每經記者｜張懷(huai)水    每經編輯｜陳星    

2014年開(kai)始，攝影愛好(hao)者王(wang)汝春(chun)每天用相機(ji)對準天空(kong)的同一方向，留下一張“天空(kong)實錄”。斗轉星移，如今(jin)王(wang)汝春(chun)已(yi)經拍下了(le)3000多張照(zhao)片(pian)。

打開這些照片，人們很容易看到，天(tian)一(yi)年(nian)比一(yi)年(nian)透亮。湛藍的(de)天(tian)空飄著朵朵白云，這樣的(de)好天(tian)氣正(zheng)變得(de)尋(xun)常起來。

黨的十八大(da)以(yi)(yi)來，我國以(yi)(yi)前所未(wei)有的力度(du)向大(da)氣(qi)污染(ran)宣戰(zhan)(zhan)，先后(hou)頒布實(shi)施《大(da)氣(qi)污染(ran)防治(zhi)行(xing)動(dong)計劃(hua)(hua)》《打贏(ying)藍天保衛戰(zhan)(zhan)三年(nian)行(xing)動(dong)計劃(hua)(hua)》，明確大(da)氣(qi)污染(ran)防治(zhi)工作的總(zong)體(ti)思路、基本(ben)目標和主要(yao)任務。

環(huan)境的變化光是肉眼看還(huan)不夠，我們需要專業、嚴謹的環(huan)境監測。

十年來，我(wo)國(guo)生態(tai)環境監測技術取得了什么(me)進展(zhan)？在(zai)加強自主創新和研發方面(mian)做(zuo)出(chu)了哪些努力？在(zai)國(guo)際上(shang)水(shui)平(ping)如何？

帶著這些問(wen)題，《每(mei)日(ri)經濟新聞》（以下簡稱“NBD”）記者在黨的(de)二十大召開前夕(xi)，專訪了中國工(gong)程院院士(shi)、中科(ke)院安徽光學精(jing)密機械研究所學術所長(chang)劉(liu)文清。

劉文清

環境監測技術步入再創新階段

NBD：在生態環境保護中，環境監測發揮著重要作用。您能否結合自身經歷，談一談我國環境監測技術的發展歷程？有哪些關鍵的時間點或者事件？

劉文清：生態環境監測(ce)技(ji)術與儀器(qi)，是(shi)(shi)信息時代生態環境科(ke)學(xue)技(ji)術發(fa)展的(de)源頭，是(shi)(shi)生態環境科(ke)學(xue)研(yan)究的(de)“先(xian)行官”，也是(shi)(shi)我國綠(lv)色低碳發(fa)展的(de)“倍增器(qi)”。我國生態環境問題的(de)解決離不開先(xian)進的(de)環境監測(ce)技(ji)術和(he)儀器(qi)。

十幾年來，我國環境監測技術發展很快，已經走過引進消化吸收階段，步入了再創新階段。隨著(zhu)環境(jing)(jing)監管(guan)要求的提(ti)升，中(zhong)國的環境(jing)(jing)監測(ce)技術(shu)在(zai)遠程化、智(zhi)能化、支撐(cheng)科學(xue)決策和(he)精(jing)準(zhun)監管(guan)等方面取得很大(da)提(ti)升，可較好地支撐(cheng)以(yi)空氣、水質(zhi)和(he)污染源(yuan)監測(ce)為主體(ti)的國家環境(jing)(jing)監測(ce)網絡。

我(wo)國(guo)(guo)環境自(zi)動(dong)(dong)監(jian)測(ce)工作(zuo)起步較晚，以(yi)空氣(qi)(qi)質(zhi)量自(zi)動(dong)(dong)監(jian)測(ce)儀(yi)(yi)器(qi)為(wei)例(li)，2000年前我(wo)國(guo)(guo)城市(shi)空氣(qi)(qi)自(zi)動(dong)(dong)監(jian)測(ce)子(zi)站(zhan)幾乎(hu)全部依賴進口。若依靠(kao)國(guo)(guo)外自(zi)動(dong)(dong)在線監(jian)測(ce)儀(yi)(yi)器(qi)，由于投資和(he)運行費用過高，難以(yi)滿足我(wo)國(guo)(guo)環境質(zhi)量自(zi)動(dong)(dong)監(jian)測(ce)的需要。

