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編者按

中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2018年科學(xué)技術(shù)年會(huì)8月3日~5日在安徽省合肥市召開。年會(huì)以“助推綠色發(fā)展，建設(shè)美麗中國”為主題，通過交流學(xué)術(shù)進(jìn)展，探討科技創(chuàng)新，展示綠色技術(shù)，共商科技合作，推動(dòng)生態(tài)文明和美麗中國建設(shè)。會(huì)上，多位中國工程院、中國科學(xué)院院士就生態(tài)環(huán)?？萍紕?chuàng)新建言獻(xiàn)策。本報(bào)今日刊登部分觀點(diǎn)，以饗讀者。

中國工程院院士劉文清提出——

推進(jìn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測立體化

環(huán)境監(jiān)測技術(shù)為生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作提供了不可或缺的工具，所有的環(huán)境管理都是建立在準(zhǔn)確的測量基礎(chǔ)之上，所以大氣環(huán)境監(jiān)測技術(shù)是認(rèn)識(shí)、理解和最終解決大氣環(huán)境污染問題的一個(gè)關(guān)鍵。

中國工程院院士、中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所首席科學(xué)家劉文清指出，大氣環(huán)境實(shí)際上是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，所有的污染都是發(fā)生在整個(gè)空間，而我們現(xiàn)在的監(jiān)測都是在近地面，所以就會(huì)有一些問題。想要描述這些污染的過程，擁有預(yù)測這些污染的能力，需要的是一套完整的大氣環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，不僅僅包括技術(shù)、設(shè)備，還包括模型和一系列的相關(guān)研究，比如國外研究大氣環(huán)境演變過程的一個(gè)重要手段就是大型環(huán)境模擬艙，可以把所有的設(shè)備都放在這個(gè)空間艙里。

劉文清認(rèn)為，我國在空氣質(zhì)量、水質(zhì)、土壤環(huán)境監(jiān)測方面取得了階段性的成果，但是自動(dòng)化監(jiān)測、系統(tǒng)監(jiān)測的項(xiàng)目還是有限，在應(yīng)急方面也存在不足，儀器的互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)包括數(shù)據(jù)分析的水平都不是很高。

從國家發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的戰(zhàn)略布局考慮，必須提高生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的立體化、自動(dòng)化和智能化水平，通過大眾手段的綜合觀測來認(rèn)識(shí)復(fù)雜的大氣過程，通過模型模擬的對(duì)比認(rèn)識(shí)大氣中污染物排放及復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，包括對(duì)空氣質(zhì)量、全球氣候的影響。因此，多平臺(tái)監(jiān)測技術(shù)一體化的實(shí)現(xiàn)，將為我國快速治理大氣復(fù)合污染提供一些關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。

今年5月9日，我國順利發(fā)射了高分五號(hào)衛(wèi)星。劉文清介紹，高分五號(hào)衛(wèi)星的一個(gè)主要任務(wù)就是對(duì)二氧化碳、甲烷、臭氧、二氧化氮、二氧化硫這些大氣成分和大氣氣溶膠特性進(jìn)行監(jiān)測，滿足大氣環(huán)境監(jiān)測和氣候變化監(jiān)測的需求。高分五號(hào)衛(wèi)星是國際上首顆對(duì)大氣和陸地高光譜衛(wèi)星，是國內(nèi)光譜分辨率最高的衛(wèi)星，也是國內(nèi)定量化要求最高的衛(wèi)星，在衛(wèi)星上裝載有太陽漫反射板等定標(biāo)器，實(shí)現(xiàn)光譜定標(biāo)精度。高分五號(hào)衛(wèi)星也是探測手段最多的光學(xué)遙感衛(wèi)星。

