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生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)服務(wù)走向智能化 ——專(zhuān)訪(fǎng)聚光科技(杭州)股份有限公司總經(jīng)理孫越

閱讀:6501      發(fā)布時(shí)間:2021-1-15
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   來(lái)源:中國(guó)環(huán)境報(bào)第8版
 
聚光科技(杭州)股份有限公司總經(jīng)理孫越

  中國(guó)環(huán)境報(bào):臭氧逐漸上升為僅次于PM2.5的影響優(yōu)良天數(shù)的重要因素,,今年夏季,在新冠肺炎疫情防控常態(tài)化形勢(shì)下,,生態(tài)環(huán)境部門(mén)開(kāi)展臭氧污染防治監(jiān)督幫扶攻堅(jiān)行動(dòng),,越來(lái)越倚重新一代信息化技術(shù)的參與。在臭氧監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,,有哪些高新技術(shù)手段出現(xiàn),?

  孫越:臭氧污染防治工作的艱巨性和復(fù)雜性,亟需監(jiān)測(cè)科技力量的支持,。

  臭氧污染具有明顯的復(fù)合型,,其成因非常復(fù)雜,涉及氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的排放,,還與氣象條件,、地理環(huán)境,比如氣溫,、光照,、濕度、氣壓,、風(fēng)速,、風(fēng)向都有關(guān)系,。

  因此,我們不僅要監(jiān)測(cè)臭氧的濃度,,更要研究它的生成機(jī)理,,測(cè)出導(dǎo)致臭氧污染的各個(gè)因素的貢獻(xiàn)率。以此為出發(fā)點(diǎn),,我們?cè)O(shè)計(jì)了一系列參與臭氧生成光化學(xué)反應(yīng)的常規(guī)污染物,、特征污染物監(jiān)測(cè)指標(biāo),這些監(jiān)測(cè)不僅指向區(qū)域,,甚至能鎖定污染行業(yè),、企業(yè)、工藝,。

  目前大家可以看到的臭氧污染監(jiān)測(cè),,除固定站外,已經(jīng)增加了大氣環(huán)境走航監(jiān)測(cè)車(chē),。大部分走航車(chē)功能還比較簡(jiǎn)單,,僅僅是監(jiān)測(cè)VOCs,主要作用是定位 VOCs超標(biāo)的點(diǎn)位,,從而識(shí)別來(lái)源,。

  在此基礎(chǔ)上,聚光科技提出了協(xié)同走航監(jiān)測(cè)的概念,,也就是同時(shí)監(jiān)測(cè) VOCs,、NOx、臭氧以及PM2.5,。一臺(tái)走航車(chē)協(xié)同監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)在于不僅能獲知VOCs濃度,,而且通過(guò)模型演繹,計(jì)算和預(yù)測(cè)各類(lèi)污染源對(duì)整個(gè)地區(qū)臭氧污染的貢獻(xiàn),,全面,、精準(zhǔn)、實(shí)時(shí),、定性,、定量地診斷區(qū)域污染狀況。有效改善了過(guò)去雖然監(jiān)測(cè)到單一污染物的濃度,,但還是無(wú)法判斷污染源究竟是誰(shuí),,以及它與片區(qū)臭氧濃度究竟關(guān)聯(lián)性有多大的被動(dòng)局面。

  我們?cè)噲D通過(guò)這樣的監(jiān)測(cè)和模型計(jì)算,,對(duì)一個(gè)地區(qū)的臭氧污染成因精準(zhǔn)畫(huà)像,,什么時(shí)間生成,哪個(gè)時(shí)段濃度高,,哪些因子較活躍,,是哪些行業(yè)導(dǎo)致的……當(dāng)然,,一個(gè)城市的臭氧不僅僅來(lái)自于本地,還有外源輸入,。對(duì)此,,我們也有一個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,,過(guò)氧乙酰硝酸酯)是由大氣中部分VOCs和NOx進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)而生成的,是一種重要的二次污染物,,聚光科技PANs在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是針對(duì)它,。通過(guò)這一監(jiān)測(cè),能迅速分析出臭氧污染是外源輸入還是本地源造成的,。

  這些圍繞VOCs的監(jiān)測(cè),,除了因?yàn)樗ㄟ^(guò)光照與NOx發(fā)生反應(yīng)后生產(chǎn)臭氧,也源于它與空氣中的氧化劑,、硝酸等發(fā)生氧化,、吸附、凝結(jié)反應(yīng)會(huì)生成二次有機(jī)顆粒物,,也就是我們熟知的PM2.5,。監(jiān)測(cè)分析VOCs就把臭氧防治和PM2.5防治兩項(xiàng)任務(wù)協(xié)同起來(lái)了,也就是既要扭轉(zhuǎn)臭氧污染升高態(tài)勢(shì),,還要保持PM2.5污染持續(xù)下降,。

