环境监测管理与技术期刊,绿色十年

导读：环境监测管理和技术期刊，绿色十年通过给大气“拍CT”，我们可以抓住污染物的蛛丝马迹。光学监测就像是对大气的CT扫描。中国工程院院士、中科院安徽光机所学术主任刘文清也被称

环境监测管理和技术期刊，绿色十年

通过给大气“拍CT”，我们可以抓住污染物的蛛丝马迹。

光学监测就像是对大气的CT扫描。中国工程院院士、中科院安徽光机所学术主任刘文清也被称为“做大气环境CT扫描的人”

他带领团队建立了包括400多种大气污染物、100多种水污染物和20多种土壤重金属污染物的光谱特征数据库，开发了污染物定量分析算法和工程应用软件，不仅能为大气环境“把脉”，还能对水和土壤的污染进行“诊断”。

环境监测技术为准确、及时、有效地“解释环境质量及变化趋势、污染排放情况和潜在的环境风险”提供科学的基础数据。告诉刘文清新京报贝壳财经记者，“环境监测技术是环境管理的基础，也是环境执法的标尺。同时环境监测技术的持续创新能有效推动中国的绿色低碳发展。”

中国共产党第二十次全国代表大会报告提出，深入推进环境污染防治，继续打好蓝天碧水净土攻坚战。提高环境基础设施建设水平，促进城乡人居环境改善。

对于未来，刘文清表示，我们的创新方向将重点推进监测技术的创新、国产仪器的产业化和环境监测技术系统的建立。

刘文清，中国工程院院士，中国科学院安徽光学精密机械研究所学术主任。照片由受访者提供

说说环境监测技术:

环境监测技术是环境管理的基础，也是环境执法的准绳。

新京报贝壳财经:为什么环境监测技术是环境管理的基本手段？

刘文清:举个简单的例子，影像技术的发展，无论是x光、CT、MRI还是新兴的分子影像，都极大地促进了基础医学研究和医学诊断的提高。

同样，环境监测技术为准确、及时、有效地“解释环境质量及变化趋势、污染排放情况和潜在的环境风险”提供科学的基础数据。所以，环境监测技术是环境管理的基础，也是环境执法的准绳。同时，新环境监测技术是中国绿色低碳发展的巨大动力。

新京报财经:你一直从事环境监测技术的研究和应用。在你看来，这十年间环境监测领域发生了哪些变化？有哪些标志性的成就？

刘文清:经过十几年的发展，中国环保产业已经达到一年万亿的规模，形成了覆盖水、大气、土壤、固体废物、环境监测等重点领域的污染控制技术装备体系。

从环境监测技术开始，自研技术和装备实现了全覆盖，技术水平基本处于与世界水平并驾齐驱的阶段。比如，我们自主研发了大气自由基现场监测系统，使我国成为世界上少数几个能够监测超痕量大气自由基的国家之一。

在卫星遥感方面，中国已完成高光谱环境监测卫星高芬-5 01、02的自主设计、发射和数据采集。以该系列卫星为基础，开发了一系列原创技术，克服了硬件不足的缺点。同时，通过地基遥感产品集成，自主研发了多种重点大气污染物的卫星反演算法，并成功应用于国家环境管理，表明星载环境监测技术已处于国际先进行列。

此外，为了帮助实现二氧化碳排放峰值和碳中和的目标，我国历时两年克服困难，发射了第一颗温室气体监测卫星TanSat，解决了光谱质量低等一系列[/K2/]问题，成功反演全球二氧化碳产品，精度接近国际最先进水平，使我国成为世界上第三个能够独立提供全球二氧化碳反演产品的国家。

浅谈大气CT扫描:

