中國環(huán)境報：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)化形勢下，生態(tài)環(huán)境部門開展臭氧污染防治監(jiān)督幫扶攻堅行動，越來越倚重新一代信息化技術(shù)的參與。在臭氧監(jiān)測領(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)測臭氧的濃度，更要研究它的生成機理，測出導(dǎo)致臭氧污染的各個因素的貢獻率。以此為出發(fā)點，我們設(shè)計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)測指標(biāo)，這些監(jiān)測不僅指向區(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，除固定站外，已經(jīng)增加了大氣環(huán)境走航監(jiān)測車。大部分走航車功能還比較簡單，僅僅是監(jiān)測VOCs，主要作用是定位 VOCs超標(biāo)的點位，從而識別來源。
在此基礎(chǔ)上，聚光科技提出了協(xié)同走航監(jiān)測的概念，也就是同時監(jiān)測 VOCs、NOx、臭氧以及PM2.5。一臺走航車協(xié)同監(jiān)測的優(yōu)勢在于不僅能獲知VOCs濃度，而且通過模型演繹，計算和預(yù)測各類污染源對整個地區(qū)臭氧污染的貢獻，全面、精準(zhǔn)、實時、定性、定量地診斷區(qū)域污染狀況。有效改善了過去雖然監(jiān)測到單一污染物的濃度，但還是無法判斷污染源究竟是誰，以及它與片區(qū)臭氧濃度究竟關(guān)聯(lián)性有多大的被動局面。
我們試圖通過這樣的監(jiān)測和模型計算，對一個地區(qū)的臭氧污染成因精準(zhǔn)畫像，什么時間生成，哪個時段濃度最高，哪些因子較活躍，是哪些行業(yè)導(dǎo)致的……當(dāng)然，一個城市的臭氧不僅僅來自于本地，還有外源輸入。對此，我們也有一個監(jiān)測指標(biāo)——PAN。PAN（CH3C（O）OONO2，過氧乙酰硝酸酯）是由大氣中部分VOCs和NOx進行光化學(xué)反應(yīng)而生成的，是一種重要的二次污染物，聚光科技PANs在線監(jiān)測系統(tǒng)就是針對它。通過這一監(jiān)測，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，除了因為它通過光照與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)會生成二次有機顆粒物，也就是我們熟知的PM2.5。監(jiān)測分析VOCs就把臭氧防治和PM2.5防治兩項任務(wù)協(xié)同起來了，也就是既要扭轉(zhuǎn)臭氧污染升高態(tài)勢，還要保持PM2.5污染持續(xù)下降。
我們的走航車同時開展VOCs+大氣常規(guī)六參數(shù)（O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10）監(jiān)測工作，再通過搭載的空氣質(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)各類污染源排放對受體點環(huán)境臭氧濃度的貢獻。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)開展減排效果評估。
這些復(fù)雜的源解析模型和擴散模型、預(yù)警模型都需要人工智能（AI）不斷優(yōu)化，讓一臺車至少解決五六個方面的問題，大大降低了監(jiān)測成本。比如除了前面講的，PM10我們怎么辦？在走航車底部就有這樣的裝置，針對建筑工地或者城市道路的道路積塵負(fù)荷，都可以做到實時監(jiān)測。
除了降低成本，還要提升工作效率。現(xiàn)在的大氣走航監(jiān)測車采用飛行時間質(zhì)譜儀，實現(xiàn)秒級出數(shù)，便于快速摸清污染底數(shù)。同時與搭載的氣相色譜-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)用也使走航車對污染源的定位日臻精準(zhǔn)，已經(jīng)達(dá)到厘米級，如果是4G的話，也就只能精確到10米級。這意味著，溯源對于我們來說不僅限于一個地區(qū)、一家企業(yè)，而是可以找到某個車間。盡管有些車間和生產(chǎn)工藝是連續(xù)性的，但我們在工藝段之間的走航能夠非常準(zhǔn)確地找到無組織排放點到底是在哪個位置。伴隨著快速定位，我們還能夠進行遠(yuǎn)程的可視化管控，也就是在走航過程中增加了攝像頭，攝像頭抓拍到的無組織排放違法行為，包括視頻、圖像，都通過5G網(wǎng)絡(luò)瞬時傳輸?shù)奖O(jiān)察人員手中。
無論利用空氣質(zhì)量模型對臭氧源解析和敏感性進行分析，對臭氧污染過程進行模擬，還是精準(zhǔn)溯源、實時可視化監(jiān)管，都是目前5G+ AI與環(huán)境監(jiān)測深度耦合，助力我們數(shù)字化轉(zhuǎn)型的例子。
中國環(huán)境報：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)測一張網(wǎng)，您怎么理解？作為環(huán)境監(jiān)測行業(yè)的龍頭企業(yè)，又會在水環(huán)境監(jiān)測領(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，把局部問題放在整個生態(tài)系統(tǒng)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(fù)，就說明水環(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)各類資源、各個因素相互影響、相互促進、相互約束，共同構(gòu)成統(tǒng)一的動態(tài)平衡系統(tǒng)，因此涉水事務(wù)非常多，管理部門業(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，對流域治理來說既是挑戰(zhàn)也是機遇。我們以此提出“源、網(wǎng)、岸、排、河”五方面監(jiān)測，分別對應(yīng)污染源、排水管網(wǎng)、近水岸線、入河排污口和河道水質(zhì)。
污染源不僅有工業(yè)源，污水處理廠也可以當(dāng)成點源，還有農(nóng)業(yè)面源，都要監(jiān)測。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市場的發(fā)展趨勢。