在大氣光譜測量方面，可以在測量的大氣光譜中分析出各種大氣成分和大氣污染物。臭氧的全球分布圖和二氧化氮的首圖，填補(bǔ)了國內(nèi)衛(wèi)星監(jiān)測在大氣污染全球區(qū)域分布的空白。通過高分五號(hào)衛(wèi)星，就可以觀測大氣污染的過程，比如5月31日~6月1日，河南南部擴(kuò)散條件較差，二氧化氮開始聚集，6月2日~6日，在偏南風(fēng)的作用下向北傳輸影響北京和天津，6月7日才在偏北風(fēng)的作用下開始慢慢消散。因此，要想一個(gè)地方的污染不會(huì)成為霾，必須要繼續(xù)降低各類污染物濃度。

劉文清表示，目前的重點(diǎn)發(fā)展方向是繼續(xù)用監(jiān)測數(shù)據(jù)來說明問題，繼續(xù)攻關(guān)那些還沒有掌握的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)，對(duì)影響生態(tài)環(huán)境改善、危害人體健康，進(jìn)而影響國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施的領(lǐng)域，繼續(xù)推進(jìn)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)和系統(tǒng)的研發(fā)，比如跨國界污染糾紛方面的技術(shù)和系統(tǒng)的研發(fā)。同時(shí)，推進(jìn)基于地基包括點(diǎn)源、面源、移動(dòng)源、無組織源，包括機(jī)載、球載和星載平臺(tái)的新型環(huán)境監(jiān)測技術(shù)與系統(tǒng)研發(fā)。只有技術(shù)獨(dú)立，才能經(jīng)濟(jì)獨(dú)立，才能有政策獨(dú)立。要不斷追求更高精度、更多成分、更大范圍、更加實(shí)用，小型化、輕型化會(huì)成為主流。

劉文清說，在推動(dòng)環(huán)境監(jiān)測和“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧環(huán)保/智慧環(huán)境方面，實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的FTIR設(shè)備只有800克，它可以測整個(gè)紅外光譜波段，可以放在小型無人機(jī)和車上對(duì)一些危險(xiǎn)品進(jìn)行監(jiān)測。另外還做了一些機(jī)載方面的飛行試驗(yàn)。計(jì)劃發(fā)展VOCs雷達(dá)。揮發(fā)性有機(jī)物是我國下一步控制的瓶頸，除了對(duì)人體有毒有害之外，可能是臭氧、細(xì)顆粒物的一個(gè)重要的組分，但是現(xiàn)在沒有很好的測量手段。所以要用一種寬帶的激光光源，這樣在各個(gè)不同的波段，這些揮發(fā)性有機(jī)物都有吸收譜，可以做一個(gè)揮發(fā)性有機(jī)物的時(shí)空分布。這是當(dāng)前設(shè)計(jì)的發(fā)展路線圖，希望在2030年的時(shí)候，不管是區(qū)域機(jī)載的和星載的都可以進(jìn)行常規(guī)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

中國工程院院士張偲提出——

生態(tài)恢復(fù)促進(jìn)生物多樣性保護(hù)

我國是生物多樣性最豐富的國家之一，物種在世界排名第三，但在生物多樣性的研究方面基礎(chǔ)還比較薄弱，特別是在海洋生物多樣性方面基礎(chǔ)是比較薄弱的。

在海洋生態(tài)恢復(fù)方面，我國現(xiàn)在有哪些研究？進(jìn)展如何？中國工程院院士、中國科學(xué)院南海海洋研究所所長張偲表示，過去5年，我國開展了南海島礁建設(shè)，2013~2015年完成了基本的準(zhǔn)備工作，2015~2017年完成了主要的設(shè)施建設(shè)。按照《聯(lián)合國海洋法公約》的思路，要做到適宜居住、適宜生產(chǎn)、天然發(fā)育，就要思考如何實(shí)現(xiàn)南海島礁的可持續(xù)發(fā)展，要認(rèn)識(shí)島礁自然演替的機(jī)制和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的機(jī)制。

張偲團(tuán)隊(duì)的研究方案就是實(shí)施生態(tài)恢復(fù)工程。生態(tài)恢復(fù)以后，可以優(yōu)化生物的棲息地，進(jìn)而促進(jìn)生物多樣性的保護(hù)。而生物多樣性水平提升后，可以讓生物群落結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步優(yōu)化，更好地促進(jìn)生態(tài)的恢復(fù)，形成良性循環(huán)。