  我們的走航車(chē)同時(shí)開(kāi)展VOCs+大氣常規(guī)六參數(shù)(O3、NO2,、SO2,、CO、PM2.5,、PM10)監(jiān)測(cè)工作,,再通過(guò)搭載的空氣質(zhì)量模型,分析本地生成和外部傳輸臭氧前體物與臭氧的占比,,獲得各地區(qū)各類(lèi)污染源排放對(duì)受體點(diǎn)環(huán)境臭氧濃度的貢獻(xiàn),。當(dāng)?shù)玫江h(huán)境中臭氧濃度與其生成前體物排放之間的定量關(guān)系后,還可以以此為依據(jù)開(kāi)展減排效果評(píng)估,。

  這些復(fù)雜的源解析模型和擴(kuò)散模型,、預(yù)警模型都需要人工智能(AI)不斷優(yōu)化,讓一臺(tái)車(chē)至少解決五六個(gè)方面的問(wèn)題,,大大降低了監(jiān)測(cè)成本,。比如除了前面講的,PM10我們?cè)趺崔k,?在走航車(chē)底部就有這樣的裝置,,針對(duì)建筑工地或者城市道路的道路積塵負(fù)荷,,都可以做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

  除了降低成本,,還要提升工作效率?,F(xiàn)在的大氣走航監(jiān)測(cè)車(chē)采用飛行時(shí)間質(zhì)譜儀,實(shí)現(xiàn)秒級(jí)出數(shù),,便于快速摸清污染底數(shù),。同時(shí)與搭載的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS分析儀)相結(jié)合,輸出VOCs特征因子污染全域圖,,全面摸排,、定性定量診斷污染情況。

  另外,,5G技術(shù)的應(yīng)用也使走航車(chē)對(duì)污染源的定位日臻精準(zhǔn),,已經(jīng)達(dá)到厘米級(jí),如果是4G的話(huà),,也就只能精確到10米級(jí),。這意味著,溯源對(duì)于我們來(lái)說(shuō)不僅限于一個(gè)地區(qū),、一家企業(yè),,而是可以找到某個(gè)車(chē)間。盡管有些車(chē)間和生產(chǎn)工藝是連續(xù)性的,,但我們?cè)诠に嚩沃g的走航能夠非常準(zhǔn)確地找到無(wú)組織排放點(diǎn)到底是在哪個(gè)位置,。伴隨著快速定位,我們還能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程的可視化管控,,也就是在走航過(guò)程中增加了攝像頭,,攝像頭抓拍到的無(wú)組織排放違法行為,包括視頻,、圖像,,都通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)瞬時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)察人員手中。

  無(wú)論利用空氣質(zhì)量模型對(duì)臭氧源解析和敏感性進(jìn)行分析,,對(duì)臭氧污染過(guò)程進(jìn)行模擬,,還是精準(zhǔn)溯源、實(shí)時(shí)可視化監(jiān)管,,都是目前5G+ AI與環(huán)境監(jiān)測(cè)深度耦合,,助力我們數(shù)字化轉(zhuǎn)型的例子。

  中國(guó)環(huán)境報(bào):關(guān)于生態(tài)環(huán)境部提出的構(gòu)建全流域生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)一張網(wǎng),,您怎么理解,?作為環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)的,又會(huì)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有何布局,?

  孫越:按照全流域,、全要素的要求系統(tǒng)治理水環(huán)境,,是當(dāng)前的新方向。一條河是統(tǒng)一的自然生態(tài)系統(tǒng),,生態(tài)修復(fù)必須遵循自然規(guī)律,,統(tǒng)籌兼顧各種要素、協(xié)調(diào)各方關(guān)系,,把局部問(wèn)題放在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中來(lái)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(fù),,就說(shuō)明水環(huán)境治理既有其顯著性,,又有其復(fù)雜性。

  一條河流途經(jīng)不同行政轄區(qū),,原本具有整體性、關(guān)聯(lián)性特征的流域自然空間被行政區(qū)單元所分割管理,,流域內(nèi)各類(lèi)資源,、各個(gè)因素相互影響、相互促進(jìn),、相互約束,,共同構(gòu)成統(tǒng)一的動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng),因此涉水事務(wù)非常多,,管理部門(mén)業(yè)務(wù)上相互交叉,。

