郝建娟
(山東省日照生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心,山東 日照 276800)
隨著全球工業(yè)化和城市化的不斷發(fā)展,環(huán)境污染和自然災(zāi)害頻發(fā),給生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來了嚴重的威脅。大氣污染、水體污染、土壤污染、氣候變化等問題日益突出,對社會經(jīng)濟發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展造成了巨大的影響。在這種背景下,加強環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測工作,及時發(fā)現(xiàn)、評估和應(yīng)對環(huán)境突發(fā)事件,對于減輕災(zāi)害損失、保護生態(tài)環(huán)境和維護公眾健康具有重要意義。然而,傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測手段在應(yīng)急監(jiān)測方面存在一系列的限制和問題。傳統(tǒng)監(jiān)測方法通常需要采集樣品并送往實驗室進行分析,這個過程耗時長且操作繁瑣,無法滿足對環(huán)境污染和災(zāi)害事件的實時監(jiān)測需求。此外,傳統(tǒng)監(jiān)測手段還面臨著數(shù)據(jù)處理和分析的復(fù)雜性,需要大量的人力和時間進行數(shù)據(jù)整理和解讀。這使得在應(yīng)急情況下很難及時獲取準確的監(jiān)測結(jié)果,從而對應(yīng)急響應(yīng)和決策產(chǎn)生不利影響。新型監(jiān)測技術(shù)的涌現(xiàn)為環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測帶來了新的機遇和挑戰(zhàn),光學(xué)傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器、空間遙感技術(shù)、無人機技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)等新技術(shù)的應(yīng)用,使得環(huán)境監(jiān)測可以更加便捷、精確和實時。新型監(jiān)測技術(shù)具有快速響應(yīng)能力和高時效性,可以在短時間內(nèi)獲取大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時,通過數(shù)據(jù)處理和分析手段,可以更好地理解和解釋監(jiān)測數(shù)據(jù),提供更有針對性的決策支持。
新型監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測中具有廣闊的應(yīng)用前景。通過技術(shù)創(chuàng)新、政策支持和跨學(xué)科合作,新型監(jiān)測技術(shù)有望進一步提升環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測的能力和水平,為及時發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對環(huán)境突發(fā)事件提供更強有力的支持。未來,我們可以預(yù)見,新型監(jiān)測技術(shù)將成為環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測的重要工具,為保護生態(tài)環(huán)境和人類健康作出更大的貢獻。
傳感器技術(shù)是新型監(jiān)測技術(shù)中最為常見和重要的一類。傳感器可以將環(huán)境中的物理、化學(xué)或生物參數(shù)轉(zhuǎn)化為可測量的電信號或其他形式的信號。根據(jù)測量的參數(shù)類型,傳感器技術(shù)可以進一步細分為光學(xué)傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器等。
1.1.1 光學(xué)傳感器
光學(xué)傳感器利用光學(xué)原理進行環(huán)境監(jiān)測。它們通過測量光的吸收、散射、反射或透射等特性,來獲得待測物質(zhì)的信息。光學(xué)傳感器具有高靈敏度、高選擇性和實時性強的特點,可用于水質(zhì)監(jiān)測、大氣污染監(jiān)測等領(lǐng)域。
1.1.2 化學(xué)傳感器
化學(xué)傳感器基于化學(xué)反應(yīng)原理,通過待測物質(zhì)與特定化學(xué)試劑之間的相互作用,來獲取環(huán)境參數(shù)信息?;瘜W(xué)傳感器具有高靈敏度、快速響應(yīng)和較高的特異性,可應(yīng)用于氣體污染監(jiān)測、水質(zhì)分析等方面。
1.1.3 生物傳感器
生物傳感器利用生物體內(nèi)的生物分子、細胞或組織等進行監(jiān)測。它們通過測量生物體內(nèi)生物化學(xué)反應(yīng)的信號變化,來獲得待測物質(zhì)的信息。生物傳感器具有高靈敏度、高選擇性和生物相容性好的特點,可應(yīng)用于環(huán)境中的微生物監(jiān)測、生物毒性評估等領(lǐng)域。
