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一线环保工作的科技实践

一线环保工作的科技实践

  随着大气污染治理的逐步深入,如何能够精准施策、科学治理,成为公众和政府关心的议题。针对这个需求,在中科院大气所正研级高工孙扬的带领下,大气环境治理多维大数据系统应运而生。

  近日,在第七届中科院科技成果在北京转化先进团队评选中,该团队获得科技成果转化奖三等奖。

  孙扬对《中国科学报》记者说:“大气环境治理多维大数据系统是综合应用目前大气环境、大气化学科研领域的手段方法,形成系统的业务化的一套大气环境数据产出、分析,决策的技术。现在由中信国安集团注资,我们成立了中科信蓝环保有限公司。我们在智慧城市智慧环保领域深入布局,期待在‘十三五’期间为环保战役发挥应有的作用。”

  从锅炉排放监测得出的灵感

  系统建设的故事要从2013年说起。“当时我承担了中科院的大气灰霾追因项目的一些任务,既有监测需求,又有很多想法和技术想去环保工作一线学习和实践。因此我参加了北京市人才京郊行活动,前往当时北京市空气质量状况最为严峻的大兴区,进入环保局挂职工作,在一线直接接触管理污染源。”孙扬说。

  在基层环保工作中,孙扬发现科技支撑十分重要。例如在采暖季,全区有700多个中小锅炉,但监察人员只有10多位,工作量太大且效果不佳。

  孙扬说:“针对这种情况,我们研发了一种低成本的在线监测设备,只有标准设备几十分之一的成本。后来我们又在大兴区开发了低成本环境监测设备,可对全区所有街镇进行在线监测,改变了以往全区1000多平方公里只有一个在线监测站的状况。”

  经过多次基层环保管理工作与科研技术结合的实践,团队又调研了不同省市的具体情况,得出一个结论:一般城市的大气污染受到区域传输、本地排放、突发性扰动等多种因素叠加影响。

  孙扬说:“一个地区要治理大气环境,要从政府层面统一协调,各职幸运28能部门配合,全面深入了解大气环境全局信息。但现状是环保局负责大气环境质量状况,但却未能参与与本地自然禀赋相关联的产业结构、产业布局等的科学规划建设,信息不对称导致治理针对性不强。因此我们的系统不仅有现状数据,还有区域与本地的能源、产业结构与布局、动态环境容量趋势等深层信息,为大气环境治理的系统工程绘制路线图。”

  为大气环境治理提供解决方案

  大气环境治理多维大数据系统拥有一系列监测设备,可以对污染物排放源、大气污染物和气象参数进行实时在线监测。

  据孙扬介绍,科研人员还利用覆盖更广的共享卫星数据、气象数据、网络数据等,综合采集区域污染物的排放源分布、排放强度、输送反应等大数据,再将这些大数据应用于科学计算模式,深入分析出大气污染的成因、发展等属性和规律,根据具体情况计算消减措施对应大气环境的结果,科学精准地提出针对性治理决策,直接对污染源进行排放量控制。

  “由于标准的环境监测站和污染源监测系统成本很高、技术复杂、运维要求高等原因,造成很多区域和污染源脱离监管,底数不清。而我们这个系统的相关监测体系成本低、操作简便,可以广泛布设,能够全面掌握环境和污染源状况。”孙扬表示。

  在此之前,由于无法对污染源实施全过程、全覆盖监测监管,对大气环境容量无法预测和联动污染源管理,禁、停、限产等管控措施多为“一刀切”,不可持续。但是这个系统应用后,可以根据大气环境空间容量,智能减排的同时杜绝偷排漏排。

  深入智能环境监测领域研发

  系统在试点实验期间,曾遇到了传感器性能不稳定的难题。孙扬说:“真正高精度的传感器目前都是进口,性能也并不稳定、采购周期长、维修维护难度大,在校准校正中也会受制于人。由于不掌握核心技术,传感器使用调试中没有进行本地条件优化,性能参数并不完全适应我国各种环境条件,某些参数精度低于设计幸运28目标等情况时有发生。”

  孙扬表示,目前团队正在从多方选型、多储备硬件、从软件兼容性和纠错能力上下功夫,以部分解决问题,下一步将集中精力研发传感器底层核心技术。

  在科研转化工作中,孙扬也在不停思考如何打通基础理论科研成果和产业化之间的通道。“产业化完成后,我们的服务对象是政府管理部门,是比较偏公益性的应用。目前产业化需要的是相关人才,人才需要懂科研、懂市场、懂技术,有全局观,情商高,善于组建团队,善于分工合作。”他说。

  今年,孙扬团队申报了《中国科学院“十三五”科教基础设施建设项目——极端精密智能制造研发与测试平台》项目,在其中将结合智能制造发展趋势,进行智能环境监测领域的深入研发。

  孙扬说:“我们将在该平台上进行本系统的核心元器件、核心算法、整合应用的研发制造,在核心底层技术还面临‘卡脖子’的现状下,作出从底层传感器到宏观应用模型模式的自主知识产权的系统性成果。 ”

  (原载于《中国科学报》 2018-07-16 第6版 院所)