在環(huán)境保護(hù)與污染治理的長跑中,始終面臨著日益復(fù)雜的難題,河水污染逃避監(jiān)管的手段,與治理的技術(shù)“此消彼長”。
“某城市監(jiān)測站的數(shù)據(jù)每天都在顯示河水有不同程度的污染,但找出污染源卻異常困難。為此,環(huán)保人員不得不每天深入村莊,沿著狹窄的小路尋找潛在的污染點(diǎn)?!标子詈娇誄EO楊立在接受界面新聞采訪時(shí),提到一個(gè)具體實(shí)例。最終,環(huán)保工作者們決定使用裝備高光譜傳感器的無人機(jī)進(jìn)行河流的定期掃描,并發(fā)現(xiàn)了以前難以偵測的高污染區(qū)域。憑借著無人機(jī)獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),當(dāng)?shù)卣靡约皶r(shí)采取恢復(fù)河水生態(tài)環(huán)境的措施。
尋找水域污染源之所以困難,污染的非點(diǎn)源特性占很大一部分原因。
據(jù)中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心介紹,非點(diǎn)源污染源自廣泛、不特定地區(qū)(如農(nóng)業(yè)區(qū)、城市地表)并包括多種污染物(如化肥、重金屬排放)。由于缺乏明確的排放源和地點(diǎn),加上某些地區(qū)會(huì)受降水或融雪影響,非點(diǎn)源污染的發(fā)生和擴(kuò)散具有高度隨機(jī)性和復(fù)雜性。
2013年,海南東寨港保護(hù)區(qū)附近發(fā)生了紅樹林大面積死亡事件,據(jù)調(diào)查,附近養(yǎng)殖場將未經(jīng)處理的污水直排,帶來有害化學(xué)物、重金屬、有機(jī)物和病原體等污染,危害了水質(zhì)和生態(tài)平衡。另外,導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的來源還有周邊的三江鎮(zhèn)和農(nóng)場等地,這次水質(zhì)污染是多個(gè)源頭共同導(dǎo)致的。
南昌青贛環(huán)境交流中心劉丹告訴界面新聞,無人機(jī)作為新型監(jiān)測手段之一,確實(shí)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測手段中的不足。
“傳統(tǒng)的人工巡河和取樣方法在效率和可達(dá)性方面存在明顯的局限性。無人機(jī)具有大范圍、長航時(shí)、起降方便、部署便捷、圖像分辨率高等特點(diǎn),在生態(tài)變化狀況調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境執(zhí)法、排污口調(diào)查和緊急任務(wù)等多個(gè)方面應(yīng)用廣泛?!眲⒌ひ仓赋?,以高光譜為代表的遙感技術(shù)優(yōu)勢在于大范圍排查,可以通過歷史多期高光譜遙感影像,對水體歷史水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行追溯和反演。
“這一應(yīng)用對大江大河、海洋、大型湖泊、水庫水質(zhì)監(jiān)測有較大的優(yōu)勢?!?劉丹說。
除了違規(guī)排污,實(shí)際情況中還存在一些對污染源數(shù)據(jù)造假的案例。2023年2月,朝陽市大凌河西支水質(zhì)突發(fā)超標(biāo),上游凌源遠(yuǎn)達(dá)水務(wù)有限公司涉嫌監(jiān)測數(shù)據(jù)造假。公司為掩蓋超標(biāo)排放,用合格水樣替代實(shí)測樣本,篡改了關(guān)鍵污染指標(biāo)。
2023年3月,天津市某公司涉嫌篡改自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)排放水污染物,執(zhí)法人員調(diào)查發(fā)現(xiàn),該單位操作人員為防止COD自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超標(biāo),在總排口處添加了“COD去除劑”。
IPE(公眾環(huán)境研究中心)高級研究員沈蘇南告訴界面新聞,個(gè)別排污單位出于經(jīng)濟(jì)利益,會(huì)通過操控監(jiān)測設(shè)備、偽造數(shù)據(jù)等手段規(guī)避監(jiān)管,甚至與第三方環(huán)保服務(wù)機(jī)構(gòu)合謀進(jìn)行不規(guī)范監(jiān)測,隱藏真實(shí)排放數(shù)據(jù),造成超標(biāo)排放和環(huán)境污染,給環(huán)境監(jiān)管帶來挑戰(zhàn)。
在遇到不受監(jiān)測或有造假嫌疑的污染源時(shí),無人機(jī)的應(yīng)用能在一定程度上提供幫助。
