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中(zhong)國環(huan)境(jing)報:臭(chou)氧(yang)逐(zhu)漸上升為僅次于PM2.5的(de)影(ying)響優良天數的(de)重要因素(su),今年夏季,在新(xin)(xin)(xin)冠(guan)肺炎疫情防(fang)控常態(tai)化形勢下,生態(tai)環(huan)境(jing)部(bu)門開展臭(chou)氧(yang)污染防(fang)治監督幫(bang)扶攻堅(jian)行動,越來越倚(yi)重新(xin)(xin)(xin)一代信息(xi)化技術的(de)參(can)與。在臭(chou)氧(yang)監測(ce)領域,有(you)哪(na)些(xie)高新(xin)(xin)(xin)技術手(shou)段出(chu)現?
孫越:臭氧污染防治工作的(de)艱巨性和復雜性,亟需監(jian)測(ce)科技力(li)量的(de)支持。
臭氧污染具(ju)有明(ming)顯的復合型,其成因(yin)非常復雜,涉及(ji)氮氧化物(NOx)和揮(hui)發性(xing)有機物(VOCs)的排放(fang),還與氣(qi)(qi)象條(tiao)件、地理(li)環境,比如氣(qi)(qi)溫(wen)、光照、濕(shi)度、氣(qi)(qi)壓、風速(su)、風向都有關系。
因(yin)此,我們(men)不(bu)僅要監(jian)測(ce)臭氧的濃度,更要研(yan)究它的生(sheng)(sheng)成(cheng)機理,測(ce)出導致臭氧污染的各(ge)個(ge)因(yin)素的貢獻率(lv)。以此為出發點,我們(men)設計(ji)了一系列參與臭氧生(sheng)(sheng)成(cheng)光化學(xue)反應的常規污染物、特征污染物監(jian)測(ce)指標,這些監(jian)測(ce)不(bu)僅指向區(qu)域,甚(shen)至能鎖定污染行業(ye)、企(qi)業(ye)、工藝。
目前大家可(ke)以(yi)看到(dao)的(de)(de)臭(chou)氧污染監測(ce),除固(gu)定站外,已經(jing)增加(jia)了大氣環境(jing)走(zou)航(hang)監測(ce)車(che)。大部分走(zou)航(hang)車(che)功能還(huan)比較簡(jian)單,僅僅是(shi)監測(ce)VOCs,主要作用是(shi)定位 VOCs超標(biao)的(de)(de)點(dian)位,從而(er)識(shi)別來源。
在(zai)(zai)此(ci)基(ji)礎(chu)上,聚光(guang)科技提(ti)出了(le)協同走(zou)航(hang)監測的(de)(de)(de)概念,也(ye)就是(shi)(shi)同時(shi)監測 VOCs、NOx、臭氧(yang)(yang)以(yi)及PM2.5。一臺走(zou)航(hang)車協同監測的(de)(de)(de)優勢在(zai)(zai)于(yu)不僅能獲知(zhi)VOCs濃度(du),而且通過模型演繹,計算和(he)預(yu)測各類污(wu)染源對整個地區臭氧(yang)(yang)污(wu)染的(de)(de)(de)貢獻,全面(mian)、精準、實時(shi)、定(ding)性、定(ding)量地診斷區域污(wu)染狀況(kuang)。有(you)效改(gai)善了(le)過去(qu)雖然監測到單一污(wu)染物的(de)(de)(de)濃度(du),但還是(shi)(shi)無法(fa)判斷污(wu)染源究竟(jing)是(shi)(shi)誰,以(yi)及它(ta)與片區臭氧(yang)(yang)濃度(du)究竟(jing)關(guan)聯性有(you)多(duo)大的(de)(de)(de)被動局面(mian)。
我(wo)們試圖通(tong)過這樣的(de)(de)監測(ce)(ce)和模型計算(suan),對一個地(di)(di)區的(de)(de)臭氧污染(ran)(ran)成因(yin)精(jing)準畫像,什么時間生成,哪(na)個時段濃度最高,哪(na)些因(yin)子較(jiao)活躍,是(shi)哪(na)些行業導致(zhi)的(de)(de)……當然,一個城市的(de)(de)臭氧不僅僅來自于本(ben)(ben)地(di)(di),還有外(wai)(wai)源輸入。對此,我(wo)們也有一個監測(ce)(ce)指(zhi)標——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過氧乙酰硝(xiao)酸(suan)酯)是(shi)由大(da)氣中部分VOCs和NOx進行光化學(xue)反應而生成的(de)(de),是(shi)一種重(zhong)要的(de)(de)二次(ci)污染(ran)(ran)物,聚光科技PANs在線監測(ce)(ce)系統就是(shi)針對它。通(tong)過這一監測(ce)(ce),能迅速分析(xi)出臭氧污染(ran)(ran)是(shi)外(wai)(wai)源輸入還是(shi)本(ben)(ben)地(di)(di)源造成的(de)(de)。