排水管網(wǎng)不僅要監(jiān)測污水管網(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)境部開展長江入河排污口排查整治專項行動時就提出，往長江里排污的到底有多少排污口，在哪里排，誰在排，排什么，排多少等一系列問題。如何把入河排污口這個最重要的基礎(chǔ)性底數(shù)摸清楚，也是對監(jiān)測行業(yè)的一場大考。首先，這個數(shù)量是非常龐大的。以去年生態(tài)環(huán)境部完成的長江流域2.4萬公里岸線及沿岸2公里區(qū)域的入河排污口排查為例，排查出長江入河排污口6萬多個。這是我們目前掌握的數(shù)字，具體到每一個排污口 如何監(jiān)測則涉及更復(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)測到超標(biāo)現(xiàn)象。
所以說，水里的問題，根源在岸上，對長江沿岸的重點工業(yè)企業(yè)，我們也要全部納入日常監(jiān)測，進行全過程跟蹤，實現(xiàn)長江沿岸區(qū)域污染源情況明、底數(shù)清。
我們發(fā)現(xiàn)，河流、湖泊岸線范圍不明，功能界定不清，部分河段岸線開發(fā)不合理，也會嚴(yán)重破壞河流生態(tài)環(huán)境。比如用河道兩側(cè)兩公里保護范圍的這把“綠色標(biāo)尺”去衡量，涉及到的監(jiān)測對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。
岸線的管控也是非常重要，最終回歸到水體本身。除了水質(zhì)監(jiān)測，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。試想如果長江沿岸密集安裝攝像頭，那么海量的監(jiān)控錄像由誰來甄別鑒定？
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AI技術(shù)。對人類而言，70%~80%的信息獲取來自視覺，但人類長期觀看監(jiān)視錄像易喪失注意力和辨別力。而我們希望讓計算機具備“從識人知物到辨識萬物”的能力，幫助我們在環(huán)境監(jiān)管中，提升處理信息的效率。
真正的視頻監(jiān)測可以區(qū)分人體形態(tài)，車輛、船只或選定物體與所有其他物體的一般移動和變化，從而進行抓取、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市場的發(fā)展趨勢，我們要監(jiān)測的對象可以是藍(lán)藻的覆蓋面積、生長速度、擴散情況，還有水生生物的多樣性情況，外來物種對生態(tài)平衡的破壞，甚至結(jié)合電子顯微鏡監(jiān)測微生物種類、菌群數(shù)量。
AI技術(shù)適用于生物識別場景的預(yù)演已經(jīng)在進行中，推動環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測、在線監(jiān)測是繼高清化和網(wǎng)絡(luò)化之后的第三次技術(shù)變革。從“看得見”到“看得清”再到現(xiàn)在的“看得懂”，在未來必將有更多的AI算法、AI芯片、AI產(chǎn)品被應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測行業(yè)，比如對岸上、水里的不同種類動物，從顏色、形態(tài)、運動軌跡、三維位置及尺寸信息來差異化判別它們。
中國環(huán)境報：《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測條例》正在加速出臺，此舉將大大推進生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的法治化進程。對于公開征求意見的《條例（草案）》，您怎么理解？從中可以看出哪些環(huán)境監(jiān)測行業(yè)未來發(fā)展的一個方向和可以突破、拓展的空間？
孫越：生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是生態(tài)環(huán)境保護的基礎(chǔ)，但過去這項工作的法律支撐不太完善。比如關(guān)于監(jiān)測數(shù)據(jù)的法律效力，《條例（草案）》首次明確，通過自動監(jiān)測設(shè)備、設(shè)施獲取的監(jiān)測數(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)，是一個轉(zhuǎn)折性的變化。通過《條例》的制訂，進一步確立了各級生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的法律地位和作用，保護各級各類生態(tài)環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)的權(quán)利和義務(wù)，同時也進一步強化各界生態(tài)環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)的法律責(zé)任。
通過《條例（草案）》，我們欣喜地看到，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的定義擴展到了六大內(nèi)涵，包括對環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)狀況和污染物排放及其變化趨勢的采樣觀測、調(diào)查普查、遙感解譯、分析測試、評價評估、預(yù)測預(yù)報等活動。過去無論是在線分析還是實驗室分析，我們的監(jiān)測機構(gòu)還局限在理化分析層面，也就是對各類污染物排放活動的監(jiān)測，而今后，環(huán)境監(jiān)測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，包括對大氣、地表水、地下水、海水、土壤、聲、光、熱、生物、振動、輻射、溫室氣體等環(huán)境要素質(zhì)量的監(jiān)測。顯而易見，未來生態(tài)環(huán)境監(jiān)測高新技術(shù)、先進裝備的研究、開發(fā)應(yīng)用和推廣，新型污染物、應(yīng)對新興環(huán)境問題和履行國際環(huán)境公約涉及污染物的研究性監(jiān)測將有更多突破和發(fā)展。
環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，監(jiān)測對象和適用范圍的不斷豐富，將推動物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、區(qū)塊鏈、人工智能等新技術(shù)在監(jiān)測檢測業(yè)務(wù)中的應(yīng)用，一批生態(tài)環(huán)境監(jiān)測創(chuàng)新示范基地有望建立，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的監(jiān)測技術(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)測自動化、智能化、信息化能力不斷提升，為創(chuàng)新驅(qū)動環(huán)境監(jiān)測產(chǎn)品的不斷升級與推陳出新助力。同時我們的研發(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)對環(huán)境病理性、毒理性監(jiān)測分析有所布局。