環(huan)境污染物(wu)的形成、轉化、輸送和演變過程具(ju)有極強的時(shi)(shi)空相(xiang)關性(xing)，所以，多組分環(huan)境污染物(wu)的快速(su)、實時(shi)(shi)、動態監(jian)測(ce)(ce)技術(shu)是環(huan)境監(jian)測(ce)(ce)領域科(ke)技工作者(zhe)面(mian)對的重大課題。基于光譜學原(yuan)理的環(huan)境監(jian)測(ce)(ce)技術(shu)，由于具(ju)有非接(jie)觸(chu)、無采樣、高靈敏度、大范圍(wei)快速(su)監(jian)測(ce)(ce)等(deng)特點，是國際上環(huan)境監(jian)測(ce)(ce)技術(shu)的主要發展方向之一。

在中(zhong)科(ke)院、科(ke)技(ji)部(bu)、生態環境(jing)部(bu)等部(bu)門的支持下(xia)，我(wo)們團(tuan)隊(dui)完成了一系(xi)列科(ke)研項(xiang)目，研發(fa)了空氣、煙氣、尾氣、顆粒物等幾(ji)十種大氣污染自動監測儀器，并與(yu)企業(ye)合作進行了產業(ye)化。

2000年(nian)4月，由(you)兩院(yuan)院(yuan)士(shi)組成的“先(xian)進環(huan)保技(ji)術(shu)領域專題組”，向國家提交(jiao)了(le)一(yi)份《先(xian)進環(huan)保技(ji)術(shu)咨詢報告》，肯定了(le)我們開發的多種環(huan)境(jing)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)技(ji)術(shu)，建議把“DOAS空(kong)氣(qi)(qi)質量自動監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)系(xi)統”“機動車尾氣(qi)(qi)遙測(ce)(ce)(ce)系(xi)統”等(deng)列為國家重(zhong)點發展(zhan)項(xiang)目。就這樣，我們從最早的差分光(guang)學吸(xi)收光(guang)譜（DOAS）技(ji)術(shu)，逐(zhu)漸發展(zhan)了(le)可調諧半(ban)導體激(ji)光(guang)吸(xi)收光(guang)譜（TDLAS）、光(guang)散(san)射(she)等(deng)一(yi)系(xi)列環(huan)境(jing)光(guang)學測(ce)(ce)(ce)量技(ji)術(shu)，實現(xian)了(le)對大氣(qi)(qi)環(huan)境(jing)的一(yi)次、二(er)次污(wu)染物(wu)的快速、立體、在線監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)，并拓展(zhan)到水體藻類、有機物(wu)和土壤重(zhong)金屬等(deng)指標的高(gao)精(jing)度在線測(ce)(ce)(ce)量，基本(ben)支(zhi)撐構建了(le)以空(kong)氣(qi)(qi)環(huan)境(jing)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、水質監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、污(wu)染源監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)為主(zhu)體的國家環(huan)境(jing)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)網絡(luo)。

我們深刻(ke)地體會到，我國要實現(xian)環境(jing)監測現(xian)代化(hua)，必須發展具有自(zi)主知識產權的先進(jin)監測技術和儀器設備，這樣才能解決(jue)我們自(zi)己(ji)的問題(ti)。

