一座大氣監(jiān)測超級站,如何“數(shù)”立標桿?
【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)測超級站(簡稱烏鎮(zhèn)超級站)的鮮明標識。
在江南古典韻味與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)風范深入融合的烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)國際會展中心,記者見到了烏鎮(zhèn)超級站的真容。

圖為浙江省烏鎮(zhèn)大氣監(jiān)測超級站所在的烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)國際會展中心6號館。
大氣污染成因一站式數(shù)智化診斷
“大氣監(jiān)測不能只關(guān)注污染物濃度,當PM2.5呈現(xiàn)高值時,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)測站點能實現(xiàn)污染物濃度監(jiān)測,卻難以進一步分析。”浙江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心負責人田旭東介紹道。
大氣監(jiān)測超級站應(yīng)運而生。其中,“超級”二字體現(xiàn)在監(jiān)測儀器設(shè)備先進性、多元化,更具綜合性,可以為科學(xué)問診污染成因、實現(xiàn)城市環(huán)境空氣質(zhì)量精細化預(yù)報提供技術(shù)支撐。
在我國大氣污染防治的歷程中,大氣監(jiān)測超級站的運用并非新鮮事物。
但烏鎮(zhèn)超級站坐落于世界互聯(lián)網(wǎng)大會的永久會址,在世界互聯(lián)網(wǎng)大會烏鎮(zhèn)峰會“強力磁場”的作用下,烏鎮(zhèn)超級站也乘“數(shù)”而上,自站點建設(shè)至2023年11月啟動以來,浙江省、嘉興市、桐鄉(xiāng)市就以打造數(shù)智型核心超級站為目標,為其他大氣監(jiān)測超級站的建設(shè)“數(shù)”立了智慧標桿。
“在全國范圍內(nèi),烏鎮(zhèn)超級站的監(jiān)測儀器幾乎是最先進的。站點共配備儀器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、高時間分辨率顆粒物化學(xué)物理特性的耦合監(jiān)測、高時間分辨率VOCs溯源、顆粒物和臭氧傳輸、溫室氣體監(jiān)測及相應(yīng)的質(zhì)控設(shè)備。”田旭東向記者介紹烏鎮(zhèn)超級站的先進性,“這里的監(jiān)測因子也是最全的,可以監(jiān)測500余種大氣環(huán)境因子。而且設(shè)備以自動化為主,通過這些設(shè)備,加強了對大氣復(fù)合污染過程、關(guān)鍵因子識別、組分分析、溯源追蹤和形成機制等研究型監(jiān)測能力。”
“正是這些技術(shù)優(yōu)勢,讓烏鎮(zhèn)超級站可以綜合利用多參數(shù)、高精度、立體化的監(jiān)測儀器,協(xié)同分析,及時發(fā)現(xiàn)問題,對污染物精準溯源,揪出污染‘元兇’。”田旭東說。

作為全國面積最大的超級站,烏鎮(zhèn)超級站的總面積達到了1057平方米,卻并不依賴許多管理人員進行維護工作。
進入超級站,一塊屏幕上展示了監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài),顯示儀器狀態(tài)、環(huán)境溫度以及實時數(shù)據(jù)。這是烏鎮(zhèn)超級站的智慧站房管理系統(tǒng),讓這座面積達1057平方米的全國最大超級站可以實現(xiàn)最大程度的自動化管理。
管理系統(tǒng)可以自動獲取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù),實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)全過程采集、全周期監(jiān)控,站房也可以自行識別并調(diào)節(jié)溫度等環(huán)境狀態(tài),確保各設(shè)施穩(wěn)定運行。
為了使數(shù)據(jù)精準有效,往往監(jiān)測數(shù)據(jù)還需要歷經(jīng)多道質(zhì)控程序。在烏鎮(zhèn)超級站,首個數(shù)據(jù)“審核官”的身份也很特殊——AI算法。
“AI會先將一些異常的高值低值(如儀器質(zhì)控、異常低值)進行判定、初篩,實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動質(zhì)控。數(shù)據(jù)異常時,將會推送給線下運維保障工作人員進行處理,實現(xiàn)智能雙向?qū)徍,探索從人工審核走向智慧審核?rdquo;田旭東說道。
激活全省大氣監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),支撐長三角大氣污染聯(lián)防聯(lián)控
獨木難支,合抱成林。
一個大氣監(jiān)測超級站難以監(jiān)測和解決區(qū)域內(nèi)空氣污染的所有機理研究問題。只有形成“一張網(wǎng)”,與其他點位互為驗證,才能更好發(fā)揮作用。
目前,浙江省建成集地面監(jiān)測、走航巡測、雷達探測和空間遙感等技術(shù)為一體的大氣復(fù)合污染立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),各類環(huán)境空氣自動監(jiān)測站點達1800余個。
其中,包含以烏鎮(zhèn)超級、塘雅超級站、善西超級站為核心、51個各類功能性站位為主體的大氣復(fù)合污染科學(xué)觀測網(wǎng);由171個縣級以上城市環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站組成的城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng);由50個交通站、96個工業(yè)園區(qū)站和1200個鄉(xiāng)鎮(zhèn)站等構(gòu)成的大氣環(huán)境污染監(jiān)控評估網(wǎng)。