張偲介紹，2015年以后，中科院開始從事南海島礁自然屬性的穩(wěn)態(tài)與安全工作，包括島礁地下生態(tài)淡水涵養(yǎng)與地質(zhì)穩(wěn)態(tài)，島礁多格局海洋生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建與保護(hù)，觀測系統(tǒng)和島礁的可持續(xù)發(fā)展等。通過兩年的工作，取得了一些標(biāo)志性成果，南沙島礁整體保持穩(wěn)定。此外，還制定了綠化指南，建立綠色生態(tài)示范區(qū)，現(xiàn)在的南沙島礁是一片綠色。同時(shí)，開展了大規(guī)模珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)，實(shí)現(xiàn)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)人工修復(fù)技術(shù)集成，連續(xù)4年對(duì)40多個(gè)南海島礁進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查。嘗試淡水涵養(yǎng)新機(jī)制，證實(shí)島礁陸域地下水逐漸淡化的趨勢(shì)，準(zhǔn)確掌握地下水淡化進(jìn)程。針對(duì)南海高濕、高溫、高鹽、高輻射、高輻照，研發(fā)了重腐蝕防護(hù)技術(shù)，已經(jīng)取得了很好的效果。環(huán)保、新能源等技術(shù)持續(xù)上島應(yīng)用，完成可移動(dòng)能源制淡平臺(tái)“先導(dǎo)一號(hào)”，與三沙電網(wǎng)對(duì)接海事供電。

那么，生態(tài)恢復(fù)后，對(duì)海洋生物多樣性保護(hù)起到了哪些作用？張偲表示，生態(tài)恢復(fù)促進(jìn)了生物多樣性的保護(hù)。對(duì)南海的生物多樣性進(jìn)行了研究，對(duì)南沙島礁、呂宋海峽控制斷面等進(jìn)行了重點(diǎn)觀測，對(duì)南海的動(dòng)力環(huán)境特征也進(jìn)行了相關(guān)研究，揭示了南海的生物多樣性以及季風(fēng)強(qiáng)迫、地形約束對(duì)生物多樣性的影響。

在細(xì)菌方面，收集了很多的樣品，也揭示了它的基本特征。從南海和印度洋沉積物中做了鑒定，找到了一些特殊類群，比如南沙鏈霉菌，有很好的環(huán)境適應(yīng)性，跟環(huán)境關(guān)聯(lián)性很高。在真菌物種方面做了大量的采集，收集了分離真菌1800多株，檢定了其中762株，分別屬于138個(gè)不同種屬，其中青梅屬和曲霉屬是優(yōu)勢(shì)種群。

張偲和他的團(tuán)隊(duì)揭示了島礁海洋生態(tài)修復(fù)的過程。海洋微生物膜產(chǎn)生后誘導(dǎo)很多的動(dòng)物幼體和植物進(jìn)行附著，附著后不斷地進(jìn)行二次演體，這樣進(jìn)行生物膜的修復(fù)。生物膜要在基底礁石上形成生物膜微生物的社區(qū)，在微生物社區(qū)里形成初始生物群落。生物群落進(jìn)行多種分泌功能，分泌了大量的胞外基質(zhì)，這個(gè)物質(zhì)包括菌類、蛋白類，就能誘導(dǎo)大型生物、動(dòng)物的附著。所以，生物膜具有很積極的生態(tài)學(xué)的意義。

此外，還對(duì)珊瑚礁特色物種海龍科魚類的環(huán)境適應(yīng)進(jìn)化開展了研究。海龍?bào)w形很有特色，雄性具有育兒袋，具有特殊的繁育功能。對(duì)全球海馬的遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，太平洋和印度洋譜系有明顯的分化現(xiàn)象，同時(shí)海平面的升降、溫度的變化是全球海馬擴(kuò)散的重要驅(qū)動(dòng)因素，南海是主要的擴(kuò)散起源中心。海龍科魚類是魚類界中進(jìn)化速率最快的類群。這些工作表明，南沙島礁的海洋生態(tài)現(xiàn)在是非常合適海龍、海馬生長的，因?yàn)楹｝?、海馬對(duì)南沙島礁具有很好的適應(yīng)性。