NBD：您當時為什么會選擇這個研究領域？經過數十年的發展，您認為最大的變化是什么？

劉文清：我畢業于中(zhong)國科技大(da)學(xue)物(wu)理(li)系(xi)光(guang)(guang)學(xue)與激(ji)光(guang)(guang)專業，然(ran)后在中(zhong)科院安徽光(guang)(guang)機所工(gong)作(zuo),也(ye)在多國的高校和(he)科研(yan)(yan)院所工(gong)作(zuo)或學(xue)習過。我從事過大(da)氣環境污(wu)染激(ji)光(guang)(guang)雷達探測(ce)和(he)光(guang)(guang)學(xue)遙感應用研(yan)(yan)究(jiu)、環境污(wu)染的光(guang)(guang)譜(pu)學(xue)技術研(yan)(yan)究(jiu)，也(ye)從事過激(ji)光(guang)(guang)在生物(wu)醫(yi)學(xue)中(zhong)的應用研(yan)(yan)究(jiu)。

給我(wo)(wo)(wo)印象深刻的是(shi)，1995年(nian)國外(wai)發(fa)(fa)射了采用光譜技(ji)術的大氣環境監(jian)測衛星，可(ke)以獲得區域和全(quan)球大氣環境污染的狀況(kuang)。然而，回(hui)國后我(wo)(wo)(wo)發(fa)(fa)現(xian)我(wo)(wo)(wo)國的環境監(jian)測基(ji)本上(shang)處于現(xian)場采樣、實驗室分析階段，采樣儀(yi)(yi)器以手動、半自動為主。直讀型、在線型、應急儀(yi)(yi)器基(ji)本上(shang)是(shi)國外(wai)產品(pin)。

2000年(nian)開始，國家(jia)注(zhu)重(zhong)空氣(qi)(qi)質量日報工作，推動(dong)全(quan)國自動(dong)監測系統建(jian)設(she)，也促進(jin)了空氣(qi)(qi)自動(dong)監測系統設(she)備的國產化。

每(mei)種大氣污(wu)(wu)染物(wu)(wu)都有自己的(de)(de)光譜特(te)征，就像(xiang)人(ren)的(de)(de)指紋一樣。我們圍繞光與(yu)大氣污(wu)(wu)染物(wu)(wu)質相(xiang)互作用的(de)(de)研究，建立(li)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)光譜特(te)征數據庫，研發(fa)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)光譜定量解析算法(fa)(fa)，主持建立(li)了(le)環境光學監測(ce)技(ji)術研究平(ping)臺，開展(zhan)對多(duo)種污(wu)(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)監測(ce)技(ji)術方(fang)法(fa)(fa)研究。

經(jing)(jing)過多(duo)年的發(fa)展，我認為(wei)最大的變化是(shi)形成(cheng)了(le)我國(guo)環(huan)境(jing)光學監測(ce)技(ji)(ji)術(shu)(shu)體系，自主研發(fa)了(le)一系列(lie)大氣(qi)、水體、土壤等多(duo)要素(su)在線監測(ce)與高分辨遙感設備，為(wei)我國(guo)環(huan)境(jing)監測(ce)技(ji)(ji)術(shu)(shu)向天空地一體、陸海統籌、上下(xia)協同、信息共(gong)享環(huan)境(jing)監測(ce)網絡發(fa)展提供了(le)實踐經(jing)(jing)驗與技(ji)(ji)術(shu)(shu)支撐，加速(su)了(le)我國(guo)環(huan)境(jing)監測(ce)現代化進程，促(cu)進我國(guo)環(huan)境(jing)質(zhi)量(liang)明(ming)顯改善。

工作中的劉文清

從一個芯片、一個接口開始研制

NBD：環境監測涉及諸多高精尖技術創新，在加強自主研發方面，我們做了哪些持久的努力？黨的十八大以來，取得了哪些突出成績？

劉文清：近年(nian)來，環(huan)境光學技術的發(fa)展由(you)地基平臺(tai)(tai)走向空基、天基平臺(tai)(tai)。

在(zai)空基(ji)平臺(tai)方面，我們(men)研制了環境(jing)(jing)大氣(qi)成分(fen)探測(ce)(ce)(ce)系統(tong)，用于機(ji)載(zai)快速獲取區域環境(jing)(jing)大氣(qi)監測(ce)(ce)(ce)參(can)數的環境(jing)(jing)大氣(qi)成分(fen)探測(ce)(ce)(ce)系統(tong)，2013~2019年，這套系統(tong)參(can)加(jia)了數十架次的飛行(xing)，獲取了飛行(xing)路徑上的大氣(qi)二(er)氧(yang)化硫、二(er)氧(yang)化氮(dan)、臭氧(yang)等污(wu)染氣(qi)體的濃度，為(wei)地面監測(ce)(ce)(ce)儀器(qi)和星載(zai)儀器(qi)監測(ce)(ce)(ce)做了有(you)效的補充。

