(ye)就是在(zai)走(zou)(zou)航過程(cheng)中增加了攝像(xiang)頭(tou),攝像(xiang)頭(tou)抓拍到的(de)(de)(de)無(wu)組織(zhi)排放違法行為,包括視頻(pin)、圖像(xiang),都通過5G網(wang)絡瞬時傳輸到監察人員手中。
無論利(li)用空氣(qi)質量(liang)模(mo)型對臭氧源(yuan)解析和敏感性進行分析,對臭氧污染過程進行模(mo)擬,還是(shi)(shi)精準溯源(yuan)、實(shi)時可視(shi)化監(jian)管,都是(shi)(shi)目前(qian)5G+ AI與環境(jing)監(jian)測深(shen)度(du)耦合,助(zhu)力我們數字(zi)化轉型的例子。
中國環境(jing)報:關于生(sheng)態環境(jing)部提出的構建全流域生(sheng)態質量監(jian)測(ce)(ce)一張網,您(nin)怎么理解?作為環境(jing)監(jian)測(ce)(ce)行業(ye)的龍頭企業(ye),又會在水環境(jing)監(jian)測(ce)(ce)領(ling)域有(you)何布局?
孫越:按照全流域、全要素(su)的(de)要求系統治理(li)水環境(jing),是(shi)當前(qian)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)條河流途經不同行政轄區(qu),原(yuan)本具有整體性(xing)、關(guan)聯性(xing)特(te)征(zheng)的(de)(de)流域(yu)自然空間被行政區(qu)單元(yuan)所分割(ge)管理,流域(yu)內各類資源、各個因素(su)相互(hu)影響、相互(hu)促進、相互(hu)約束,共同構成(cheng)統一(yi)的(de)(de)動態(tai)平衡系統,因此涉水事(shi)務非常多,管理部門(men)業務上相互(hu)交叉。
把“系統(tong)治理”“協同治理”作(zuo)為方向指南,對(dui)(dui)流(liu)域治理來說既(ji)是挑戰也是機遇。我們(men)以此提出“源(yuan)、網、岸、排(pai)、河(he)”五方面監測(ce),分別對(dui)(dui)應污染(ran)源(yuan)、排(pai)水管網、近水岸線、入河(he)排(pai)污口和河(he)道水質。
污(wu)染源(yuan)不僅有(you)工業源(yuan),污(wu)水處理(li)廠也可(ke)以(yi)當成點源(yuan),還(huan)有(you)農業面源(yuan),都要(yao)監測。以(yi)改善水環(huan)境、恢復水生(sheng)態治理(li)為主(zhu)的系統性治理(li)將逐步成為未來市場的發展趨(qu)勢。
排水(shui)管網(wang)不僅要監測污(wu)水(shui)管網(wang),還(huan)有雨水(shui)管網(wang),也可能出現超標。
管網的(de)(de)終端就是(shi)排(pai)(pai)(pai)口(kou)。生態(tai)環(huan)境部開展長(chang)(chang)江(jiang)(jiang)入(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)污(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)查(cha)(cha)整治專項行動時就提出,往長(chang)(chang)江(jiang)(jiang)里(li)排(pai)(pai)(pai)污(wu)的(de)(de)到(dao)底(di)有(you)多(duo)(duo)少(shao)排(pai)(pai)(pai)污(wu)口(kou),在哪里(li)排(pai)(pai)(pai),誰在排(pai)(pai)(pai),排(pai)(pai)(pai)什么(me),排(pai)(pai)(pai)多(duo)(duo)少(shao)等一(yi)系列問題(ti)。如何把入(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)污(wu)口(kou)這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)最重要的(de)(de)基(ji)礎性底(di)數摸清楚,也是(shi)對監(jian)測(ce)行業的(de)(de)一(yi)場大考。首先(xian),這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)數量(liang)是(shi)非常龐大的(de)(de)。以去年生態(tai)環(huan)境部完成(cheng)的(de)(de)長(chang)(chang)江(jiang)(jiang)流域2.4萬公(gong)里(li)岸線及沿岸2公(gong)里(li)區域的(de)(de)入(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)污(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)查(cha)(cha)為例,排(pai)(pai)(pai)查(cha)(cha)出長(chang)(chang)江(jiang)(jiang)入(ru)河(he)排(pai)(pai)(pai)污(wu)口(kou)6萬多(duo)(duo)個(ge)。這(zhe)(zhe)(zhe)是(shi)我們(men)目(mu)前掌握的(de)(de)數字,具體到(dao)每一(yi)個(ge)排(pai)(pai)(pai)污(wu)口(kou) 如何監(jian)測(ce)則涉及更(geng)復雜、更(geng)多(duo)(duo)樣的(de)(de)情況。比如,許多(duo)(duo)污(wu)染排(pai)(pai)(pai)放不是(shi)連續性的(de)(de),如果是(shi)抽查(cha)(cha),很難監(jian)測(ce)到(dao)超標現象。