張偲說，南海的生態(tài)恢復(fù)后引來了大量的生物，包括各種各樣的魚類和其他物種，現(xiàn)在南海島礁已經(jīng)變成了海洋生物的美好家園。

中國工程院院士吳豐昌提出——

加快建立國家環(huán)境基準(zhǔn)體系

加快建立國家環(huán)境基準(zhǔn)體系，是當(dāng)前我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)的主要工作之一。環(huán)境基準(zhǔn)是生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的尺子，是環(huán)境中污染物等相對(duì)安全的閾值。大氣、水、土壤等生態(tài)環(huán)境是否安全，對(duì)健康是否有保障，如何評(píng)估環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等，都要依靠環(huán)境基準(zhǔn)評(píng)判，更重要的是要依據(jù)環(huán)境基準(zhǔn)制定相應(yīng)的污染控制方案，確定相應(yīng)的技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)越嚴(yán)，就需要越高、越綠色、越經(jīng)濟(jì)、越先進(jìn)的技術(shù)。

環(huán)境基準(zhǔn)和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)是否一樣？中國工程院院士、中國環(huán)境科學(xué)研究院副總工程師吳豐昌表示，環(huán)境基準(zhǔn)和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是有差別的。環(huán)境基準(zhǔn)是從科學(xué)研究層面上來說，要有大量的科學(xué)試驗(yàn)、科學(xué)數(shù)據(jù)和科學(xué)判斷，它是一個(gè)相對(duì)安全的閾值，為標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考依據(jù)。環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)是在基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同國家的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件制定的，是法律層面上允許的紅線，沒有基準(zhǔn)就沒有標(biāo)準(zhǔn)。此外，基準(zhǔn)不僅為標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，更重要的是還可以為環(huán)境質(zhì)量評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估甚至監(jiān)測指標(biāo)等提供重要依據(jù)。

環(huán)境基準(zhǔn)是國際生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的基石、尺度、目標(biāo)和方向，不僅在我國，在國際上對(duì)環(huán)境健康和環(huán)境保護(hù)支撐產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以及規(guī)范環(huán)境管理、推動(dòng)科技進(jìn)步都有十分重要的作用。

吳豐昌介紹，我國從2000年開始進(jìn)行環(huán)境基準(zhǔn)研究，基本上處于起步階段。在水環(huán)境基準(zhǔn)方面，主要包括保護(hù)水生生物、水生態(tài)系統(tǒng)的基準(zhǔn)，保護(hù)飲用水的基準(zhǔn)等。土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)主要是以重金屬為主，還有一些有機(jī)污染物尚沒有進(jìn)行基準(zhǔn)研究。目前，土壤基準(zhǔn)研究有兩個(gè)重點(diǎn)，即農(nóng)用地和建設(shè)用地，在管理上特別需要加強(qiáng)。我國大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本是參照歐美國家的標(biāo)準(zhǔn)，但在我國特定的區(qū)域，特別是現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)的復(fù)合污染或室內(nèi)空氣環(huán)境基準(zhǔn)研究還需要加強(qiáng)。

吳豐昌表示，我國現(xiàn)行環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是1700多個(gè)，數(shù)量相對(duì)較少，類型也比較單一，而且指標(biāo)基本上參照歐美發(fā)達(dá)國家。這些標(biāo)準(zhǔn)在我國環(huán)境管理初期發(fā)揮了重要作用，但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展到一定階段，就出現(xiàn)了一些問題。環(huán)境基準(zhǔn)研究逐漸成為國家生態(tài)環(huán)保事業(yè)不可或缺的重要組成部分，隨著我國環(huán)境治理和環(huán)境管理不斷制度化、科學(xué)化，環(huán)境基準(zhǔn)的作用將會(huì)越來越顯現(xiàn)。