在天基(ji)平臺(tai)(tai)方面，高分(fen)(fen)五號(hao)上天以前，我(wo)們(men)國(guo)家沒(mei)有自(zi)己的大氣(qi)痕量氣(qi)體觀測(ce)衛(wei)星，相關數據(ju)受制于國(guo)外，比較被動。從2005年(nian)開始，我(wo)們(men)就關注(zhu)大氣(qi)痕量成分(fen)(fen)的監(jian)(jian)測(ce)，但直到五年(nian)后，國(guo)家高分(fen)(fen)計(ji)劃正式出臺(tai)(tai)，荷載光學(xue)環境監(jian)(jian)測(ce)設備的環境監(jian)(jian)測(ce)衛(wei)星研發才走向了臺(tai)(tai)前。

回想研(yan)發(fa)初期，我們通宵(xiao)達旦查資(zi)料、做實(shi)驗，從一個芯片、一個接(jie)口開始(shi)研(yan)制，最終解決了(le)太空環境(jing)下衛星載荷光譜形變、波長漂移等(deng)關(guan)鍵問題。

2018年(nian)5月(yue)9日，中國第(di)一顆(ke)高光(guang)譜(pu)綜合(he)觀(guan)測衛(wei)星(xing)高分(fen)五(wu)號(hao)在(zai)太原(yuan)基地發射成(cheng)功，并順(shun)利(li)進入軌道。衛(wei)星(xing)上搭載了團隊研(yan)發的我國第(di)一顆(ke)大(da)氣痕量(liang)氣體(ti)觀(guan)測載荷——大(da)氣痕量(liang)氣體(ti)差分(fen)吸收光(guang)譜(pu)儀、高光(guang)譜(pu)觀(guan)測衛(wei)星(xing)（高分(fen)五(wu)號(hao)02星(xing)）。到(dao)2022年(nian)4月(yue)，大(da)氣環(huan)境(jing)監測衛(wei)星(xing)（簡稱大(da)氣一號(hao)）繼(ji)續(xu)搭載了安(an)光(guang)所經(jing)過改進的大(da)氣痕量(liang)氣體(ti)觀(guan)測載荷。

該設備利用光譜(pu)持(chi)續遙(yao)感(gan)成(cheng)像(xiang)的(de)原理，提供全球大氣污(wu)染(ran)(ran)的(de)分布特征和時(shi)間序列的(de)變化(hua)。系列衛星(xing)上(shang)的(de)被動遙(yao)感(gan)觀測，最(zui)大成(cheng)像(xiang)幅寬達到(dao)2600公里，能保證(zheng)每(mei)日一次的(de)巡查，可以清(qing)晰地動態地掌握全球污(wu)染(ran)(ran)信息(xi)，不僅宏觀上(shang)為我們控制大氣污(wu)染(ran)(ran)提供技術(shu)支持(chi)，還可以更加(jia)科(ke)學地制定發展規(gui)劃(hua)和產業(ye)結構(gou)政策。

NBD：環境監測有哪些具體的應用場景，在疫情防控過程中，發揮了哪些重要作用？

劉文清：環境監(jian)(jian)測(ce)(ce)可以應用(yong)于(yu)(yu)空氣質(zhi)量監(jian)(jian)測(ce)(ce)、污染源排放監(jian)(jian)測(ce)(ce)、大氣成分探測(ce)(ce)、安全生(sheng)產過程監(jian)(jian)控(kong)、應急(ji)監(jian)(jian)測(ce)(ce)等，可以服務于(yu)(yu)環境、氣象、海洋、公共安全、應急(ji)管理等領域(yu)。