它有助于监测空气污染物和气溶胶粒子的垂直空间和时间分布。

新京报贝壳财经:您多次提出，环境光学监测就像是对大气的CT扫描。能否简单介绍一下大气环境CT扫描的原理？如何帮助更好地发现和管理问题？

刘文清:地球大气的主要成分是氮、氧、氩和二氧化碳，微量气体的比例不到0.04%。和痕量气体，例如氮氧化物、碳氢化合物、硫化物和氯化物。它们参与大气化学循环，在大气中的停留时间从几天到几十年不等，甚至更长。虽然目前大气的主要成分变化不大，但由于人类的自然演变和人类活动，微量成分发生了明显的变化。这些微量成分的变化，以及由此引起的大气化学过程和物理性质的变化，都会引起空气质量和气候的变化。

环境学是研究光与环境物质相互作用的学科。光学技术到环境监测的应用形成了环境光学监测技术。一般来说，大气环境中有各种物质成分，包括污染物，都有自己的特征吸收光谱。当一束光被太阳发射或散射时，各种环境成分或污染物会吸收和散射一定波长的光，形成特征光谱。

其实就像人的指纹一样，是可以被一些仪器设备，以及一定的计算分析方法探测和测量的，比如50米，100米，甚至几公里，几十公里。在这个层面上，它的污染物是如何分布和传输的，就像是在做大气的CT扫描。

针对大气环境污染的三维问题，采用多角度扫描获取不同角度的光谱，建立了污染物色谱三维分布检测方法。与医学CT图像一样，可以实时获取污染物随时间和空间分布的变化，实现对大气污染物和气溶胶粒子垂直时空分布的监测。

目前，光谱学技术基本上用于监测大气环境成分，包括在卫星平台上。它具有非接触、无采样、高灵敏度、大范围快速监测等特点，是目前国际上环境监测技术的主要发展方向之一。

新京报·贝壳财经:目前中国光学环境监测技术，还有哪些“短板”有待突破？

刘文清:目前环境监测自研技术和装备已经实现全覆盖，技术水平基本处于与世界水平并驾齐驱的阶段。但高档环境监测装备的创新能力有待加强。

一是要解决环境监测设备“空心化”问题，主要是关键核心部件依赖进口，如高重复率全固态激光器、高分辨率傅里叶光谱仪、超高灵敏度微电流探测器等。

二是解决环境监测设备的“可靠性”问题。可靠性可能成为技术创新的严重障碍，制约着中国环保装备产业的发展。

因此，我们希望在技术创新和重点技术突破的基础上，进一步解决高技术成果与实用产品之间的工程技术问题。研发高灵敏度监测技术设备，如大气活性物质、工业园区挥发性有机化合物、生态气象要素、生物气溶胶等。以满足国家环境监测的新要求。

刘文清，中国工程院院士，中国科学院安徽光学精密机械研究所学术主任。照片由受访者提供

谈论机遇和挑战；

继续推动相关技术的快速进展，牢牢守住中国温室气体数据安全的大门。

新京报贝壳财经:环境光学监测在“二氧化碳排放峰值和碳中和”中起到什么作用？

刘文清:从大气环境来看，污染气体和温室气体是地球大气的不同组成部分。因此，大气环境污染气体和温室气体是同源的，温室气体减排和大气污染控制措施具有显著的协同效应。

而我国的温室气体总量是根据排放因子和模型计算出来的，具有很大的不确定性。需要排放源的实际监测、地面监测站、航空飞机监测、碳卫星监测，形成不同尺度、不同层次的综合温室气体核算网络，将浓度监测结果与数值模型相结合，外推全球不同区域的碳源/汇。

另外，需要验证减排措施是否真的有效？审核结果时需要提供哪些数据？目前碳监测还存在一些缺陷，如缺乏立体监测技术、垂直监测能力不足、不同背景下的动态精细碳监测能力等。虽然污染物和温室气体来源相同，但由于它们的光谱带不同，它们的监测技术和手段也大不相同。