2023年6月,河北省生態(tài)環(huán)境部門發(fā)布了一起關(guān)于食品公司私設(shè)暗管排放水污染物的案例,執(zhí)法人員利用無人機(jī)飛檢鎖定暗管排放的線索,進(jìn)行突擊檢查,發(fā)現(xiàn)該公司用提升泵和軟管將消毒池內(nèi)部分廢水導(dǎo)進(jìn)水罐車,非法傾倒。
楊立指出,電動(dòng)多旋翼無人機(jī)更適合城市中水質(zhì)監(jiān)測的場景?!拔覀兊亩嘈頍o人機(jī)結(jié)合高光譜技術(shù),能連續(xù)飛行兩小時(shí)以上,并快速定位污染源,避免了多次起降帶來的數(shù)據(jù)不連貫問題,確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性和可靠性。”環(huán)境監(jiān)測是曜宇航空做的工業(yè)無人機(jī)應(yīng)用場景中的一部分。
高光譜成像技術(shù)最早主要應(yīng)用于航天和遙感領(lǐng)域,隨后也逐漸擴(kuò)展至工業(yè)分選、文物保護(hù)、生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。2015年以來,隨著高光譜成像技術(shù)成本有所降低,促使技術(shù)應(yīng)用發(fā)展加速,也進(jìn)入了水環(huán)境監(jiān)測、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域。但其技術(shù)成本仍然是被市場普及和應(yīng)用的門檻。
除了設(shè)備自身的成本,高光譜成像的采集成本也不容忽視?!澳壳案吖庾V設(shè)備和無人機(jī)非一體化的設(shè)計(jì)會(huì)影響巡檢效率,而戶外光照和天氣的不確定性也會(huì)進(jìn)一步影響采集效率。”楊立指出,“未來如果采用一體化設(shè)計(jì),長航時(shí)無人機(jī)載高光譜成像儀可能是普通掛載產(chǎn)品采集效率的5-10倍,結(jié)合飛控和相機(jī)的整體研發(fā),可以讓無人機(jī)載高光譜在更多的環(huán)境進(jìn)行作業(yè),降低采集成本?!?/p>
如今我國大部份地區(qū)在江河湖泊的環(huán)境治理上已取得顯著進(jìn)展,但也面臨著新的挑戰(zhàn)和難點(diǎn)。
據(jù)生態(tài)環(huán)境部公布的2023年第三季度和1到9月全國地表水環(huán)境質(zhì)量狀況來看,在第三季度中,我國七大流域及其他重要河流的水質(zhì)優(yōu)良(Ⅰ—Ⅲ類)斷面比例為80.5%,比去年同期下降了1.8個(gè)百分點(diǎn),而劣Ⅴ類斷面比例下降了0.3個(gè)百分點(diǎn)至0.6%?;瘜W(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和總磷是主要污染指標(biāo)。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院指出,“水生態(tài)監(jiān)測體系建設(shè)相對滯后”、“城鄉(xiāng)面源污染的治理不夠完善”、“區(qū)域防治協(xié)同機(jī)制不全面”,是水污染治理仍然存在的痛點(diǎn)。
全國河水監(jiān)測站能提供特定點(diǎn)位的水質(zhì)數(shù)據(jù),但在全面追蹤和定位污染源頭方面仍顯不足。未來環(huán)境治理工作需要提升監(jiān)測的覆蓋范圍和精度。
國外在無人機(jī)河道治理技術(shù)方面也有創(chuàng)新實(shí)例。例如, 2017年,丹麥的DHI(一家國際科研及咨詢機(jī)構(gòu))與丹麥技術(shù)大學(xué)環(huán)境部門和空間部門共同合作,結(jié)合當(dāng)?shù)責(zé)o人機(jī)系統(tǒng)以及地方政府,發(fā)起了一個(gè)名為“Riverscape”的河道無人機(jī)監(jiān)測項(xiàng)目。
該項(xiàng)目發(fā)表的內(nèi)容包括監(jiān)測河流、湖泊和洪泛區(qū)的水位、測定水面的全二維速度場、測量水體和陸地表面的窄帶光譜反射率、以及制作河流環(huán)境的高分辨率數(shù)字地表模型等技術(shù)。
另外劉丹還提到:“目前我國河道治理技術(shù)上還在持續(xù)創(chuàng)新當(dāng)中,除了無人機(jī),現(xiàn)在還有無人船技術(shù),能自動(dòng)巡航并實(shí)時(shí)監(jiān)測水質(zhì),數(shù)據(jù)傳輸至控制中心,并將向智能化和精細(xì)化方向發(fā)展;水下機(jī)器人水質(zhì)檢測技術(shù),利用有纜遙控水下機(jī)器人和多種傳感器進(jìn)行河道水質(zhì)分析;AI藻‘臉’識(shí)別自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備,可以自動(dòng)采樣并快速識(shí)別藻類,提高監(jiān)測效率?!?/p>