  把“系統(tǒng)治理”“協(xié)同治理”作為方向指南,對(duì)流域治理來(lái)說(shuō)既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇,。我們以此提出“源,、網(wǎng)、岸,、排,、河”五方面監(jiān)測(cè),分別對(duì)應(yīng)污染源,、排水管網(wǎng),、近水岸線(xiàn)、入河排污口和河道水質(zhì),。

  污染源不僅有工業(yè)源,,污水處理廠(chǎng)也可以當(dāng)成點(diǎn)源,還有農(nóng)業(yè)面源,,都要監(jiān)測(cè),。以改善水環(huán)境、恢復(fù)水生態(tài)治理為主的系統(tǒng)性治理將逐步成為未來(lái)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì),。

  排水管網(wǎng)不僅要監(jiān)測(cè)污水管網(wǎng),,還有雨水管網(wǎng),,也可能出現(xiàn)超標(biāo)。

  管網(wǎng)的終端就是排口,。生態(tài)環(huán)境部開(kāi)展長(zhǎng)江入河排污口排查整治專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)時(shí)就提出,,往長(zhǎng)江里排污的到底有多少排污口,在哪里排,,誰(shuí)在排,,排什么,排多少等一系列問(wèn)題,。如何把入河排污口這個(gè)重要的基礎(chǔ)性底數(shù)摸清楚,,也是對(duì)監(jiān)測(cè)行業(yè)的一場(chǎng)大考。首先,,這個(gè)數(shù)量是非常龐大的,。以去年生態(tài)環(huán)境部完成的長(zhǎng)江流域2.4萬(wàn)公里岸線(xiàn)及沿岸2公里區(qū)域的入河排污口排查為例,排查出長(zhǎng)江入河排污口6萬(wàn)多個(gè),。這是我們目前掌握的數(shù)字,,具體到每一個(gè)排污口 如何監(jiān)測(cè)則涉及更復(fù)雜、更多樣的情況,。比如,,許多污染排放不是連續(xù)性的,如果是抽查,,很難監(jiān)測(cè)到超標(biāo)現(xiàn)象,。

  所以說(shuō),水里的問(wèn)題,,根源在岸上,,對(duì)長(zhǎng)江沿岸的重點(diǎn)工業(yè)企業(yè),我們也要全部納入日常監(jiān)測(cè),,進(jìn)行全過(guò)程跟蹤,,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江沿岸區(qū)域污染源情況明、底數(shù)清,。

  我們發(fā)現(xiàn),,河流、湖泊岸線(xiàn)范圍不明,,功能界定不清,,部分河段岸線(xiàn)開(kāi)發(fā)不合理,也會(huì)嚴(yán)重破壞河流生態(tài)環(huán)境,。比如用河道兩側(cè)

  兩公里保護(hù)范圍的這把“綠色標(biāo)尺”去衡量,,涉及到的監(jiān)測(cè)對(duì)象包括沿河化工企業(yè)的排污,建筑垃圾生活垃圾等固體廢物堆存產(chǎn)生的滲濾液廢水。

  岸線(xiàn)的管控也是非常重要,,終回歸到水體本身,。除了水質(zhì)監(jiān)測(cè),還有很多外延,,比如非法采砂,、非法養(yǎng)殖、非法捕撈,、非法傾倒廢棄物等,。試想如果長(zhǎng)江沿岸密集安裝攝像頭,那么海量的監(jiān)控錄像由誰(shuí)來(lái)甄別鑒定,?

  查看監(jiān)控視頻是工作量巨大且效率低下的事情,,靠人力幾乎難以解決。如何真正節(jié)約人力和成本,,提高效率和正確率,?

  這就要依靠視覺(jué)AI技術(shù)。對(duì)人類(lèi)而言,,70%~80%的信息獲取來(lái)自視覺(jué),,但人類(lèi)長(zhǎng)期觀看監(jiān)視錄像易喪失注意力和辨別力。而我們希望讓計(jì)算機(jī)具備“從識(shí)人知物到辨識(shí)萬(wàn)物”的能力,,幫助我們?cè)诃h(huán)境監(jiān)管中,提升處理信息的效率,。