這(zhe)些圍(wei)繞(rao)VOCs的(de)監(jian)測,除了(le)因(yin)為它通過光照與(yu)NOx發生反(fan)應后生產臭(chou)(chou)氧(yang)(yang),也源于它與(yu)空氣(qi)中的(de)氧(yang)(yang)化(hua)劑、硝酸等發生氧(yang)(yang)化(hua)、吸附、凝結反(fan)應會生成二次有機顆粒(li)物,也就(jiu)是我們熟知的(de)PM2.5。監(jian)測分(fen)析VOCs就(jiu)把臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)防治(zhi)和PM2.5防治(zhi)兩項任務協同起來了(le),也就(jiu)是既要扭轉臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)污染升高(gao)態(tai)勢,還要保(bao)持PM2.5污染持續下降。
我(wo)們的(de)(de)(de)走航車同時(shi)開(kai)(kai)展(zhan)VOCs+大氣(qi)常規六(liu)參(can)數(shu)(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測工作(zuo),再通過搭(da)載的(de)(de)(de)空氣(qi)質量(liang)模型,分析本(ben)地生(sheng)成和(he)外部傳輸臭氧前體(ti)(ti)物與臭氧的(de)(de)(de)占比,獲得各(ge)地區各(ge)類(lei)污染源排放對受體(ti)(ti)點環境(jing)臭氧濃度的(de)(de)(de)貢獻。當得到環境(jing)中臭氧濃度與其生(sheng)成前體(ti)(ti)物排放之間的(de)(de)(de)定量(liang)關系后,還可(ke)以(yi)以(yi)此為依據開(kai)(kai)展(zhan)減(jian)排效果評(ping)估。
這些復雜的(de)源解析模(mo)型(xing)和擴散(san)模(mo)型(xing)、預警模(mo)型(xing)都需(xu)要人工(gong)智能(AI)不斷優(you)化,讓一臺車至少解決(jue)五六(liu)個方面的(de)問題,大大降低了(le)(le)監(jian)測成本(ben)。比如除了(le)(le)前面講的(de),PM10我們怎么辦?在(zai)走航車底部就有這樣的(de)裝置(zhi),針對建筑工(gong)地或(huo)者城市道路(lu)的(de)道路(lu)積塵(chen)負(fu)荷,都可以做到實時監(jian)測。
除了(le)降低成本,還要提升工作(zuo)效率。現在的大氣(qi)走航監測車采用飛行(xing)時間(jian)質譜儀(yi),實現秒級出數,便(bian)于快速摸(mo)清污(wu)(wu)染(ran)底數。同時與搭載的氣(qi)相色(se)譜-質譜聯用儀(yi)(GC-MS分析儀(yi))相結合,輸出VOCs特征因子污(wu)(wu)染(ran)全域圖,全面摸(mo)排、定性(xing)定量診斷污(wu)(wu)染(ran)情況。
另外,5G技(ji)術(shu)的(de)應用也(ye)使走航(hang)車對污染源(yuan)的(de)定位日臻精(jing)準,已經達到(dao)(dao)(dao)厘米級,如(ru)果是4G的(de)話(hua),也(ye)就只能精(jing)確(que)到(dao)(dao)(dao)10米級。這意味著(zhu),溯源(yuan)對于我們(men)來說不僅限于一個地區(qu)、一家企(qi)業,而是可(ke)以找到(dao)(dao)(dao)某個車間(jian)。盡管有些車間(jian)和生產(chan)工藝是連續(xu)性(xing)的(de),但我們(men)在工藝段之間(jian)的(de)走航(hang)能夠非常準確(que)地找到(dao)(dao)(dao)無組織排(pai)放點到(dao)(dao)(dao)底(di)是在哪個位置。伴隨著(zhu)快速定位,我們(men)還能夠進行遠程的(de)可(ke)視(shi)化管控,也(ye)就是在走航(hang)過(guo)程中(zhong)增加了攝(she)像(xiang)(xiang)頭(tou),攝(she)像(xiang)(xiang)頭(tou)抓拍到(dao)(dao)(dao)的(de)無組織排(pai)放違法行為,包(bao)括視(shi)頻、圖像(xiang)(xiang),都通過(guo)5G網絡瞬(shun)時傳輸到(dao)(dao)(dao)監察人員(yuan)手中(zhong)。
無論利用空氣質(zhi)量模型對臭氧源解析和敏感性進行(xing)分(fen)析,對臭氧污染過程進行(xing)模擬,還是(shi)精準溯源、實時(shi)可視化(hua)監管,都是(shi)目(mu)前5G+ AI與環境監測深度耦合,助力(li)我們數字化(hua)轉(zhuan)型的例(li)子。
中國(guo)環(huan)境報:關于生(sheng)態環(huan)境部提出的構建全流域生(sheng)態質量監測一張(zhang)網,您怎(zen)么理(li)解?作為(wei)環(huan)境監測行業的龍頭企(qi)業,又會(hui)在水環(huan)境監測領(ling)域有何布局(ju)?
