世博真空--《环境监测:应用现代科技才能布好天罗地网》
来源:中国镀膜网浏览数:5 
分享到:

全国“两会”期间,一些人大代表、政协委员很关注环境监测工作,并就建立污染源全面监测系统,试点开展企业污染源工业物联网监测布点工作等提出相关建议和提案。本版为此刊发专题报道,以飨读者。


  1 提案关注科技创新与大气监测


  “两会”期间,中国民主促进会中央委员会《关于利用现代科学技术创新破解空气污染监管难题的提案》(以下简称“提案”)引起了人们的关注。这一提案将环境监测与科学技术进行了关联,建议建立污染源全面监测系统,建立非法排放污染源识别定位技术与管理决策支持系统,并选择试点城市,尽快深入开展企业污染源工业物联网监测布点、污染源交叉验证识别等大数据分析方面的研究工作。


  环境监测工作是打赢蓝天保卫战中不可缺少的一环,也是推进生态文明建设的重要支撑。近年来,我国环境空气质量监测能力明显增强。环境保护部大气环境管理司司长刘炳江在2月27日的环境保护部例行发布会上表示,2012年之前我国还没有PM2.5的例行监测站点,目前1436个国控监测站点全部具备PM2.5等6项指标监测能力,且已完成国家环境空气质量监测事权上收,国家环境空气质量监测网已经建成。


  但是,大气环境监测依然存在短板,主要表现在偏远地区和部分企业的污染指标仍没有完全覆盖,部分监测指标只有PM2.5的数据,缺少SO2、NOX等指标,无法全面、准确地反映地区整体污染情况。在企业污染源的监管上也有一定困难。并且,环境监测数据的应用与环境监测手段仍需进一步加强。


  环境监测系统需要运用先进的科技进行构建,尤其是在当下,急需进行科技创新,建设一流的智慧数据监测平台,不断提高大气环境监管的有效性和精准性。


  河北先河环保科技股份有限公司总裁陈荣强接受本报记者采访时说,应该融合多元化数据来源,构建天地一体的大气环境监测体系,进一步提高大数据综合分析能力,统筹气象、交通、地理、经济、工业等相关大数据,开展环境监测大数据技术的研究和应用。同时,结合经济发展和人口社会信息等,挖掘数据的潜在价值,为政府提供精准溯源、污染源解析、达标规划、能源结构调整等有力的数据支撑。


  2 有的放矢确保数据“真准全”


  虽然我国环境空气监测网络已经较为完善,但在确保数据“真、准、全”上仍存在一定的问题。例如,在一些地方,近年来就发生过当地有关人员对环境监测数据造假,被全部追究刑事责任的事件。


  以信接人,天下信之。环境保护部部长李干杰在赴中国环境监测总站调研时强调,要坚持问题导向,提高认识,创新思路,着力打造环境监测的“国家队”,确保数据的“真、准、全”。


  如何以科学手段确保数据的真实性?2015年,我国建成发展中国家最大的环境空气质量监测网,实时监测数据按“一点三发”的模式,第一时间同时直传城市站、省级站以及中国环境监测总站。中国环境监测总站大气室工作人员汪太明告诉记者,1436个国控监测站都建立了远程质控系统,具备变化留痕、异常报警等功能,不给瞒报、虚报监测数据者任何机会。


  “虽然干扰城市空气质量监测仅是个案,但性质恶劣。”汪太明说,干扰行为就是“白蚁”,空气质量监测就是“堤坝”,白蚁并不可怕,可怕的是不理不睬任其发展。一旦发现“白蚁”就要及时消灭,这样堤坝就会安全稳固,否则就会出现千里之堤溃于蚁穴的情况。所以必须重拳打击干扰监测的行为,打击数据弄虚作假的行为。


  以上现象虽然在环境空气质量监测上较少发生,但在污染排放监测上却并不鲜见。有些工业园区“三废”治理各自为政,大量废气无组织排放,周围空气受到严重污染。同时,各地污染源特点千差万别,如华北地区供热采暖锅炉烟粉尘排放比较集中,华东地区工业废气污染较为普遍。此外,一些企业缺乏环境意识,或从一已私利出发偷排漏排。这些都是环境监测面临的难题。


  “企事业单位排放的大气污染物是降低城市环境空气质量的重要来源。监测企事业单位大气污染物排放浓度的投入比较大,传感器监测在这方面就显示出优势所在。传感器监测能指示稳定运行状态,若数据突然升高,就表明存在偷排行为,应立即跟进现场检查等工作。至于传感器与传统监测手段的可比性,可通过大数据分析,建立基本可信的换算关系。”湖南省环境监测中心站高级工程师罗岳平表示。