針對(duì)我國水環(huán)境治理現(xiàn)狀，吳豐昌有一些自己的初步思考。他認(rèn)為，當(dāng)前水環(huán)境保護(hù)取得了顯著成效，但壓力依然很大。舉例來說，太湖是我國五大淡水湖泊之一，十年來太湖周圍地區(qū)人口增長了20%，GDP增長了160%。在這樣的高速發(fā)展情況下，流域的增量比較大，但水環(huán)境質(zhì)量卻有一定提升，特別是近十年總氮和總磷降低了50%左右，回到了20世紀(jì)90年代的水平。

他認(rèn)為，當(dāng)前，水環(huán)境治理有了新要求，需要新部署，治理思路就是節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力?？偟膩碚f，水環(huán)境治理需要從長計(jì)議，目前我國進(jìn)入到污染治理這個(gè)階段，實(shí)際上這和國際上一些發(fā)達(dá)國家的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)趨勢(shì)是一致的，即從污染治理到水質(zhì)改善，最后進(jìn)入生態(tài)文明。這是個(gè)簡單的爬坡階段。所以，要有信心，一張藍(lán)圖繪到底，持續(xù)加強(qiáng)理念、技術(shù)、管理創(chuàng)新。隨著改革管理力度加大，科技能力不斷增強(qiáng)，我國有更好的條件進(jìn)行統(tǒng)籌治理，不僅要強(qiáng)調(diào)水環(huán)境，還要強(qiáng)調(diào)水循環(huán)、水生態(tài)，要山水共治，不僅要注重地表水，還要注重地下水，綜合運(yùn)用行政、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、法律手段進(jìn)行系統(tǒng)推進(jìn)。要更加強(qiáng)調(diào)協(xié)同性和系統(tǒng)修復(fù)，建立水生態(tài)循環(huán)和良性風(fēng)險(xiǎn)防控體系，秉承科學(xué)治理的理念，繼續(xù)攻堅(jiān)克難，做好水環(huán)境管理保護(hù)的工作。

中國工程院院士任南琪提出——

海綿城市要有彈性和韌性

習(xí)近平總書記在2013年中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議中指出，要建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。目前，30個(gè)城市正在試點(diǎn)海綿城市建設(shè)，沒有進(jìn)入國家試點(diǎn)的很多城市也在開展工作。那么，海綿城市到底是什么，面臨的問題是什么？

對(duì)此，中國工程院院士、哈爾濱工業(yè)大學(xué)副校長任南琪認(rèn)為，一些城市在最初做海綿城市建設(shè)時(shí)進(jìn)入一個(gè)誤區(qū)，就是把海綿城市等同于LID（低影響開發(fā)）。盡管后來有意識(shí)地扭轉(zhuǎn)這個(gè)理念，但也比較難，所以出現(xiàn)了一些碎片化的工程。他認(rèn)為，很多城市在做的透水路面、下落式綠地等，并不是海綿城市的全部。

任南琪認(rèn)為，目前我國面臨的問題，不僅僅是“城市看?！?、暴雨徑流和管理的問題，還有長期沒有解決現(xiàn)在必須要解決的城市水資源和水環(huán)境改善的問題，包括黑臭水體治理等，這些問題交織在一起，需要解決的問題就非常復(fù)雜了。

如何實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)目標(biāo)？任南琪認(rèn)為，海綿城市就是在適應(yīng)環(huán)境的變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害時(shí)，要有彈性和韌性，要重點(diǎn)解決城市澇災(zāi)，建立一個(gè)暴雨徑流管理體系，還要解決環(huán)境污染的問題。要充分考慮水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水安全，還有就是中國人特別關(guān)注的水文化。