新京报·贝壳财经:“双碳”目标下环境光学监测的发展机遇和挑战有哪些？有什么新要求？

刘文清:“双碳”目标给环境光学监测的发展带来了新的机遇和挑战。一方面，由于目前中国在全球温室气体监测体系中仍处于弱势地位，监测数据常被国外质疑为不准确或低估排放量。因此，我们在部署“双碳”重大战略目标时，仍需继续推进我国完全自主、国产的温室气体总量观测技术等傅里叶光谱地基遥感设备的快速进步，牢牢守住我国温室气体数据安全的大门。

另一方面，要深入开展国际合作，通过加入全球总碳柱观测网络，提升中国温室气体监测结果和区域碳排放监测数据的可信度。

新京报贝壳财经:你两次承担了奥数环境监测的任务。在你看来，从夏季奥运会到冬季奥运会，中国的空气有哪些改善？环境监测相比之前，在技术上有什么突破？

刘文清:2008年奥运会的时候，国内的空气污染还是很严重。到2022年冬奥会时，空气质量有了很大改善。

与以前的监测相比，我们目前的技术手段更全面，监测精度更高。在获得排放、气象、化学等一系列综合数据后，可以结合高分辨率、高精度的地基和卫星联合遥感手段，进行多重技术交叉验证，为更准确地识别和动态监测重点排放源提供更多支持。

谈论发展和期望:

我们将着力构建碳中和、与生态环境相协调的新一代污染防治技术体系。

新京报·贝壳财经:你对环境光学监测未来的发展有什么期待？

刘文清:目前，大气环境监测呈现出跨媒体、全方位、高精度等趋势。，并将研究尺度延伸到更广更深的程度，从而解决全球性问题和区域治理。跨学科融合明显，技术设备向智能化发展。

从我国生态环境监测发展现状来看，与发达国家还有一定差距。一方面要充分利用国外的生态环境监测开发经验；另一方面，由于国情不同，环境条件和阶段不同，外部环境不同，不能照搬西方的经验，必须走中国特色的监察改革发展新路。在这方面，我们还有很长的路要走。

未来我们的创新方向将集中在推动监测技术的创新、国产仪器的产业化和环境监测技术系统的建立。

在局部微观精细监控方面，大力发展基于物联网应用的大气环境监测传感器，实现污染源监控网络化；在宏观区域监测方面，要创新地基遥感监测手段，获取更多大气组分和气象参数，突破卫星和机载高光谱分辨率大气遥感的关键技术，提高重污染天气下的观测能力(排放源识别和区域传输直接观测)，实现大气环境的立体化、智能化综合相关监测。

同时，作为一名科研工作者，我也希望我们的年轻人能够以研究重大问题、服务国家和社会为最高目标，继续攻坚克难，在一些关键技术领域突破发达国家的“卡脖子”难题，研制出更先进的具有自主知识产权的光学监测技术和设备。

新京报壳财经:下一步的重点工作是什么？

刘文清:一方面，它侧重于中国大气污染的协调控制。我们知道，随着我国大气污染治理的不断深入，污染源结构发生了显著变化，污染成因也发生了快速变化，因此我们的大气污染防治工作仍然面临着诸多挑战。比如，主要城市群颗粒物中二次成分的比例在增加；与此同时，全国各地大气中的臭氧浓度都在增加，一些城市开始出现臭氧引起的污染。因此，接下来的监测重点和难点是如何有效控制PM2.5和臭氧的浓度，以及最重要的相关前体物:VOCs、NOx、CO、SO、NH3。我们希望尽快发射星载臭氧探测激光雷达。在这方面，我们处于世界领先地位。

另一方面，在“双碳”目标下，重点发展监测温室气体浓度、生态通量、碳柱和廓线的技术设备，建立绩效评估技术验证体系，构建碳中和、与生态环境相协调的新一代污染防治技术体系，支撑国家和地方层面的减碳减污协同管控。

新京报壳牌财经记者赵方园编辑陈力校对茜茜

总结:以上内容是对环境监测管理和技术期刊的详细介绍，文章内容部分转载自互联网，希望对你了解环境监测管理和技术有所帮助和参考。