输送机械

专访中国工程院院士刘文清环境光学监测就像

发布时间:2022/12/31 14:57:34   

年开始,摄影爱好者王汝春每天用相机对准天空的同一方向,留下一张“天空实录”。斗转星移,如今王汝春已经拍下了多张照片。

打开这些照片,人们很容易看到,天一年比一年透亮。湛蓝的天空飘着朵朵白云,这样的好天气正变得寻常起来。

党的十八大以来,我国以前所未有的力度向大气污染宣战,先后颁布实施《大气污染防治行动计划》《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,明确大气污染防治工作的总体思路、基本目标和主要任务。

环境的变化光是肉眼看还不够,我们需要专业、严谨的环境监测。

十年来,我国生态环境监测技术取得了什么进展?在加强自主创新和研发方面做出了哪些努力?在国际上水平如何?

带着这些问题,《每日经济新闻》(以下简称“NBD”)记者在党的二十大召开前夕,专访了中国工程院院士、中科院安徽光学精密机械研究所学术所长刘文清。

刘文清

环境监测技术步入再创新阶段

NBD:在生态环境保护中,环境监测发挥着重要作用。您能否结合自身经历,谈一谈我国环境监测技术的发展历程?有哪些关键的时间点或者事件?

刘文清:生态环境监测技术与仪器,是信息时代生态环境科学技术发展的源头,是生态环境科学研究的“先行官”,也是我国绿色低碳发展的“倍增器”。我国生态环境问题的解决离不开先进的环境监测技术和仪器。

十几年来,我国环境监测技术发展很快,已经走过引进消化吸收阶段,步入了再创新阶段。随着环境监管要求的提升,中国的环境监测技术在远程化、智能化、支撑科学决策和精准监管等方面取得很大提升,可较好地支撑以空气、水质和污染源监测为主体的国家环境监测网络。

我国环境自动监测工作起步较晚,以空气质量自动监测仪器为例,年前我国城市空气自动监测子站几乎全部依赖进口。若依靠国外自动在线监测仪器,由于投资和运行费用过高,难以满足我国环境质量自动监测的需要。

环境污染物的形成、转化、输送和演变过程具有极强的时空相关性,所以,多组分环境污染物的快速、实时、动态监测技术是环境监测领域科技工作者面对的重大课题。基于光谱学原理的环境监测技术,由于具有非接触、无采样、高灵敏度、大范围快速监测等特点,是国际上环境监测技术的主要发展方向之一。

在中科院、科技部、生态环境部等部门的支持下,我们团队完成了一系列科研项目,研发了空气、烟气、尾气、颗粒物等几十种大气污染自动监测仪器,并与企业合作进行了产业化。

年4月,由两院院士组成的“先进环保技术领域专题组”,向国家提交了一份《先进环保技术咨询报告》,肯定了我们开发的多种环境监测技术,建议把“DOAS空气质量自动监测系统”“机动车尾气遥测系统”等列为国家重点发展项目。就这样,我们从最早的差分光学吸收光谱(DOAS)技术,逐渐发展了可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)、光散射等一系列环境光学测量技术,实现了对大气环境的一次、二次污染物的快速、立体、在线监测,并拓展到水体藻类、有机物和土壤重金属等指标的高精度在线测量,基本支撑构建了以空气环境监测、水质监测、污染源监测为主体的国家环境监测网络。

我们深刻地体会到,我国要实现环境监测现代化,必须发展具有自主知识产权的先进监测技术和仪器设备,这样才能解决我们自己的问题。

NBD:您当时为什么会选择这个研究领域?经过数十年的发展,您认为最大的变化是什么?

刘文清:我毕业于中国科技大学物理系光学与激光专业,然后在中科院安徽光机所工作,也在多国的高校和科研院所工作或学习过。我从事过大气环境污染激光雷达探测和光学遥感应用研究、环境污染的光谱学技术研究,也从事过激光在生物医学中的应用研究。

给我印象深刻的是,年国外发射了采用光谱技术的大气环境监测卫星,可以获得区域和全球大气环境污染的状况。然而,回国后我发现我国的环境监测基本上处于现场采样、实验室分析阶段,采样仪器以手动、半自动为主。直读型、在线型、应急仪器基本上是国外产品。

年开始,国家注重空气质量日报工作,推动全国自动监测系统建设,也促进了空气自动监测系统设备的国产化。

每种大气污染物都有自己的光谱特征,就像人的指纹一样。我们围绕光与大气污染物质相互作用的研究,建立污染物的光谱特征数据库,研发污染物的光谱定量解析算法,主持建立了环境光学监测技术研究平台,开展对多种污染物的监测技术方法研究。

经过多年的发展,我认为最大的变化是形成了我国环境光学监测技术体系,自主研发了一系列大气、水体、土壤等多要素在线监测与高分辨遥感设备,为我国环境监测技术向天空地一体、陆海统筹、上下协同、信息共享环境监测网络发展提供了实践经验与技术支撑,加速了我国环境监测现代化进程,促进我国环境质量明显改善。

工作中的刘文清

从一个芯片、一个接口开始研制

NBD:环境监测涉及诸多高精尖技术创新,在加强自主研发方面,我们做了哪些持久的努力?党的十八大以来,取得了哪些突出成绩?

刘文清:近年来,环境光学技术的发展由地基平台走向空基、天基平台。

在空基平台方面,我们研制了环境大气成分探测系统,用于机载快速获取区域环境大气监测参数的环境大气成分探测系统,~年,这套系统参加了数十架次的飞行,获取了飞行路径上的大气二氧化硫、二氧化氮、臭氧等污染气体的浓度,为地面监测仪器和星载仪器监测做了有效的补充。

在天基平台方面,高分五号上天以前,我们国家没有自己的大气痕量气体观测卫星,相关数据受制于国外,比较被动。从年开始,我们就

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