一座大氣監(jiān)測(cè)超級(jí)站，如何“數(shù)”立標(biāo)桿？
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】粉墻黛瓦、青石板巷，烏篷船搖，臨水連廊。古樸，是烏鎮(zhèn)的傳統(tǒng)底色。
每秒100萬(wàn)億次超算，全流程、全體系數(shù)字保障空氣質(zhì)量。數(shù)字化，是浙江省烏鎮(zhèn)大氣監(jiān)測(cè)超級(jí)站（簡(jiǎn)稱(chēng)烏鎮(zhèn)超級(jí)站）的鮮明標(biāo)識(shí)。
在江南古典韻味與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)風(fēng)范深入融合的烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)國(guó)際會(huì)展中心，記者見(jiàn)到了烏鎮(zhèn)超級(jí)站的真容。
圖為浙江省烏鎮(zhèn)大氣監(jiān)測(cè)超級(jí)站所在的烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)國(guó)際會(huì)展中心6號(hào)館。
大氣污染成因一站式數(shù)智化診斷
“大氣監(jiān)測(cè)不能只關(guān)注污染物濃度，當(dāng)PM2.5呈現(xiàn)高值時(shí)，我們就需要找到污染源頭，污染源是交通源、生活源還是工業(yè)源？是本地生成還是傳輸影響？常規(guī)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)污染物濃度監(jiān)測(cè)，卻難以進(jìn)一步分析。”浙江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心負(fù)責(zé)人田旭東介紹道。
大氣監(jiān)測(cè)超級(jí)站應(yīng)運(yùn)而生。其中，“超級(jí)”二字體現(xiàn)在監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備先進(jìn)性、多元化，更具綜合性，可以為科學(xué)問(wèn)診污染成因、實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境空氣質(zhì)量精細(xì)化預(yù)報(bào)提供技術(shù)支撐。
在我國(guó)大氣污染防治的歷程中，大氣監(jiān)測(cè)超級(jí)站的運(yùn)用并非新鮮事物。
但烏鎮(zhèn)超級(jí)站坐落于世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)的永久會(huì)址，在世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)烏鎮(zhèn)峰會(huì)“強(qiáng)力磁場(chǎng)”的作用下，烏鎮(zhèn)超級(jí)站也乘“數(shù)”而上，自站點(diǎn)建設(shè)至2023年11月啟動(dòng)以來(lái)，浙江省、嘉興市、桐鄉(xiāng)市就以打造數(shù)智型核心超級(jí)站為目標(biāo)，為其他大氣監(jiān)測(cè)超級(jí)站的建設(shè)“數(shù)”立了智慧標(biāo)桿。
“在全國(guó)范圍內(nèi)，烏鎮(zhèn)超級(jí)站的監(jiān)測(cè)儀器幾乎是最先進(jìn)的。站點(diǎn)共配備儀器40余套，具備常規(guī)六參數(shù)、顆粒物化學(xué)組分、光化學(xué)、大氣氧化性、高時(shí)間分辨率顆粒物化學(xué)物理特性的耦合監(jiān)測(cè)、高時(shí)間分辨率VOCs溯源、顆粒物和臭氧傳輸、溫室氣體監(jiān)測(cè)及相應(yīng)的質(zhì)控設(shè)備。”田旭東向記者介紹烏鎮(zhèn)超級(jí)站的先進(jìn)性，“這里的監(jiān)測(cè)因子也是最全的，可以監(jiān)測(cè)500余種大氣環(huán)境因子。而且設(shè)備以自動(dòng)化為主，通過(guò)這些設(shè)備，加強(qiáng)了對(duì)大氣復(fù)合污染過(guò)程、關(guān)鍵因子識(shí)別、組分分析、溯源追蹤和形成機(jī)制等研究型監(jiān)測(cè)能力。”
“正是這些技術(shù)優(yōu)勢(shì)，讓烏鎮(zhèn)超級(jí)站可以綜合利用多參數(shù)、高精度、立體化的監(jiān)測(cè)儀器，協(xié)同分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)污染物精準(zhǔn)溯源，揪出污染‘元兇’。”田旭東說(shuō)。
作為全國(guó)面積最大的超級(jí)站，烏鎮(zhèn)超級(jí)站的總面積達(dá)到了1057平方米，卻并不依賴(lài)許多管理人員進(jìn)行維護(hù)工作。
進(jìn)入超級(jí)站，一塊屏幕上展示了監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀態(tài)，顯示儀器狀態(tài)、環(huán)境溫度以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這是烏鎮(zhèn)超級(jí)站的智慧站房管理系統(tǒng)，讓這座面積達(dá)1057平方米的全國(guó)最大超級(jí)站可以實(shí)現(xiàn)最大程度的自動(dòng)化管理。
