12月5日，在2023世界5G大會(huì)—5G與綠色環(huán)保論壇上，中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程研究院院長(zhǎng)、環(huán)境前沿技術(shù)北京實(shí)驗(yàn)室主任郝吉明提出了關(guān)于科技支撐環(huán)境污染控制與治理的觀點(diǎn)。
作為生態(tài)環(huán)保典型地區(qū)，京津冀及其周邊地區(qū)是一個(gè)人口密度大、能源消耗多、開發(fā)強(qiáng)度高的復(fù)雜系統(tǒng)，大氣污染治理難度極大。郝吉明總結(jié)，其主要面臨三大困難：一是PM2.5具有區(qū)域性、累計(jì)性和復(fù)合性特點(diǎn)，其成因與來源沒有形成科學(xué)系統(tǒng)全面認(rèn)知。二是污染減排和質(zhì)量快速改善需求之間差距大，經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展，同時(shí)空氣質(zhì)量目標(biāo)不斷提升。三是科技創(chuàng)新與應(yīng)用主體存在壁壘，科技成果難以快速落地。
郝吉明稱，大氣重污染成因與治理方面的研究，重點(diǎn)是摸清排放清單和空氣質(zhì)量模型的發(fā)展與結(jié)合。在排放清單方面，我國(guó)污染源的變化日新月異，傳統(tǒng)的排放清單數(shù)據(jù)主要通過統(tǒng)計(jì)渠道獲取，時(shí)間上通常滯后1年到2年，難以適應(yīng)重污染天氣應(yīng)對(duì)的動(dòng)態(tài)化需求。在空氣質(zhì)量模型方面，也面臨著化學(xué)組分模擬不確定性、網(wǎng)格化誤差、物理過程參數(shù)誤差、排放源及下墊面更新不及時(shí)問題。
大數(shù)據(jù)探析大氣重污染成因，解決治理難題
在數(shù)據(jù)大爆炸的新時(shí)代，環(huán)境大數(shù)據(jù)融合技術(shù)提供了解決上述問題的新機(jī)遇。郝吉明表示，通過多年的攻關(guān)研究，大數(shù)據(jù)應(yīng)用取得了多方面的成果。
一是采集大氣環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)，建立了數(shù)據(jù)綜合管理平臺(tái)。平臺(tái)中采集了7.5億條結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)，66萬條非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，總量達(dá)到4.3TB，通過平臺(tái)形成了多元觀測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一質(zhì)控體系，不僅保證了數(shù)據(jù)質(zhì)量，而且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)開放共享。
二是構(gòu)建了科學(xué)的閉合研究體系，以大氣重污染發(fā)生演變消散過程中的核心科學(xué)問題為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)了大氣污染與邊界層的氣象綜合觀測(cè)、試驗(yàn)分析和數(shù)據(jù)模擬相結(jié)合的閉合研究技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)污染排放化學(xué)機(jī)制、氣象過程、傳輸規(guī)律的相互客觀驗(yàn)證。
三是建立了從常規(guī)地面觀測(cè)到天地空相互印證的立體觀測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)融合，通過地面站點(diǎn)觀測(cè)和高空垂直探測(cè)，驗(yàn)證了京津冀及周邊地區(qū)地面與衛(wèi)星反演的臭氧濃度時(shí)空分布的一致性。
四是構(gòu)建了高時(shí)空分辨率排放清單，全面掌握了主要污染物的空間布局、時(shí)間變化等情況。同時(shí)在傳統(tǒng)排放清單的基礎(chǔ)上，通過融合宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，生活大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)以及污染源在線監(jiān)測(cè)等環(huán)境管理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了排放清單的動(dòng)態(tài)化更新。
五是建立了排放空氣質(zhì)量快速響應(yīng)關(guān)系，提出了區(qū)域環(huán)境容量的算法，建立了污染排放與空氣質(zhì)量的快速響應(yīng)模型，開發(fā)了區(qū)域空氣質(zhì)量雙向調(diào)控與綜合科學(xué)決策技術(shù)的支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了減排措施成本效益動(dòng)態(tài)評(píng)估的優(yōu)化。