對(duì)于海綿城市建設(shè)的實(shí)質(zhì)，任南琪認(rèn)為，是城市水資源和水環(huán)境的綜合整治。海綿城市總體規(guī)劃一定要因地制宜，結(jié)合本地區(qū)要解決的關(guān)鍵問題，所以他提出，在總體規(guī)劃中要考慮自然、地理、地貌、氣象條件、基礎(chǔ)設(shè)施的完善程度以及城市存在的關(guān)鍵問題，要結(jié)合起來共同推進(jìn)。而且，在規(guī)劃的時(shí)候一定要是大規(guī)模的，不是一個(gè)點(diǎn)的，而是一個(gè)流域的。

任南琪認(rèn)為，在總體規(guī)劃中要考慮自然、循環(huán)和功能這3點(diǎn)。如果將總體規(guī)劃分為宏觀、中觀、微觀來看，微觀就具體到LID一些小的工程，現(xiàn)在一些海綿城市在建設(shè)時(shí)，很大程度上都是在做一些微觀的工程而不是微觀的設(shè)計(jì)，缺乏頂層設(shè)計(jì)和宏觀的東西。因此，現(xiàn)在要圍繞著山水林田湖草這個(gè)大戰(zhàn)略，在海綿城市建設(shè)過程中從頂層上建立格局。

對(duì)于海綿城市建設(shè)未來的發(fā)展，任南琪認(rèn)為，必須要走數(shù)字化道路，亟待解決的就是數(shù)據(jù)庫的建立，比如地理氣象信息庫、水文地質(zhì)、基礎(chǔ)設(shè)施目前的狀況包括污染源等，還要搭建一些符合中國國情的數(shù)學(xué)模型。數(shù)據(jù)層面搭建好后，再往上就到了應(yīng)用層面，要解決頂層的管理。走這樣的路就要從規(guī)劃開始做數(shù)值模擬，宏觀、中觀、微觀都要開展一些數(shù)值模擬，包括排水管網(wǎng)系統(tǒng)，從黑臭水體的治理來說也是這樣，絕對(duì)不是一條河的問題，是要和周邊的一些基礎(chǔ)設(shè)施、民居、工廠緊密結(jié)合在一起，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。

從管理角度看如何構(gòu)建海綿城市？任南琪認(rèn)為，首先是必須盡快制定相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，比如美國的LID理念實(shí)際上是建立在法律基礎(chǔ)上的，如果要開發(fā)一塊地，在審批的時(shí)候就必須按照其原有的規(guī)劃來進(jìn)行思考。原有的規(guī)劃是一個(gè)滲、滯、蓄、凈的系統(tǒng)，建設(shè)以后怎么能夠補(bǔ)償這個(gè)滲、滯、蓄、凈，從規(guī)劃時(shí)就考慮到了，而我國現(xiàn)在沒有這套系統(tǒng)。另外是模型的建立，適合中國海綿城市建設(shè)的模型現(xiàn)在必須盡快開發(fā)，包括暴雨徑流管理、水質(zhì)和水量的模型等。國外的LID等成功的經(jīng)驗(yàn)，它的一些數(shù)值模型是什么關(guān)系、如何引進(jìn)，這些問題都是非常重要的。

中國工程院院士段寧提出——

開發(fā)利用好實(shí)時(shí)原樣分析技術(shù)

近幾年發(fā)生的一些污染事故，在發(fā)生前都沒有得到有效的預(yù)警。而如果能夠事先通過監(jiān)測分析出污染物的濃度以及特性等信息，就可以有效避免一些污染事故的發(fā)生。中國工程院院士、中國環(huán)境科學(xué)研究院研究員段寧在中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2018年科學(xué)技術(shù)年會(huì)閉幕式的特邀報(bào)告中，介紹了當(dāng)前正在開發(fā)的實(shí)時(shí)原樣分析技術(shù)及在污染物過程監(jiān)測中的應(yīng)用。