比如空氣(qi)質量(liang)監(jian)(jian)測方(fang)面，針對農(nong)田(tian)(tian)氨(an)揮發多點監(jian)(jian)測、時間分辨(bian)率低、可(ke)(ke)比性差的(de)難(nan)題，我們(men)研制的(de)原位高可(ke)(ke)靠性增程光學監(jian)(jian)測系(xi)統，可(ke)(ke)以實時測定氨(an)的(de)濃度和分布，為農(nong)田(tian)(tian)溫室氣(qi)體減排、提(ti)高耕作效率等(deng)前沿(yan)性科學問題提(ti)供技術支持。

應急(ji)管(guan)理方面，針對(dui)輸(shu)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)線對(dui)易(yi)燃(ran)易(yi)爆(bao)、有毒有害(hai)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)泄漏在線監測和(he)實時預(yu)警的需求，我們利用(yong)激光吸(xi)收光譜(pu)技(ji)術，可以實現公里量(liang)級長度輸(shu)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)線有害(hai)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)和(he)易(yi)燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的防爆(bao)、非接觸式在線監測等(deng)。總(zong)之，環境(jing)監測的應用(yong)場景(jing)很廣(guang)泛(fan)，在國民經濟發展中(zhong)發揮著重(zhong)要作用(yong)。

在(zai)(zai)疫(yi)情(qing)防控中，大氣環境(jing)因素對疫(yi)情(qing)傳播(bo)和防控具有重要作(zuo)用。在(zai)(zai)疫(yi)情(qing)最(zui)初暴發期間，針對疫(yi)情(qing)發生(sheng)地(di)定(ding)點醫院、方艙醫院、隔離醫院、社區周邊及武(wu)漢(han)整體環境(jing)缺乏高時空(kong)分辨率的大氣環境(jing)要素數據。

所以(yi)2020年疫情(qing)初期，我帶(dai)領團(tuan)隊(dui)前往(wang)武漢開展走航觀測(ce)，我們的實(shi)(shi)驗車配備了研究團(tuan)隊(dui)自主研發(fa)(fa)的氣(qi)溶(rong)(rong)膠和(he)(he)臭氧探測(ce)激光雷達等7套(tao)大(da)氣(qi)環(huan)境立體探測(ce)設備，可以(yi)實(shi)(shi)現對從(cong)近地面到5公(gong)里高(gao)度大(da)氣(qi)氣(qi)溶(rong)(rong)膠和(he)(he)臭氧的實(shi)(shi)時(shi)探測(ce)，以(yi)及(ji)對230余種揮發(fa)(fa)性有機物的秒(miao)級快(kuai)速監測(ce)。

通(tong)過(guo)觀測，獲得了(le)重要場(chang)所(suo)新型(xing)冠(guan)狀病(bing)毒(du)、大氣(qi)氣(qi)溶膠、消毒(du)劑揮發氣(qi)體、有(you)毒(du)有(you)害氣(qi)體、環境(jing)空氣(qi)質量和氣(qi)象要素等的時空分布、擴散(san)與(yu)(yu)傳輸(shu)特征。為重要場(chang)所(suo)的病(bing)毒(du)傳播風險評(ping)估、環境(jing)影響(xiang)因素分析，以及消毒(du)效果評(ping)價與(yu)(yu)副(fu)作(zuo)用控制提供了(le)關鍵技(ji)術(shu)設備(bei)與(yu)(yu)數據支(zhi)撐。

這(zhe)些(xie)研究成果(guo)，對(dui)于評(ping)估重點場所周(zhou)邊的(de)(de)環(huan)境(jing)風險(xian)，實施(shi)(shi)更合理的(de)(de)消(xiao)毒措施(shi)(shi)，分析經濟活(huo)動對(dui)環(huan)境(jing)空(kong)氣質(zhi)量的(de)(de)影響，都有一定的(de)(de)借鑒作(zuo)用(yong)。