所以(yi)說,水里的問題,根(gen)源在岸上,對(dui)長江(jiang)沿(yan)岸的重(zhong)點工業企業,我們也(ye)要全(quan)部納(na)入日常(chang)監測(ce),進行(xing)全(quan)過程(cheng)跟蹤,實現長江(jiang)沿(yan)岸區域污(wu)染(ran)源情況明、底數清。
我們(men)發(fa)現(xian),河(he)流(liu)、湖泊(bo)岸線(xian)范圍不明,功能界定(ding)不清(qing),部分河(he)段岸線(xian)開(kai)發(fa)不合理,也會(hui)嚴重破壞河(he)流(liu)生(sheng)態環境。比如用河(he)道兩側兩公里保護范圍的(de)這把(ba)“綠(lv)色標尺”去衡量,涉及到的(de)監(jian)測對(dui)象包括沿河化工企業(ye)的(de)排污(wu),建(jian)筑垃(la)(la)圾生活垃(la)(la)圾等(deng)固(gu)體廢(fei)物堆存產生的(de)滲濾液(ye)廢(fei)水。
岸線的管控也是非(fei)(fei)(fei)常(chang)重要,最終(zhong)回歸(gui)到水體(ti)本(ben)身(shen)。除了水質監測,還有(you)很多外延,比如非(fei)(fei)(fei)法(fa)采砂、非(fei)(fei)(fei)法(fa)養殖、非(fei)(fei)(fei)法(fa)捕撈、非(fei)(fei)(fei)法(fa)傾(qing)倒廢棄物(wu)等。試(shi)想如果長(chang)江沿岸密集安(an)裝攝像頭,那(nei)么(me)海量的監控錄像由誰來甄別鑒定?
查(cha)看監(jian)控視頻是工作量巨大且效率(lv)低下的(de)事(shi)情,靠人力幾乎難以解(jie)決。如(ru)何(he)真正節約人力和成(cheng)本,提高效率(lv)和正確(que)率(lv)?
這就(jiu)要依(yi)靠視覺AI技術。對人(ren)類(lei)而言,70%~80%的(de)(de)信息獲取來(lai)自視覺,但(dan)人(ren)類(lei)長期觀(guan)看監視錄像易喪(sang)失注意力和辨別(bie)力。而我們(men)希望讓計算機具備“從識人(ren)知(zhi)物到辨識萬物”的(de)(de)能力,幫助(zhu)我們(men)在環境監管(guan)中,提升處(chu)理信息的(de)(de)效率。
真正的(de)視頻監(jian)測(ce)可以區分(fen)人體(ti)形態,車輛、船只或選定物(wu)(wu)體(ti)與(yu)所有(you)其他物(wu)(wu)體(ti)的(de)一般移動(dong)和變化,從而進行抓取、分(fen)析、預(yu)警。隨著(zhu)以改(gai)善水(shui)環境(jing)、恢復水(shui)生(sheng)態治(zhi)理(li)為主的(de)系統性治(zhi)理(li)將逐步成為未來(lai)市(shi)場的(de)發展趨勢,我們要監(jian)測(ce)的(de)對象可以是藍藻的(de)覆蓋面積、生(sheng)長(chang)速度、擴散情(qing)況,還有(you)水(shui)生(sheng)生(sheng)物(wu)(wu)的(de)多樣性情(qing)況,外來(lai)物(wu)(wu)種對生(sheng)態平衡的(de)破壞,甚至結合電子顯微(wei)鏡監(jian)測(ce)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)種類、菌群(qun)數(shu)量。
AI技術適(shi)用于生物識別場景的(de)(de)(de)預演已經(jing)在進(jin)行(xing)中,推動(dong)環境遠程監測(ce)、在線監測(ce)是繼(ji)高清(qing)化(hua)和(he)網絡化(hua)之后的(de)(de)(de)第三(san)次技術變革。從“看(kan)得見”到(dao)“看(kan)得清(qing)”再到(dao)現在的(de)(de)(de)“看(kan)得懂”,在未(wei)來(lai)必將有更多的(de)(de)(de)AI算法、AI芯片、AI產品被應用到(dao)環境監測(ce)行(xing)業,比(bi)如對(dui)岸(an)上、水里的(de)(de)(de)不同種類動(dong)物,從顏色、形態、運動(dong)軌跡、三(san)維位置及尺寸信息(xi)來(lai)差異(yi)化(hua)判別它們。
中國環(huan)境報:《生(sheng)態環(huan)境監(jian)(jian)測條例》正(zheng)在加速(su)出臺,此舉將大大推進生(sheng)態環(huan)境監(jian)(jian)測的(de)(de)法治化進程。對于公開征求意見(jian)的(de)(de)《條例(草(cao)案)》,您怎(zen)么(me)理(li)解?從中可(ke)以看出哪些環(huan)境監(jian)(jian)測行(xing)業未來發(fa)展的(de)(de)一個方(fang)向和可(ke)以突破、拓展的(de)(de)空間?