圖為浙江省大氣復(fù)合污染立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
“烏鎮(zhèn)超級站可以協(xié)同聯(lián)動浙江省大氣復(fù)合污染立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測站點,厘清大氣復(fù)合污染形成機制并溯源追蹤;同時,開展預(yù)測預(yù)報及防控對策成效評估,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。
對1800余站點監(jiān)測數(shù)據(jù)處理并非易事。而烏鎮(zhèn)超級站緊鄰烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)之光博覽中心,國家超算烏鎮(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”,通過數(shù)字化融合分析系統(tǒng),實現(xiàn)大氣環(huán)境質(zhì)量“監(jiān)測、預(yù)報、溯源、排查、執(zhí)法、閉環(huán)、評估”全流程數(shù)字保障。
“烏鎮(zhèn)超級站全面科學(xué)支撐了我省大氣污染防治精準施策和應(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)測數(shù)據(jù)以來同期最好。”田旭東說。
烏鎮(zhèn)超級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,可以為長三角的空氣質(zhì)量監(jiān)測提供樣本。
“烏鎮(zhèn)超級站帶動了浙江省、長三角地區(qū)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測綜合能力的整體躍升。今年以來,長三角協(xié)作辦3次發(fā)送污染天氣聯(lián)合應(yīng)對的工作提示。在生態(tài)環(huán)境部指導(dǎo)下,浙江省聯(lián)合長三角。ㄊ校诖髿馕廴局卫、監(jiān)測預(yù)報、污染天氣應(yīng)對等方面協(xié)同發(fā)力,共同改善區(qū)域空氣質(zhì)量,烏鎮(zhèn)超級站在其中也發(fā)揮了重要作用。”田旭東說。

圖為烏鎮(zhèn)超級站一層的會議室,當重大活動環(huán)境保障及污染應(yīng)急處置時,十幾名來自各地的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測人員每天將在此開會,進行研判分析。
業(yè)務(wù)監(jiān)測和科學(xué)觀測并重
烏鎮(zhèn)超級站的啟用不僅為治氣精準施策提供了重要參考,也為促進生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域科學(xué)研究、人才培養(yǎng)提供了全新平臺。
“氣象因素到底對污染有多大的影響?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)測中心博士后巫陽的研究方向之一。
“我們可以通過烏鎮(zhèn)超站‘天地空’一體化的監(jiān)測數(shù)據(jù),結(jié)合模式模擬技術(shù),量化氣象條件對大氣污染過程的貢獻率;在此基礎(chǔ)上,將歷史時期的污染過程與天氣型進行匹配,形成歷史案例庫,支撐大氣污染過程精細化預(yù)報預(yù)警。”巫陽介紹。
監(jiān)測要素多、技術(shù)先進、功能齊全、覆蓋面廣的多重優(yōu)勢,讓烏鎮(zhèn)超級站成為很多大氣監(jiān)測工作者的向往之地。
這些優(yōu)勢也讓巫陽信心倍增。“烏鎮(zhèn)超級站有這么先進的儀器,無論是對于業(yè)務(wù)工作還是科學(xué)研究,增強了我們的信心,支撐我們生態(tài)環(huán)境監(jiān)測人員攻堅克難、勇攀高峰。”巫陽說。
眼下,烏鎮(zhèn)超級站的科研成果亮點紛呈。已在研科技部國家重點研發(fā)計劃1項,國家自然科學(xué)基金1項。依托超站監(jiān)測數(shù)據(jù),已產(chǎn)生相關(guān)國內(nèi)領(lǐng)先科研成果,包括對氣溶膠生成機制研究、識別能見度的關(guān)鍵驅(qū)動因素、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)超級站內(nèi)的監(jiān)測儀器。
據(jù)了解,烏鎮(zhèn)超級站今后還將加強與高校及科研院所的合作,聯(lián)合開展大氣觀測試驗,定期展開學(xué)術(shù)交流會,提升超站的觀測能力和研究水平。同時,還將面向公眾開放,與地方政府或社會團體聯(lián)合共建科普基地,發(fā)揮科普服務(wù)作用。

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