  真正的視頻監(jiān)測(cè)可以區(qū)分人體形態(tài),,車(chē)輛、船只或選定物體與所有其他物體的一般移動(dòng)和變化,,從而進(jìn)行抓取,、分析、預(yù)警,。隨著以改善水環(huán)境,、恢復(fù)水生態(tài)治理為主的系統(tǒng)性治理將逐步成為未來(lái)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì),我們要監(jiān)測(cè)的對(duì)象可以是藍(lán)藻的覆蓋面積,、生長(zhǎng)速度,、擴(kuò)散情況,還有水生生物的多樣性情況,,外來(lái)物種對(duì)生態(tài)平衡的破壞,,甚至結(jié)合電子顯微鏡監(jiān)測(cè)微生物種類(lèi)、菌群數(shù)量,。

  AI技術(shù)適用于生物識(shí)別場(chǎng)景的預(yù)演已經(jīng)在進(jìn)行中,,推動(dòng)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)是繼高清化和網(wǎng)絡(luò)化之后的第三次技術(shù)變革。從“看得見(jiàn)”到“看得清”再到現(xiàn)在的“看得懂”,,在未來(lái)必將有更多的AI算法,、AI芯片、AI產(chǎn)品被應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè),,比如對(duì)岸上,、水里的不同種類(lèi)動(dòng)物,從顏色,、形態(tài),、運(yùn)動(dòng)軌跡、三維位置及尺寸信息來(lái)差異化判別它們,。

  中國(guó)環(huán)境報(bào):《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)條例》正在加速出臺(tái),,此舉將大大推進(jìn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的法治化進(jìn)程。對(duì)于公開(kāi)征求意見(jiàn)的《條例(草案)》,,您怎么理解,?從中可以看出哪些環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)方向和可以突破、拓展的空間,?

  孫越:生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ),,但過(guò)去這項(xiàng)工作的法律支撐不太完善。比如關(guān)于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的法律效力,,《條例(草案)》*明確,,通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、設(shè)施獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),,可以作為環(huán)境監(jiān)督管理和行政執(zhí)法的依據(jù),,是一個(gè)轉(zhuǎn)折性的變化。通過(guò)《條例》的制訂,,進(jìn)一步確立了各級(jí)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的法律地位和作用,,保護(hù)各級(jí)各類(lèi)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的權(quán)利和義務(wù),同時(shí)也進(jìn)一步強(qiáng)化各界生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的法律責(zé)任,。

  通過(guò)《條例(草案)》,,我們欣喜地看到,生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的定義擴(kuò)展到了六大內(nèi)涵,,包括對(duì)環(huán)境質(zhì)量,、生態(tài)狀況和污染物排放及其變化趨勢(shì)的采樣觀測(cè)、調(diào)查普查,、遙感解譯,、分析測(cè)試、評(píng)價(jià)評(píng)估,、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等活動(dòng),。過(guò)去無(wú)論是在線(xiàn)分析還是實(shí)驗(yàn)室分析,,我們的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)還局限在理化分析層面,也就是對(duì)各類(lèi)污染物排放活動(dòng)的監(jiān)測(cè),,而今后,,環(huán)境監(jiān)測(cè)的范疇將大幅度拓寬。

  除了六大內(nèi)涵,,我們還看到了九大外延,,也就是對(duì)森林、草原,、濕地,、荒漠、河湖,、海洋,、農(nóng)田、城市和鄉(xiāng)村等生態(tài)狀況的監(jiān)測(cè),,包括對(duì)大氣,、地表水、地下水,、海水,、土壤、聲,、光,、熱、生物,、振動(dòng),、輻射、溫室氣體等環(huán)境要素質(zhì)量的監(jiān)測(cè),。顯而易見(jiàn),,未來(lái)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)高新技術(shù),、先進(jìn)裝備的研究,、開(kāi)發(fā)應(yīng)用和推廣,新型污染物,、應(yīng)對(duì)新興環(huán)境問(wèn)題和履行環(huán)境公約涉及污染物的研究性監(jiān)測(cè)將有更多突破和發(fā)展,。

  環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的不斷完善,監(jiān)測(cè)對(duì)象和適用范圍的不斷豐富,,將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng),、傳感器、區(qū)塊鏈,、人工智能等新技術(shù)在監(jiān)測(cè)檢測(cè)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用,,一批生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)創(chuàng)新示范基地有望建立,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的監(jiān)測(cè)技術(shù)裝備研發(fā)和應(yīng)用轉(zhuǎn)化全面加速,生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)自動(dòng)化,、智能化,、信息化能力不斷提升,為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的不斷升級(jí)與推陳出新助力,。同時(shí)我們的研發(fā)投入也在持續(xù)加大,,例如在環(huán)境與健康領(lǐng)域,我們已經(jīng)對(duì)環(huán)境病理性,、毒理性監(jiān)測(cè)分析有所布局,。

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