孫越:生(sheng)態(tai)環境監(jian)測是(shi)生(sheng)態(tai)環境保(bao)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(an))》,我(wo)們欣喜地看到(dao),生態環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)的(de)(de)定義擴展到(dao)了(le)六大(da)內(nei)涵(han),包括(kuo)對環(huan)境(jing)質量、生態狀況和污染物排(pai)放及(ji)其變(bian)化趨勢的(de)(de)采樣(yang)觀測(ce)、調查普(pu)查、遙感解(jie)譯、分析測(ce)試(shi)、評(ping)價評(ping)估、預(yu)測(ce)預(yu)報等活動(dong)。過(guo)去無(wu)論是在線分析還是實驗室(shi)分析,我(wo)們的(de)(de)監(jian)測(ce)機構還局(ju)限在理化分析層面,也就(jiu)是對各(ge)類污染物排(pai)放活動(dong)的(de)(de)監(jian)測(ce),而今后(hou),環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)的(de)(de)范(fan)疇將大(da)幅(fu)度拓寬(kuan)。
除(chu)了(le)(le)六(liu)大(da)內(nei)涵(han),我(wo)們還看到了(le)(le)九大(da)外延,也就是對(dui)森林(lin)、草原、濕地、荒漠、河湖、海洋、農田(tian)、城市(shi)和鄉(xiang)村等生(sheng)(sheng)態狀況的監測,包括對(dui)大(da)氣、地表水(shui)、地下(xia)水(shui)、海水(shui)、土壤、聲、光(guang)、熱、生(sheng)(sheng)物、振動、輻射(she)、溫室氣體等環境(jing)(jing)要素(su)質量的監測。顯而易見,未來(lai)生(sheng)(sheng)態環境(jing)(jing)監測高新(xin)技術、先進裝備的研究、開(kai)發應用和推(tui)廣,新(xin)型(xing)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物、應對(dui)新(xin)興環境(jing)(jing)問題和履行(xing)國際(ji)環境(jing)(jing)公約(yue)涉及污(wu)(wu)染(ran)(ran)物的研究性監測將(jiang)有更多突破和發展。
環境(jing)(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)網絡的(de)(de)不斷(duan)完善,監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)對象(xiang)和適用范圍的(de)(de)不斷(duan)豐富(fu),將推動(dong)物聯網、傳感器、區塊(kuai)鏈、人(ren)工智能等新技術(shu)在(zai)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)檢測(ce)(ce)(ce)業務中的(de)(de)應(ying)用,一(yi)批(pi)生態環境(jing)(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)創新示范基地(di)有(you)望建立,具有(you)自主(zhu)知識產(chan)權的(de)(de)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)技術(shu)裝(zhuang)備研發和應(ying)用轉化(hua)全面加(jia)速,生態環境(jing)(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)自動(dong)化(hua)、智能化(hua)、信息(xi)化(hua)能力不斷(duan)提升,為(wei)創新驅(qu)動(dong)環境(jing)(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)產(chan)品的(de)(de)不斷(duan)升級與(yu)推陳(chen)出新助力。同時我(wo)們(men)(men)的(de)(de)研發投入也在(zai)持續加(jia)大,例如在(zai)環境(jing)(jing)(jing)與(yu)健康(kang)領(ling)域,我(wo)們(men)(men)已(yi)經對環境(jing)(jing)(jing)病理(li)性、毒(du)理(li)性監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)分(fen)析(xi)有(you)所布局。