管理系統(tǒng)可以自動(dòng)獲取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)全過(guò)程采集、全周期監(jiān)控，站房也可以自行識(shí)別并調(diào)節(jié)溫度等環(huán)境狀態(tài)，確保各設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行。
為了使數(shù)據(jù)精準(zhǔn)有效，往往監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)還需要?dú)v經(jīng)多道質(zhì)控程序。在烏鎮(zhèn)超級(jí)站，首個(gè)數(shù)據(jù)“審核官”的身份也很特殊——AI算法。
“AI會(huì)先將一些異常的高值低值（如儀器質(zhì)控、異常低值）進(jìn)行判定、初篩，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)質(zhì)控。數(shù)據(jù)異常時(shí)，將會(huì)推送給線下運(yùn)維保障工作人員進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)智能雙向?qū)徍，探索從人工審核走向智慧審核?rdquo;田旭東說(shuō)道。
激活全省大氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，支撐長(zhǎng)三角大氣污染聯(lián)防聯(lián)控
獨(dú)木難支，合抱成林。
一個(gè)大氣監(jiān)測(cè)超級(jí)站難以監(jiān)測(cè)和解決區(qū)域內(nèi)空氣污染的所有機(jī)理研究問(wèn)題。只有形成“一張網(wǎng)”，與其他點(diǎn)位互為驗(yàn)證，才能更好發(fā)揮作用。
目前，浙江省建成集地面監(jiān)測(cè)、走航巡測(cè)、雷達(dá)探測(cè)和空間遙感等技術(shù)為一體的大氣復(fù)合污染立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，各類(lèi)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)達(dá)1800余個(gè)。
其中，包含以烏鎮(zhèn)超級(jí)、塘雅超級(jí)站、善西超級(jí)站為核心、51個(gè)各類(lèi)功能性站位為主體的大氣復(fù)合污染科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)；由171個(gè)縣級(jí)以上城市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站組成的城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)；由50個(gè)交通站、96個(gè)工業(yè)園區(qū)站和1200個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)站等構(gòu)成的大氣環(huán)境污染監(jiān)控評(píng)估網(wǎng)。
圖為浙江省大氣復(fù)合污染立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
“烏鎮(zhèn)超級(jí)站可以協(xié)同聯(lián)動(dòng)浙江省大氣復(fù)合污染立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，厘清大氣復(fù)合污染形成機(jī)制并溯源追蹤；同時(shí)，開(kāi)展預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及防控對(duì)策成效評(píng)估，更好地服務(wù)政府環(huán)境管理、環(huán)境執(zhí)法、環(huán)境決策等工作。”田旭東說(shuō)。
對(duì)1800余站點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理并非易事。而烏鎮(zhèn)超級(jí)站緊鄰烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)之光博覽中心，國(guó)家超算烏鎮(zhèn)中心為其提供了“智腦”支撐，也為海量數(shù)據(jù)的處理提供了保障。
據(jù)了解，這些海量數(shù)據(jù)已全部接入浙江省“生態(tài)環(huán)境大腦”，通過(guò)數(shù)字化融合分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境質(zhì)量“監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、溯源、排查、執(zhí)法、閉環(huán)、評(píng)估”全流程數(shù)字保障。