六是通過大數(shù)據(jù)融合同化，提升了空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)模式預(yù)報(bào)性能；通過時(shí)間同化地面、探空以及雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立了時(shí)空精細(xì)化的數(shù)值模型，實(shí)現(xiàn)空間精度2公里的逐小時(shí)滾動(dòng)預(yù)報(bào)，精細(xì)研判污染過程演變，精準(zhǔn)預(yù)報(bào)PM2.5濃度。
七是弄清區(qū)域秋冬季大氣重污染成因與來源。2+26個(gè)城市超出常年環(huán)境容量50%以上污染物排放是重污染頻發(fā)的根本原因；氣候變暖背景下，氣象條件更趨不利是重污染形成的重要誘因；高濃度氮氧化物和VOCs造成的大氣強(qiáng)氧化性是二次PM2.5快速增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。
大數(shù)據(jù)應(yīng)用于大氣污染防治可見成效，未來潛力無窮
以北京冬奧會(huì)空氣質(zhì)量為例，大數(shù)據(jù)在區(qū)域空氣質(zhì)量聯(lián)防聯(lián)控當(dāng)中的應(yīng)用十分亮眼。在冬奧會(huì)空氣質(zhì)量聯(lián)防聯(lián)控保障方案設(shè)計(jì)階段，融合大氣環(huán)境觀測(cè)、污染排放清單、數(shù)據(jù)模式模擬等手段，可綜合評(píng)估區(qū)域傳輸對(duì)受體城市PM2.5污染影響，劃分聯(lián)防聯(lián)控區(qū)域范圍各城市管控登記。
在空氣檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，融合了國(guó)控區(qū)縣—鄉(xiāng)—鎮(zhèn)三級(jí)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，形成高密度、高性能地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并建立了上下三級(jí)聯(lián)動(dòng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量審核和數(shù)據(jù)質(zhì)控保障工作體系，確保數(shù)據(jù)全面、真實(shí)和有效。在污染源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，接入1.1萬家工業(yè)企業(yè)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，7.5萬家重點(diǎn)企業(yè)工業(yè)用電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和67個(gè)交通流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)污染源變化進(jìn)行近實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和分析。
運(yùn)用上述手段，可對(duì)聯(lián)防聯(lián)控期間采取的各項(xiàng)減排措施成效進(jìn)行量化評(píng)估，聯(lián)防聯(lián)控期間重點(diǎn)工業(yè)污染源減排下降了30%，重點(diǎn)柴油車貨車污染排放下降了35%左右。在大數(shù)據(jù)的強(qiáng)力支撐之下，北京冬奧會(huì)賽事期間，北京市PM2.5日均濃度為5微克/立方米到56微克/立方米，開閉幕式當(dāng)天PM2.5濃度分別為5微克/立方米和9微克/立方米。
郝吉明表示，我國(guó)大氣污染防治道阻且長(zhǎng)，需要針對(duì)PM2.5和臭氧污染共同發(fā)力。在大氣污染與氣候變化協(xié)同治理方面，氣候變化和空氣污染相互影響，高濕干旱不利氣象條件更加頻率出現(xiàn)，對(duì)基于健康效應(yīng)的大氣污染防治提出了新的挑戰(zhàn)。大氣污染可通過影響輻射收支影響氣候，同時(shí)氣象變化能夠?qū)鉁卮髿猸h(huán)流等產(chǎn)生影響，放大空氣污染對(duì)人體健康、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)的影響。
因此，郝吉明建議，應(yīng)進(jìn)一步挖掘環(huán)境大數(shù)據(jù)在空氣質(zhì)量趨勢(shì)研判和污染源監(jiān)管中的應(yīng)用潛力。例如，時(shí)間序列分解和時(shí)間序列模型在空氣質(zhì)量趨勢(shì)研判中的應(yīng)用，機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能手段在空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和污染源排放短臨預(yù)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用，統(tǒng)計(jì)推斷等技術(shù)在污染源排放遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)管等領(lǐng)域的應(yīng)用等，都有巨大的發(fā)展空間。（記者楊沛）