什么是“實(shí)時(shí)”？就是分析一個(gè)樣品，可以馬上出結(jié)果不需要等待。什么叫“原樣”？就是指樣品來了以后不需要任何預(yù)處理也不需要稀釋。段寧指出，目前開發(fā)的實(shí)時(shí)原樣在線監(jiān)測技術(shù)，用現(xiàn)代物理方法取代古典的物理方法和傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)方法，取消了對(duì)樣品的復(fù)雜預(yù)處理。既不要稀釋，也不要各種化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高濃度、強(qiáng)包裹、多相態(tài)、多價(jià)態(tài)物質(zhì)共存的復(fù)雜液體的監(jiān)測。最近這些年發(fā)生了不少的污染事故，這些事故在發(fā)生前都沒有得到預(yù)警。比如前兩年的一個(gè)污染事故，源于一種劇毒物質(zhì)。如果事先能夠知道它的濃度，以及易超標(biāo)等預(yù)警信息，就可以避免發(fā)生這樣的污染事故。但是目前的預(yù)警做不到，樣品都要進(jìn)行很多預(yù)處理。物理方法比如稀釋，化學(xué)反應(yīng)比如加注射劑等，這樣兩個(gè)小時(shí)就過去了，事故就發(fā)生了。同樣，在環(huán)境的污染治理設(shè)備中這個(gè)技術(shù)也很重要。各個(gè)池子中營養(yǎng)成分多少，現(xiàn)在也是需要兩個(gè)多小時(shí)才能得到結(jié)果。比如儲(chǔ)氮的設(shè)施，硝化池的多少，反硝化池多少，現(xiàn)在都需要兩個(gè)小時(shí)才能出結(jié)果。如果氧濃度不夠沒有實(shí)時(shí)發(fā)出警報(bào)可能濃度超標(biāo)了，還可能造成水電費(fèi)用增加。垃圾填埋場和滲濾液都存在這個(gè)問題。

段寧說，光度法原理有三句話。第一句話，顏色的出現(xiàn)是由于色光吸收產(chǎn)生的；第二句話，電子能級(jí)躍遷，從這個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)是需要能力的，如果碰到綠光它吸收綠光，光里就沒有綠色了；第三句話，吸光物質(zhì)對(duì)可見光的吸收必須符合普朗克條件，只有當(dāng)入射光能量比可見光濃度差才能被吸收。正如牛頓300多年前所說：“光線并沒有顏色，并不是人們說的赤橙黃綠青藍(lán)紫，只有某種能激起這樣或那樣顏色感覺的本領(lǐng)或傾向?！鄙确ɡ碚摳舛葘W(xué)不一樣，一切顏色都是光刺激人眼而產(chǎn)生的，顏色的形成過程，光源的光線照射到物體上，物體對(duì)光進(jìn)行吸收之后，將其余的光線投射或反射出來，這部分光線到達(dá)人眼，或者光源光線直接到達(dá)人眼，光線到達(dá)人眼后給人眼的感覺細(xì)胞以刺激，刺激再傳輸?shù)酱竽X神經(jīng)，從而產(chǎn)生顏色的感覺。

段寧指出，把光度學(xué)和色度學(xué)這兩種方法結(jié)合起來，就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)原樣分析，就可以取消復(fù)雜的物理預(yù)處理過程和復(fù)雜的化學(xué)處理過程。如果再使用人工智能技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)原樣再監(jiān)測。當(dāng)然，一個(gè)技術(shù)從發(fā)明到試用到推廣還有很長的過程，還要不斷努力。

中國科學(xué)院院士江桂斌提出——

加強(qiáng)環(huán)境污染健康影響研究

當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，健康日益成為人們追求的重要目標(biāo)，而影響健康的因素有遺傳因素、環(huán)境因素等。

中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員江桂斌介紹說：“近代工業(yè)的發(fā)展污染催生了環(huán)境保護(hù)的需求，我國面臨著復(fù)雜的環(huán)境污染問題，也面臨著復(fù)雜的健康問題。近年來，我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作取得了顯著成效，但因環(huán)境因素導(dǎo)致的發(fā)病率在增加，這是我國未來面對(duì)的最大挑戰(zhàn)，必須加強(qiáng)環(huán)境污染與人體健康之間關(guān)系的研究?！?/FONT>