“烏鎮(zhèn)超級(jí)站全面科學(xué)支撐了我省大氣污染防治精準(zhǔn)施策和應(yīng)急管控。2024年4月—7月，浙江省空氣質(zhì)量持續(xù)改善，PM2.5月均濃度創(chuàng)有歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以來(lái)同期最好。”田旭東說(shuō)。
烏鎮(zhèn)超級(jí)站還位于浙江和江蘇兩省三市的交界地帶，是省界、市界的大氣傳輸通道，可以為長(zhǎng)三角的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)提供樣本。
“烏鎮(zhèn)超級(jí)站帶動(dòng)了浙江省、長(zhǎng)三角地區(qū)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)綜合能力的整體躍升。今年以來(lái)，長(zhǎng)三角協(xié)作辦3次發(fā)送污染天氣聯(lián)合應(yīng)對(duì)的工作提示。在生態(tài)環(huán)境部指導(dǎo)下，浙江省聯(lián)合長(zhǎng)三角省（市），在大氣污染治理、監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、污染天氣應(yīng)對(duì)等方面協(xié)同發(fā)力，共同改善區(qū)域空氣質(zhì)量，烏鎮(zhèn)超級(jí)站在其中也發(fā)揮了重要作用。”田旭東說(shuō)。
圖為烏鎮(zhèn)超級(jí)站一層的會(huì)議室，當(dāng)重大活動(dòng)環(huán)境保障及污染應(yīng)急處置時(shí)，十幾名來(lái)自各地的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)人員每天將在此開(kāi)會(huì)，進(jìn)行研判分析。
業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)和科學(xué)觀測(cè)并重
烏鎮(zhèn)超級(jí)站的啟用不僅為治氣精準(zhǔn)施策提供了重要參考，也為促進(jìn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域科學(xué)研究、人才培養(yǎng)提供了全新平臺(tái)。
“氣象因素到底對(duì)污染有多大的影響？空氣質(zhì)量改善了，到底是天幫忙還是人努力?”
大氣污染的去氣象影響是浙江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心博士后巫陽(yáng)的研究方向之一。
“我們可以通過(guò)烏鎮(zhèn)超站‘天地空’一體化的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合模式模擬技術(shù)，量化氣象條件對(duì)大氣污染過(guò)程的貢獻(xiàn)率；在此基礎(chǔ)上，將歷史時(shí)期的污染過(guò)程與天氣型進(jìn)行匹配，形成歷史案例庫(kù)，支撐大氣污染過(guò)程精細(xì)化預(yù)報(bào)預(yù)警。”巫陽(yáng)介紹。
監(jiān)測(cè)要素多、技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、覆蓋面廣的多重優(yōu)勢(shì)，讓烏鎮(zhèn)超級(jí)站成為很多大氣監(jiān)測(cè)工作者的向往之地。
這些優(yōu)勢(shì)也讓巫陽(yáng)信心倍增。“烏鎮(zhèn)超級(jí)站有這么先進(jìn)的儀器，無(wú)論是對(duì)于業(yè)務(wù)工作還是科學(xué)研究，增強(qiáng)了我們的信心，支撐我們生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)人員攻堅(jiān)克難、勇攀高峰。”巫陽(yáng)說(shuō)。
眼下，烏鎮(zhèn)超級(jí)站的科研成果亮點(diǎn)紛呈。已在研科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃1項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)基金1項(xiàng)。依托超站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，已產(chǎn)生相關(guān)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先科研成果，包括對(duì)氣溶膠生成機(jī)制研究、識(shí)別能見(jiàn)度的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素、以及黑炭老化及其光學(xué)效應(yīng)研究等8篇論文成果。
圖為烏鎮(zhèn)超級(jí)站內(nèi)的監(jiān)測(cè)儀器。
據(jù)了解，烏鎮(zhèn)超級(jí)站今后還將加強(qiáng)與高校及科研院所的合作，聯(lián)合開(kāi)展大氣觀測(cè)試驗(yàn)，定期展開(kāi)學(xué)術(shù)交流會(huì)，提升超站的觀測(cè)能力和研究水平。同時(shí)，還將面向公眾開(kāi)放，與地方政府或社會(huì)團(tuán)體聯(lián)合共建科普基地，發(fā)揮科普服務(wù)作用。
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