工作中的劉文清

環境光學監測猶如給大氣做CT

NBD：您曾提到，環境光學監測就像是給大氣做CT掃描，為什么這么說？我國光學監測技術在國際上處于什么樣的水平？

劉文清：對(dui)于(yu)環境光(guang)(guang)(guang)(guang)學技術(shu)，通(tong)俗地(di)講，空氣中有(you)各(ge)(ge)種(zhong)各(ge)(ge)樣(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)成分，包(bao)括污(wu)染(ran)物，它們都有(you)自己的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)吸(xi)收(shou)(shou)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)，一(yi)束光(guang)(guang)(guang)(guang)打出去或者(zhe)利用(yong)太陽散射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)，各(ge)(ge)種(zhong)各(ge)(ge)樣(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)空氣組分或者(zhe)污(wu)染(ran)物會在某一(yi)些(xie)(xie)頻率上對(dui)光(guang)(guang)(guang)(guang)波進行吸(xi)收(shou)(shou)，形成特(te)征(zheng)吸(xi)收(shou)(shou)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)。就(jiu)像人的(de)(de)(de)指紋，通(tong)過一(yi)些(xie)(xie)儀器、設備和一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)計算(suan)方法、分析(xi)方法就(jiu)能把它們檢測、測量出來，這樣(yang)(yang)(yang)就(jiu)可以知道光(guang)(guang)(guang)(guang)路上不同(tong)高度(du)的(de)(de)(de)污(wu)染(ran)物成分和含(han)量，猶如給大氣做一(yi)個CT掃描。

在地(di)基遙(yao)感監(jian)測(ce)(ce)方面，通(tong)過軟硬(ying)件技術的(de)創(chuang)新，拓(tuo)展了大(da)氣(qi)痕量(liang)成分(fen)的(de)監(jian)測(ce)(ce)組分(fen)，從以前只(zhi)能監(jian)測(ce)(ce)二(er)氧(yang)化氮、二(er)氧(yang)化硫(liu)、甲醛和氣(qi)溶(rong)膠，到現(xian)在還能監(jian)測(ce)(ce)氣(qi)態亞硝酸、水汽和部分(fen)VOCs等成分(fen)，為大(da)氣(qi)污(wu)染成因機(ji)理的(de)深(shen)入研(yan)究(jiu)提供(gong)了寶(bao)貴的(de)數(shu)據支持。

我國自主研發了大氣氧化性探測系統，成功應用于外場觀測，使得我國成為國際上為數不多的能實現超痕量大氣自由基探測的國家。

在衛星(xing)(xing)遙感方(fang)面，我國完成了(le)超(chao)光譜(pu)環境監測衛星(xing)(xing)高分(fen)五號01星(xing)(xing)和02星(xing)(xing)的自主設計、發(fa)射和數據采(cai)集。基于該系列衛星(xing)(xing)，開發(fa)了(le)一(yi)系列原創性(xing)技術，克服了(le)硬件不(bu)足(zu)的缺(que)點。

同時，還通過(guo)融合(he)地基(ji)遙感產(chan)品(pin)，自主(zhu)研發了多種關鍵(jian)性大氣(qi)污(wu)染物(wu)的(de)衛星反演算法，并在國家(jia)重大活動期(qi)間的(de)大氣(qi)環(huan)境監測方面獲得了成功應用，這標志著(zhu)我國此類監測技術已經處(chu)于(yu)國際(ji)先進(jin)行列。

此(ci)外，為助力實現碳達峰、碳中和目標，我國(guo)歷時兩年攻堅克難，發射了首(shou)顆溫室氣體監測衛(wei)星(xing)TanSat，解決了光譜質(zhi)量低等一系列技術難題，成(cheng)功反演出全(quan)(quan)球二氧化碳產品(pin)(pin)，其(qi)精度(du)接近國(guo)際最先(xian)進水平，使我國(guo)成(cheng)為繼(ji)日本、美國(guo)之后的全(quan)(quan)球第(di)三個可以獨立自主提(ti)供(gong)全(quan)(quan)球二氧化碳反演產品(pin)(pin)的國(guo)家(jia)。

