劉文清院士：未來10年，需要更多的環境監測高端裝備和服務

　　“生態環境監測技術裝備，是信息時代環境科技發展的源頭，是生態環境科學的‘先行官’，也是我國綠色低碳發展的‘倍增器’。建設綠色智慧的數字生態文明，離不開先進的環境探測技術和儀器。”中國工程院院士、中國科學院安徽光學精密機械研究所學術所長劉文清表示。

劉文清院士

　　在不久前召開的“2023全國揮發性有機物（VOCs）污染防治科技大會暨全國揮發性有機物污染防治技術裝備博覽會，2023全國惡臭污染物測試、環境監測與控制技術裝備展覽會”上，劉文清作為我國環境光學監測領域的領軍人物，現場分享了環境光學監測技術的進展及應用。

　　大氣污染氣體與溫室氣體同根同源，但監測儀器要求差異明顯

　　空氣中的各種成分，包括污染物在內，都有其特征吸收光譜。通過設備對污染物進行立體垂直探測，可以精準探測光路上不同高度的污染物成分和含量，這也是光學能為環境監測提供支撐的原因所在。

　　劉文清表示，大氣污染氣體與溫室氣體是同根同源的，溫室氣體減排和大氣污染治理措施具有顯著的協同性。但是二者的監測要求存在較大差異，對所涉及的監測儀器與技術研發提出了更高要求。

　　世界氣象組織（WMO）發布的《2022年全球溫室氣體公報》顯示，2022年全球大氣主要溫室氣體濃度繼續突破有儀器觀測以來的歷史紀錄，二氧化碳、甲烷和氧化亞氮的濃度分別達到417.9±0.2 ppm、1923±2 ppb、335.8±0.1 ppb，相比2021年，2022年大氣二氧化碳濃度增幅約2.2 ppm。

　　劉文清以CO2舉例，由于目前大氣CO2濃度大約為400ppm左右，其年均變化為2ppm左右，最小月變化為0.08ppm，相當于測量高背景值下的微小變化，如果想要準確測出CO2的月均變化，意味著儀器的探測分辨率即靈敏度需要小于0.08ppm，否則測量結果就會失效。

　　“污染氣體和溫室氣體的光譜探測分辨率的要求也不一樣，溫室氣體要求相對更高。例如針對污染氣體NO2，儀器分辨率需要小于0.5nm。而針對溫室氣體CO2的探測分辨率需要小于 0.25nm。”他表示。

　　“自上而下”核算碳排放、碳匯，校準“自下而上”的排放清單

　　劉文清介紹了環境光學立體監測技術在大氣污染、溫室氣體、土壤環境、水體環境、衛星遙感等多領域的監測應用。

　　在溫室氣體監測方面，他指出，為實現“雙碳”目標，面向統籌支撐國際履約、應對氣候變化、引領全球氣候治理、落實減污降碳工作需要，急需補齊溫室氣體監測能力短板。其中，包括溫室氣體地面大氣及生態碳匯監測、地基及天基遙感監測能力，并加快建立園區、城市、區域、全球不同層面、不同尺度的碳監測技術體系。

　　他表示，基于天、空、地一體化溫室氣體監測能力，結合碳排放清單及碳同化反演系統，可以實現以“自上而下”的方式核算城市及區域碳排放和自然碳匯，校準“自下而上”的碳排放清單，評估碳達峰、碳中和進程。

　　目前，仍沒有一種單一技術能滿足溫室氣體監測的多種要求，不同的監測平臺有著各自的優缺點。

　　劉文清介紹，綜合外場觀測可以認識復雜的大氣污染過程和進行綜合區域研究；污染源排放監測可以獲取區域和行業排放成分特征；長期監測站可識別污染的來源歸因和污染趨勢變化；衛星遙感可以獲取污染長距離傳輸、源排放和區域輸送狀態；模型模擬對比可以認識復雜的物理與化學過程與氣象場的作用，以及其對空氣質量、全球氣候變化的影響。

　　他建議構建多平臺智慧大氣環境監測系統，支撐大氣污染氣體和溫室氣體的來源識別與定量分析，為我國綠色低碳發展提供關鍵支撐。

　　強化市場、技術、政策融合協同，推進環境產業核心技術發展

　　劉文清認為，“十四五”期間，環境監測呈現出更多、更全、更精準、規范化、智慧化、一體化的新需求。“我國的環境監測已經走過引進、消化、吸收，步入了再創新階段。隨著環境監管要求的提升，中國的環境監測技術在遠程化、智能化、支撐科學決策和精準監管等方面取得很大提升，可以較好地支撐以空氣、水質和污染源監測為主體的國家環境監測網絡。”

　　他坦言，當前，我國環境監測產品同質化明顯，關鍵材料、核心部件、嵌入式計算機、操作系統等雖取得重要進展，但仍有部分核心部件以及高端儀器依賴進口。目前，外資企業重點占據分析儀器即關鍵部件領域，附加值高；國內企業的重點在儀器系統即運維和檢測服務領域，附加值低。

　　“未來10年，我們仍然需要更多的高端裝備和高端服務。”劉文清表示，環境技術企業要打通產業與創新的融通路徑，企業成為產業技術創新主體是必由之路，同時，產業需求與技術創新的融通仍任重道遠。

　　“更多發揮企業、科研機構及高校在前沿突破和新興產業培育方面的作用，抓住產業發展先機。技術、市場、政策需要不斷融合、協同發力。三者的‘交集’越大，科學技術的作用越顯著。”劉文清建議。