《大气与环境光学学报》
未来,我们的创新方向将集中在推动监测技术的创新、国产仪器的产业化及环境监测技术体系的建立。
谈大气CT扫描:
在局域微观精细化监测方面,大力发展基于物联网应用的大气环境监测传感器,实现污染源监测网络化;在宏观区域监测方面,创新地基遥感监测手段,获取更多的大气成分和气象参数,突破卫星和机载高光谱分辨率大气遥感关键技术,提升重污染天气下的观测能力(排放源辨识和区域传输直接观测),实现大气环境的立体化、智能化综合关联监测。
刘文清:2008年奥运,当时国内的大气污染还是较为严重,到了2022年冬奥会,空气质量已经有了很大的改善。
对于未来,刘文清表示,我们的创新方向将集中在推动监测技术的创新、国产仪器的产业化及环境监测技术体系的建立。
另外,还需要验证减排措施是否真有效果?对结果审查时需要提供哪些数据?目前碳监测还存在缺乏立体监测技术、垂直监测能力不足,动态、精细、不同背景下的碳监测能力不足等缺陷。尽管污染气体和温室气体同根同源,但由于所处的光谱波段不同,其监测技术和手段也大不相同。
谈发展与期望:
新京报贝壳财经:你多次提出,环境光学监测就像是给大气做 CT 扫描,能简单介绍一下大气环境拍 CT 是什么原理吗?如何帮助更好地发现问题、治理问题?
针对大气环境污染三维问题,采用多角度扫描获得不同角度的光谱,建立了污染物层析三维分布探测方法,就像医学CT影像一样,可实时获得污染物随时间-空间分布的变化,实现了大气污染物和气溶胶颗粒物的垂直时空分布监测。
实际上就像人的指纹一样,通过一些仪器、设备和一定的计算方法、分析方法就能把它们检测、测量出来,比如说50米、100米,甚至到几公里几十公里,在这个层面上,它的污染物是怎么样分布的,怎么样输送的,就如同给大气做一个CT扫描。
新京报贝壳财经:“双碳”目标下环境光学监测发展机遇与挑战是什么?有哪些新需求?
此外,为助力实现碳达峰、碳中和目标,我国历时两年攻坚克难,发射了首颗温室气体监测卫星TanSat,解决了光谱质量低等一系列技术难题,成功反演出全球二氧化碳产品,其精度接近国际最先进水平,使我国成为全球第三个可以独立自主提供全球二氧化碳反演产品的国家。
刘文清:目前环境监测自主研发的技术和设备实现了全覆盖,技术水平基本处于与世界水平的并跑阶段。但是高档环境监测装备创新能力还需要加强。
环境监测技术是环境管理的基础,是环境执法的标尺
谈机遇与挑战:
和以往的监测相比,我们现在的技术手段更全面,监测精度更高,在获取了一系列的排放、气象、化学综合数据后,我们可以将高分辨率高精度地基和卫星联合遥感手段结合起来,进行多技术的交叉印证,为更准确地实现重点排放源的识别和动态监控提供更多的支撑。
刘文清:一方面是围绕我国的大气污染协同控制治理展开。我们知道,随着我国大气污染治理的不断深入,污染源的结构发生了显著改变,污染的成因也发生快速变化,所以我们的大气污染防控工作还面临着很多挑战。比如,现在主要城市群颗粒物中二次成分的占比不断上升;与此同时,全国大气臭氧浓度不断增加,个别城市开始出现臭氧引起的污染现象。因此,接下来监测的重点和难点是如何有效控制PM2.5和臭氧浓度,以及最重要的相关前体物:VOCs、NOx、CO、SO?、NH3。我们希望能尽快发射星载臭氧探测激光雷达,这方面我们在国际上是领先的。
刘文清:举个简单例子,影像技术的发展,无论是X射线、CT成像,到MRI成像,还是新兴的分子影像,都极大地推动着基础医学研究和医疗诊断水平的提升。
将重点构建碳中和与生态环境协同的新一代污染防治技术体系
刘文清:当前,大气环境监测呈现跨介质、全尺度、高精度等趋势,研究尺度向更广更深入延展,解决全球问题与区域治理关联;学科交叉融合明显,技术装备呈智能化发展。
在卫星遥感方面,我国完成了超光谱环境监测卫星高分五号01星和02星的自主设计、发射和数据采集。基于该系列卫星,开发了一系列原创性技术,克服了硬件不足的缺点。同时,还通过融合地基遥感产品,自主研发了多种关键性大气污染物的卫星反演算法,成功应用于国家环境管理,标志着星载环境监测技术已经处于国际先进行列。
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