孫越:按照(zhao)全流域、全要素的要求系統治(zhi)理(li)水環境,是(shi)當(dang)前(qian)的新(xin)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(liu)途經不(bu)同行政轄區,原(yuan)本(ben)具有(you)整體性、關聯(lian)性特(te)征的流(liu)域自然空(kong)間被(bei)行政區單元所分割(ge)管理,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(gong)同構成(cheng)統一的動態平衡系統,因此涉水事務(wu)非常多,管理部門業務(wu)上相(xiang)互(hu)交叉。
把“系統治(zhi)理(li)”“協同治(zhi)理(li)”作為方(fang)向(xiang)指南,對(dui)流域治(zhi)理(li)來說既是挑戰也是機遇。我(wo)們以(yi)此提出“源、網(wang)、岸、排、河”五方(fang)面監(jian)測,分別對(dui)應污(wu)染源、排水管網(wang)、近(jin)水岸線、入(ru)河排污(wu)口和(he)河道(dao)水質(zhi)。
污(wu)染源(yuan)不僅(jin)有工業源(yuan),污(wu)水(shui)(shui)處理廠也可以當成點源(yuan),還有農(nong)業面源(yuan),都(dou)要監測。以改善水(shui)(shui)環(huan)境、恢復水(shui)(shui)生態治理為主的系統性治理將(jiang)逐(zhu)步成為未(wei)來市場的發(fa)展趨勢。
排(pai)水管網不(bu)僅要監測(ce)污水管網,還有雨水管網,也可能(neng)出現超標。
管網(wang)的(de)(de)終端就是(shi)排(pai)(pai)(pai)口(kou)。生態環境部開展長江(jiang)入河(he)排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)查(cha)整(zheng)治專項行動時就提出(chu),往長江(jiang)里排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)的(de)(de)到底(di)有多(duo)(duo)少(shao)排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou),在哪里排(pai)(pai)(pai),誰在排(pai)(pai)(pai),排(pai)(pai)(pai)什(shen)么,排(pai)(pai)(pai)多(duo)(duo)少(shao)等一(yi)系列(lie)問題。如何把入河(he)排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)這(zhe)個(ge)(ge)最重要的(de)(de)基礎性底(di)數摸清楚(chu),也是(shi)對監測(ce)行業的(de)(de)一(yi)場大(da)考。首先,這(zhe)個(ge)(ge)數量(liang)是(shi)非常龐大(da)的(de)(de)。以去年生態環境部完成的(de)(de)長江(jiang)流域2.4萬公里岸線及(ji)沿岸2公里區域的(de)(de)入河(he)排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)查(cha)為例,排(pai)(pai)(pai)查(cha)出(chu)長江(jiang)入河(he)排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)6萬多(duo)(duo)個(ge)(ge)。這(zhe)是(shi)我們目(mu)前掌握的(de)(de)數字,具體到每一(yi)個(ge)(ge)排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou) 如何監測(ce)則(ze)涉及(ji)更復雜、更多(duo)(duo)樣的(de)(de)情況。比(bi)如,許多(duo)(duo)污(wu)(wu)染排(pai)(pai)(pai)放不是(shi)連續性的(de)(de),如果是(shi)抽查(cha),很難監測(ce)到超標現象。
所以說(shuo),水里的問(wen)題,根源在岸(an)(an)上,對長江(jiang)(jiang)沿(yan)岸(an)(an)的重點(dian)工業企業,我們也要(yao)全部納入日常監測(ce),進行全過程跟蹤(zong),實現長江(jiang)(jiang)沿(yan)岸(an)(an)區域污染源情(qing)況明、底數清(qing)。