NBD：中國光學監測技術的發展經歷了哪幾個重要階段？您覺得最困難的是在什么時候？

劉文清：總的看來，中國光學監測技術的發展(zhan)主要經(jing)歷三個階段。

第一個階(jie)段，是面向國家(jia)對空氣質(zhi)量(liang)、污染(ran)源在線監(jian)(jian)測(ce)技(ji)術(shu)(shu)需求，發展了二(er)氧化(hua)硫、二(er)氧化(hua)氮(dan)、臭氧以及顆粒(li)物(wu)（PM10/PM2.5）等光(guang)學(xue)在線監(jian)(jian)測(ce)技(ji)術(shu)(shu)。這使得我國環境(jing)監(jian)(jian)測(ce)技(ji)術(shu)(shu)由(you)傳統(tong)的手工(gong)采(cai)樣、實(shi)驗室分析向自動(dong)在線監(jian)(jian)測(ce)技(ji)術(shu)(shu)跨(kua)越(yue)，有力支撐(cheng)了國家(jia)環境(jing)空氣質(zhi)量(liang)自動(dong)監(jian)(jian)測(ce)網(wang)的建設。

第二個階段(duan)，主要是發展了(le)(le)區域污(wu)染(ran)的立體(ti)探(tan)測技術，采用紫外-可見-紅(hong)外全(quan)光譜探(tan)測技術，實(shi)現了(le)(le)區域污(wu)染(ran)的時(shi)空(kong)分布監(jian)測，以及分區域污(wu)染(ran)排放通量和(he)跨(kua)區域污(wu)染(ran)輸送監(jian)測。彌(mi)補了(le)(le)常規業(ye)務監(jian)測網絡(luo)在監(jian)測手段(duan)、監(jian)測內容和(he)監(jian)測范圍(wei)方(fang)面(mian)的不足，為揭示污(wu)染(ran)時(shi)空(kong)變(bian)化、污(wu)染(ran)排放、跨(kua)界輸送的研究和(he)環境管理提供重(zhong)要科技手段(duan)。

第(di)三階段是發展先進環(huan)境光學監測(ce)(ce)技術。從地基平(ping)臺(tai)走向(xiang)機載(zai)(zai)、星(xing)載(zai)(zai)平(ping)臺(tai)，自主研發的(de)衛星(xing)平(ping)臺(tai)載(zai)(zai)荷（高(gao)分五(wu)號(hao)EMI）獲取(qu)了(le)大(da)氣痕量(liang)氣體(ti)等的(de)全球(qiu)分布狀況(kuang)。實現了(le)我(wo)國(guo)大(da)氣環(huan)境監測(ce)(ce)從地基遙感，到機載(zai)(zai)和星(xing)載(zai)(zai)平(ping)臺(tai)區域及全球(qiu)大(da)氣環(huan)境遙感監測(ce)(ce)的(de)重大(da)跨越(yue)。

發(fa)展(zhan)了(le)面(mian)向(xiang)環境(jing)科學研究(jiu)的(de)高(gao)端監測技(ji)(ji)術(shu)(shu)裝備(bei)，研發(fa)了(le)大氣HOx（氫的(de)氧(yang)化物）自由(you)基(ji)(ji)外場實時在線探(tan)測技(ji)(ji)術(shu)(shu)系統，使我國(guo)(guo)成為(wei)國(guo)(guo)際上(shang)少數幾個掌握(wo)了(le)自由(you)基(ji)(ji)外場探(tan)測技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)國(guo)(guo)家之一。整個技(ji)(ji)術(shu)(shu)發(fa)展(zhan)過程由(you)追(zhui)趕國(guo)(guo)外技(ji)(ji)術(shu)(shu)，到(dao)與國(guo)(guo)外技(ji)(ji)術(shu)(shu)并(bing)跑，再到(dao)部(bu)分技(ji)(ji)術(shu)(shu)領跑。同時，技(ji)(ji)術(shu)(shu)發(fa)展(zhan)也(ye)由(you)技(ji)(ji)術(shu)(shu)集成逐漸到(dao)整個設備(bei)的(de)高(gao)度國(guo)(guo)產化、自主(zhu)化。

