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构建天空地海一体化监测体系 加速推进机动车减污降碳

  机动车环境保护与监管是我国实现“双碳”目标的重要一环,多年来,我国交通运输领域始终致力于加强机动车污染物排放监管。那么这项工作进展如何?还存在哪一些问题?又将如何继续推进相关工作?7月11~12日,由中国汽车工程学会汽车环境保护技术分会举办的第10届机动车环境保护与监控技术国际研讨会在武汉召开,着重探讨了有关问题。若干年前,钢铁厂、发电厂、化工厂等污染物排放是大气污染的重要来源,如今,移动源已成为城市空气污染物大多数来自,并且占比不断的提高。这从生态环境部机动车排污监控中心副主任黄志辉分享的数据中可以明显看出:2013年,北京市移动源污染物排放占比为31%,2017年升至45%,2021年为46%。据黄志辉介绍,移动源排放物(NOᵪ和VOCₛ)对O₃污染贡献一天比一天突出。2017年污染物普查根据结果得出,移动源排放物NOᵪ和VOCₛ占比分别达到60%和24%,2022年统计分别为59%和34%。2022年,汽油车CO、HC、NOᵪ排放量分别为567万吨、134万吨、29万吨,柴油车排放量分别为119万吨、18万吨、513万吨。“监控及治理移动源的污染物排放是今后工作的重点。”黄志辉表示。谈及当前机动车污染物治理存在的主体问题,他说,缺少与经济社会持续健康发展和环境保护相适应的运输结构排在第一位。具体体现在:运输行业碳达峰时间较晚,大宗物料运输2030年才能达峰;4.5吨卡车运输没有被统计,某些特定的程度上低估了公路货运量;大宗货物公路运输量和比例比较高,公转铁中专用线推动困难,微循环畅通难度大;货运价格倒挂问题尚未完全解决;铁路和公路运输市场化差距较大,尤其是运输效率和时效性存在比较大差距;新能源货运进展缓慢,新能源乘用车产销增长很快,但新能源载货车的增长速度很慢。“中重型货车在汽车保有量中仅占3%,却排放了汽车排放总量80%的NOₛ。”黄志辉说。谈及监管能力时,黄志辉也着重谈了现存的问题。他指出,与固定污染源相比,当前移动源监测-监管执法体系岗未完全建立;专职队伍不断减少,执法主体不明,执法能力存在很大的差距;在应对排放控制技术发展方面,监管执法技术支撑能力不够。“有些地方解散了防治移动源污染执法部门,将其并入了环保执法队。”黄志辉说。除了行业面临的总体问题外,近年来,机动车污染防治还出现了一些违反相关规定的行为,进一步阻碍了机动车污染物的排放治理。据介绍,由于贵金属价格不断上涨,出现部分司机私自拆卸或不法分子偷窃重型燃气车辆后处理系统,并出售给回收人员的现象,此类现象在山西、陕西等汾渭平原及周边地区愈发严重。为了尽最大可能避免因后处理器缺失导致车辆OBD(车载诊断系统)报警、限扭,市场上很多后处理器收购公司或个人提供专业的数据刷写服务。各大购物网站及某短视频平台也明目张胆地销售各类屏蔽OBD信号的装置和零件。黄志辉说:“柴油货车通过物理外挂设备和刷写电子控制单元(ECU)的手段,破坏OBD,导致后处理系统异常工作,使得污染物排放增加17倍以上。”为加快建设现代化生态环境监视测定体系,相关机构正在积极健全天空地海一体化监测网络。“天空地海一体化监测网络能轻松实现监测先行、监测灵敏、监测准确,保障监测数据‘真、准、全、快、新’,推动生态环境监视测定体系与监测能力现代化。”中科院安徽光学精密机械研究所所长刘文清说。据介绍,我国已建立卫星遥感监测网络,实现了大气污染监测、温室气体监测、水体环境监视测定、土壤环境监视测定、工业园区监测、固态废料监测、移动污染监测。记者发现,多颗卫星组成的监测网络分辨能力较强,VOCₛ的时间分辨率是1小时,O₃、NO、NO₂、SO₂的时间分辨率均为1分钟,NH₃的时间分辨率是1秒钟。其他污染物的时间分辨率均在10分钟以内。“我们突破了高端环境监视测定关键技术与仪器装备的研制与生产,对大多数污染物都能做到精准和实时监测。”刘文清说。在刘文清列的一份检测清单中,记者发现,行业普遍关心的碳物质均名列其中,除此以外还有平时很少关注到的氯气、苯乙烯等,总共44个污染物都在监测范围以内。刘文清表示,我国遥感监测技术已取得较大进步,从公里级到百米级,如今已实现米级遥感监测。他举例称,2023年夏季,广州市HCHO高值区集中在中部,白云区北部浓度最高,通过进一步搜索,发现工业区的五金包装厂浓度最高。“后续还可通过卫星网络加上无人机进行监测,实现进一步精确监控。”刘文清说。为了完善监测网络,除了卫星监测外,同样需要多种地面检验测试仪器,这是丰富机动车检验测试手段的重要一环。刘文清表示,如今机动车尾气检测设备越来越先进,为后续机动车环境治理提供了重要保障。路检是防治机动车污染物排放超标的一项重要方式,如果路检时间太长,易引起道路交互与通行拥堵,影响通行,这要求检测设备能快速准确拿出分析结果。针对路检特点,刘文清说,他们已研发出机动车排放NOᵪ与NH₃浓度快速检测仪,这套仪器利用“紧凑型保真预处理-分段温压控制-分频调制光谱高灵敏检验测试方案”,能轻松实现机动车尾气多组分特征光谱的快速解析。针对机动车尾气冒黑烟现象,刘文清团队研制出手持机动车林格曼尾气黑度计。“这种设备利用了可见光、红外相机固像采集与固像处理单元一体化的处理方法,可以有效分割出烟羽图像,降低尾气分割噪声,实现林格曼黑度有效分级(0~5级),识别精度≤0.25级,响应时间≤3秒。”针对目前尾气识别算法精度差、识别率低等问题,刘文清称,已经对现行基线模型YOLO៴₅ₛ进行了改进,建立了新的高精度尾气识别算法,改进后的算法精度提高4.2%。针对光线不足、阴影和深色背景等干扰下出现漏检和错检的问题,则引入了尾气的红外图像检测的新方法,准确率提高到89%。“基于红外图像识别,经过点特征匹配,得到的尾气检测区域更完整,同时避免了误判,提高了环境适应性。”刘文清说。在会议现场,多地环保监测人员和记者说,检测设备和技术越来越先进,能够尽可能的防止检测中出现的扯皮现象,给检测执法提供了极大的便利。事实也是如此,合肥经开区、蜀山区、长丰县环保执法部门通告利用最新的仪器设施,开展了5次共计60辆疑似黑烟车道边抽检,快速检测出3辆不合格车辆。刘文清强调,在减污降碳目标下,监测技术升级的需求越来越迫切。在卫星遥感方面,要发展国产高轨静止卫星载荷与算法;在空量监测方面,要发展无人机遥感监测技术;在地面监测方面,要实现更高精度的浓度量化,具备更强的检验测试能力以及更精细化的传输/扩散评估能力。“AI时代,要利用好计算智能、认知智能、感知智能,构建多维度、多技术、多要素的大环境智慧探测系统。”刘文清说。