我(wo)們發現,河(he)流、湖泊(bo)岸線范圍不明(ming),功能界定不清,部分(fen)河(he)段岸線開發不合(he)理,也會嚴重(zhong)破壞河(he)流生態環(huan)境(jing)。比(bi)如用河(he)道兩側(ce)兩(liang)公里(li)保護范(fan)圍的這把“綠色標尺”去衡量,涉及到的監測(ce)對象包括沿河(he)化工企業(ye)的排(pai)污(wu),建筑垃(la)圾(ji)生活垃(la)圾(ji)等固體廢物堆(dui)存(cun)產生的滲濾液廢水。
岸(an)線(xian)的(de)(de)管控也是非(fei)(fei)常重要,最終回歸到水(shui)體本身(shen)。除了(le)水(shui)質(zhi)監(jian)測(ce),還有很多外延,比如非(fei)(fei)法(fa)(fa)(fa)采砂、非(fei)(fei)法(fa)(fa)(fa)養(yang)殖(zhi)、非(fei)(fei)法(fa)(fa)(fa)捕撈、非(fei)(fei)法(fa)(fa)(fa)傾(qing)倒廢棄物(wu)等。試想(xiang)如果(guo)長江(jiang)沿岸(an)密(mi)集安裝攝像頭,那么海(hai)量的(de)(de)監(jian)控錄像由誰來甄別鑒(jian)定?
查看監控視(shi)頻(pin)是工作量巨大且效率低下的事情,靠人力(li)幾乎難(nan)以(yi)解決。如何(he)真正節(jie)約人力(li)和成本,提高效率和正確率?
這就(jiu)要依靠視(shi)覺AI技術。對人(ren)類(lei)(lei)而(er)(er)言(yan),70%~80%的(de)(de)信息獲取來自(zi)視(shi)覺,但人(ren)類(lei)(lei)長期觀看監視(shi)錄像易喪失注意力(li)和辨(bian)別力(li)。而(er)(er)我(wo)們希望讓計算機(ji)具備“從識人(ren)知物到辨(bian)識萬物”的(de)(de)能力(li),幫助我(wo)們在環境(jing)監管中,提升(sheng)處理信息的(de)(de)效(xiao)率(lv)。
真正的(de)視頻監(jian)(jian)測可(ke)(ke)以(yi)區分人(ren)體形(xing)態,車輛、船只或選定(ding)物(wu)(wu)體與所有其(qi)他物(wu)(wu)體的(de)一般移動和(he)變化,從而進行抓取、分析、預(yu)警(jing)。隨著以(yi)改善水環境、恢復水生(sheng)態治理(li)為主的(de)系統性治理(li)將逐步成為未來市(shi)場(chang)的(de)發(fa)展趨(qu)勢,我們要監(jian)(jian)測的(de)對象可(ke)(ke)以(yi)是(shi)藍藻的(de)覆蓋面(mian)積、生(sheng)長速度、擴散情況,還有水生(sheng)生(sheng)物(wu)(wu)的(de)多(duo)樣性情況,外來物(wu)(wu)種對生(sheng)態平(ping)衡的(de)破壞,甚至結合電子顯(xian)微鏡監(jian)(jian)測微生(sheng)物(wu)(wu)種類、菌群(qun)數量。
AI技(ji)術適用于(yu)生物(wu)識別場景的(de)預演(yan)已經在(zai)進行(xing)中(zhong),推動(dong)環(huan)境遠(yuan)程監測、在(zai)線監測是繼高清(qing)(qing)化和(he)網(wang)絡化之后的(de)第三次技(ji)術變(bian)革。從“看得見”到(dao)(dao)“看得清(qing)(qing)”再到(dao)(dao)現在(zai)的(de)“看得懂”,在(zai)未來必將有更多的(de)AI算法、AI芯片、AI產品被(bei)應用到(dao)(dao)環(huan)境監測行(xing)業,比(bi)如(ru)對岸上、水里的(de)不同種類動(dong)物(wu),從顏色、形態、運動(dong)軌跡、三維位置及尺寸信息(xi)來差異化判別它們(men)。
中(zhong)國環(huan)(huan)境(jing)報:《生態環(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)條例》正在(zai)加速出臺,此舉將(jiang)大大推進生態環(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)的(de)法治化進程。對于公(gong)開(kai)征(zheng)求意(yi)見的(de)《條例(草案)》,您怎么(me)理解?從中(zhong)可以(yi)看(kan)出哪些環(huan)(huan)境(jing)監(jian)測(ce)行業未(wei)來發展(zhan)的(de)一個方向和可以(yi)突破(po)、拓展(zhan)的(de)空(kong)間(jian)?