最困難的是(shi)第一發展階(jie)段，當時國產(chan)光學監測(ce)技術設備(bei)(bei)剛起步，要不(bu)斷提升技術水平和經驗積累，通過提高國產(chan)設備(bei)(bei)的穩定性、可(ke)靠性，最終實(shi)現對進口儀器設備(bei)(bei)的替代。

需發展原創探測原理方法和技術系統

NBD：光學監測技術的突破會給環境監測領域帶來哪些新變化？未來，光學監測技術發展還需要補齊哪些“短板”？

劉文清：光(guang)學監(jian)測技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)具備(bei)光(guang)學技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)優勢。光(guang)學技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)突(tu)破將帶來(lai)很多新的(de)變化，如(ru)多尺度立體(ti)監(jian)測技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，包括硬(ying)件、軟件，將實(shi)現(xian)全天候自(zi)適(shi)應網格化環境立體(ti)監(jian)測，形成(cheng)環境信息的(de)“智(zhi)慧全球”。光(guang)學器件的(de)微型化，將實(shi)現(xian)環境多要(yao)素的(de)精細傳感(gan)/探測，如(ru)環境傳感(gan)耦合手機(ji)形成(cheng)實(shi)時全網監(jian)測大數據。

未來光學監測技(ji)術的發(fa)展，還需要(yao)進一步解決相關光源(yuan)、探(tan)(tan)測器芯(xin)片等核心技(ji)術，發(fa)展原(yuan)創的探(tan)(tan)測原(yuan)理方法和技(ji)術系統，發(fa)展面向多介(jie)質(zhi)、多要(yao)素(su)、多尺度(du)的光學監測技(ji)術，引領環境光學監測技(ji)術發(fa)展。

NBD：聚焦您的專業領域，未來希望在哪些方面有進一步突破？

劉文清：國(guo)內方面，隨著我(wo)國(guo)大氣污(wu)(wu)染治理的不斷(duan)深入，污(wu)(wu)染源(yuan)結(jie)構發生(sheng)顯(xian)著改變(bian)，污(wu)(wu)染的成因(yin)也發生(sheng)快速(su)變(bian)化(hua)，我(wo)國(guo)大氣污(wu)(wu)染防控還存在很多挑戰。

比如，現在主要城(cheng)市(shi)群顆粒物中(zhong)二次成分的占比不斷(duan)上升(sheng)，與此(ci)同(tong)時，全國大(da)氣臭氧(yang)(yang)濃度不斷(duan)增加，個(ge)別城(cheng)市(shi)出現臭氧(yang)(yang)引(yin)起的污(wu)染。因此(ci)，PM2.5和臭氧(yang)(yang)協(xie)同(tong)控(kong)制成為大(da)氣污(wu)染治理的深水區。

因(yin)此(ci)，接(jie)下來監測的(de)重點(dian)和難點(dian)是如(ru)何(he)有(you)效控制PM2.5和臭氧濃度，以及(ji)最重要(yao)的(de)相關前體(ti)物。

此外(wai)，我們(men)一方面要(yao)繼續推動全自主(zhu)國產(chan)化的溫室氣體總量觀(guan)測技(ji)術(shu)，牢牢把(ba)住(zhu)數(shu)據(ju)安全大門，另一方面要(yao)開展深度國際合作，通過加入(ru)全球碳觀(guan)測網來提升我國溫室氣體監(jian)(jian)測結果和區(qu)域碳排放(fang)監(jian)(jian)測數(shu)據(ju)的公信力。

（本文(wen)圖片均由受(shou)訪者(zhe)提供）