  对于无组织排放,陈荣强建议首先要加强监控点位布设,从源头进行管控,将重点排放源全部纳入大气管理监控范围,及时进行预警。其次,加强末端治理技术及设施运用,一旦发现企业异常排污就及时进行处罚。而对于管理有效、积极进步的企业,可给予奖励,推动涉污管理部门及责任主体积极参与,将责任与压力逐级传递,真正将污染排放降下来。


  对于污染源差异,各地各级环保部门应根据自身特点,因地制宜,加强与科技攻关团队的合作,开展源解析工作,搞清楚区域污染的主要来源,瞄准难点和痛点进行精准治理,做到有的放矢。


  3 工业物联网技术助力增强监测能力


  2016年12月22日,我国发射了首颗二氧化碳观测科学实验卫星——TanSat,从而成为全球第三个可提供碳卫星数据的国家。TanSat卫星旨在应对全球气候变化、监测全球二氧化碳浓度分布情况。这是科技手段在环境监测上有力运用的一个体现。


  当前,我国的科技发展迅猛。提案认为,要把握住工业物联网技术,应用传感器、大数据分析等新技术手段,将环境监测水平提高到一个新的层面。


  随着国家“十三五”规划的推进,国务院发布《生态环境监测网络建设方案》,环境保护部发布《生态环境大数据方案》,要求各级政府在2020年要做到生态监测网络全覆盖。政策利好极大地催生了物联网技术在环保领域的应用前景。


  中科院计算所下属的中科云天环保公司将微型传感器技术与网络技术相结合,具有微型化、低成本、精度高、耐腐蚀和远程数据校准等特点,可以对大气污染进行精准溯源。其成本低和可海量布控的优点有利于构建能够大量汇集数据的传感器网络。传感器网络还可以与无人机、行驶的车辆、路灯相连接,提供海量的交叉监测数据。


  “这些大数据与计算模型相结合,又形成更加智能化的大数据分析。未来,物联网技术在环境监测领域上会向网络化、智能化、系统化方向发展。”中国科学院计算机所天津分所生态环境研究中心主任孟筠旺介绍。


  罗岳平对此也持积极态度,他认为以传感器为基础的物联网技术,可在同等资金规模下扩大监管范围,发现更多的疑似违法排污现象。虽然不能直接开展监督执法,但有利于锁定重点可疑对象,同样会形成震慑力。


  空气监测微站的建设则是对大气流场数值模拟技术的实践。这项技术可以通过计算机技术模拟在线大区流场,进而结合污染物的分布追溯污染物可能来自的方向,进而识别污染排放源头。


  湖北省襄阳市襄州区环保局工作人员张莎对空气监测微站深有体会。她说,襄州区以前只有一个国控站,AQI指数出现异常后,工作人员不了解是哪里出了问题,需要调集几拨人,围绕国控站往不同方向巡查,才能找到污染源。有了监测微站后,哪个站点数据异常,就直奔对应站点,找到污染源后,及时采取措施。另外,处置措施是否收到了实效,监测微站的数据也能让环保工作人员当个“明白人”。


  目前,北京、天津、上海、河南、山东等地均已建有空气质量监测微站。“先河环保将小型国标监测方法设备与利用传感器技术的微型站组合使用形成网格化系统,建立以三级修正、四级校准为核心的全生命周期数据质控体系。” 陈荣强说。这种精准溯源、定点治污的网格化系统已成为各地打好蓝天保卫战的重要工具和抓手。


  环境监测相关科学技术一览


  物联网传感器技术


  实际是传感器技术在物联网领域的应用。与传统的监测体系相比,具有体积小、费用低、布点灵活、用电方便等特点,可以布设的监测点位更多、覆盖面更广,从而为环境的精细化管理提供技术支持。


  互联网大数据技术


  利用大数据挖掘分析功能,统筹气象、交通、地理、经济、工业等相关大数据,结合环境监测大数据和经济发展数据、人口社会信息等,挖掘数据的潜在价值,指导环保部门更好地开展治理工作


  卫星遥感技术


  基于MODIS、OMI、AIRS等卫星传感器,可以进行PM2.5、NO2等多种大气污染物、雾霾分布、沙尘传输、秸秆焚烧、城市热岛、植被指数等一系列区域大气污染和生态环境遥感领域的动态监测。


  大气流场数值模拟技术


  通过计算机技术模拟在线大区流场,包括气压、风速的参数分布,进而结合污染物的分布追溯污染物可能来自的方向,进而识别污染排放源头。