孫越:生態環境監測是(shi)生態環境保護(hu)的(de)基礎,但過去(qu)這項工作的(de)法(fa)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)》,我們欣喜地看到,生(sheng)態環境(jing)監(jian)測(ce)(ce)的(de)(de)定義擴(kuo)展到了六大(da)內涵,包括對環境(jing)質量、生(sheng)態狀(zhuang)況和污(wu)染(ran)物排放及其變化趨勢的(de)(de)采樣觀(guan)測(ce)(ce)、調(diao)查普查、遙感解譯(yi)、分析(xi)(xi)測(ce)(ce)試、評(ping)價評(ping)估、預測(ce)(ce)預報等活動(dong)。過(guo)去無論是(shi)在線分析(xi)(xi)還是(shi)實驗室分析(xi)(xi),我們的(de)(de)監(jian)測(ce)(ce)機構(gou)還局限在理(li)化分析(xi)(xi)層面,也就(jiu)是(shi)對各(ge)類污(wu)染(ran)物排放活動(dong)的(de)(de)監(jian)測(ce)(ce),而(er)今后,環境(jing)監(jian)測(ce)(ce)的(de)(de)范疇(chou)將大(da)幅度(du)拓寬。
除了六大(da)(da)內涵,我們還看到了九大(da)(da)外延,也就(jiu)是(shi)對森林、草原(yuan)、濕地、荒漠、河湖、海洋(yang)、農田、城市和鄉村等(deng)生態狀況(kuang)的監(jian)(jian)測(ce)(ce),包括對大(da)(da)氣、地表水、地下水、海水、土壤、聲、光、熱、生物(wu)、振動、輻射(she)、溫室氣體(ti)等(deng)環境(jing)(jing)要(yao)素(su)質量的監(jian)(jian)測(ce)(ce)。顯而易(yi)見,未來(lai)生態環境(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)高(gao)新技術(shu)、先進裝備的研(yan)究、開發應用(yong)和推廣,新型污(wu)染(ran)物(wu)、應對新興環境(jing)(jing)問題和履(lv)行國際環境(jing)(jing)公約涉及污(wu)染(ran)物(wu)的研(yan)究性監(jian)(jian)測(ce)(ce)將有更(geng)多(duo)突(tu)破和發展。
環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)網絡(luo)的(de)不斷完(wan)善(shan),監(jian)(jian)測(ce)對(dui)象和適用范(fan)圍的(de)不斷豐(feng)富,將推動(dong)(dong)物聯網、傳感器、區(qu)塊鏈、人工智能等(deng)新(xin)技術在監(jian)(jian)測(ce)檢測(ce)業務中的(de)應(ying)用,一批生態環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)創新(xin)示范(fan)基地有望建立,具(ju)有自(zi)主知識產權(quan)的(de)監(jian)(jian)測(ce)技術裝備(bei)研發(fa)和應(ying)用轉化全(quan)面加(jia)速,生態環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)自(zi)動(dong)(dong)化、智能化、信息化能力不斷提升,為創新(xin)驅動(dong)(dong)環(huan)境(jing)監(jian)(jian)測(ce)產品的(de)不斷升級(ji)與推陳出新(xin)助力。同時我們(men)的(de)研發(fa)投入也在持(chi)續加(jia)大,例如在環(huan)境(jing)與健康領(ling)域,我們(men)已經對(dui)環(huan)境(jing)病理(li)性(xing)、毒理(li)性(xing)監(jian)(jian)測(ce)分(fen)析有所(suo)布(bu)局。