空間遙感技術(shù)利用衛(wèi)星、航空器或其他遙感平臺上的傳感器,獲取地球表面的信息。它可以通過獲取地表反射或輻射信號,來識別和定量化環(huán)境參數(shù)。空間遙感技術(shù)具有廣域覆蓋、高時空分辨率和實時性強的特點,可以用于大范圍的環(huán)境監(jiān)測,如土地覆蓋變化、植被監(jiān)測等。
無人機技術(shù)是指通過無人機平臺進行監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集的技術(shù)。無人機可以搭載各種傳感器,如光學(xué)攝像機、熱紅外傳感器等,實現(xiàn)對環(huán)境的高分辨率、高精度監(jiān)測。無人機技術(shù)具有靈活性高、操作便捷、快速響應(yīng)的特點,廣泛應(yīng)用于氣象災(zāi)害監(jiān)測、植被覆蓋監(jiān)測等領(lǐng)域。
大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用越來越重要。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以處理和分析海量的監(jiān)測數(shù)據(jù),提取有用的信息和規(guī)律。人工智能技術(shù)可以通過機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等算法,實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動處理、模式識別和預(yù)測分析。大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中具有高效性、自動化和智能化的特點,可以加快數(shù)據(jù)分析和決策過程,提升監(jiān)測結(jié)果的準確性和應(yīng)用價值。
綜上所述,新型監(jiān)測技術(shù)的分類包括傳感器技術(shù)、空間遙感技術(shù)、無人機技術(shù)以及大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)。這些技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中具有不同的特點和應(yīng)用優(yōu)勢,為環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測提供了多樣化的技術(shù)手段和解決方案。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,新型監(jiān)測技術(shù)將進一步提升環(huán)境監(jiān)測的能力和水平,為保護生態(tài)環(huán)境和人類健康做出更大的貢獻。
2.1.1 水質(zhì)監(jiān)測
傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方法需要采集水樣并送往實驗室進行分析,耗時且操作繁瑣。而新型監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用使得水質(zhì)監(jiān)測更加便捷和實時。光學(xué)傳感器可以實時監(jiān)測水體中的懸浮物、溶解氧、pH值等參數(shù),化學(xué)傳感器可以快速檢測水體中的重金屬、有機物等污染物質(zhì)。生物傳感器可以監(jiān)測水體中的微生物污染情況。這些傳感器技術(shù)為水質(zhì)監(jiān)測提供了更高的時效性和準確性[1]。
2.1.2 水體污染事件應(yīng)急監(jiān)測
對于水體污染事件的應(yīng)急監(jiān)測,新型監(jiān)測技術(shù)發(fā)揮了重要作用。通過空間遙感技術(shù)和無人機技術(shù),可以對受污染的水體進行遙感監(jiān)測和高分辨率圖像獲取,快速評估污染范圍和程度。同時,傳感器技術(shù)可以實時監(jiān)測污染物的濃度和分布情況。結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù),可以對污染事件進行模擬和預(yù)測,提供決策支持和應(yīng)急響應(yīng)指導(dǎo)。
2.2.1 空氣質(zhì)量監(jiān)測
傳統(tǒng)的空氣質(zhì)量監(jiān)測依賴于固定的監(jiān)測站點,覆蓋范圍有限。而新型監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用使得空氣質(zhì)量監(jiān)測更加全面和精確。光學(xué)傳感器和化學(xué)傳感器可以實時測量空氣中的顆粒物、氣體濃度和組分??臻g遙感技術(shù)可以實現(xiàn)對大范圍的空氣質(zhì)量進行監(jiān)測,識別污染源和評估污染程度。大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)可以對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行模型建立和趨勢預(yù)測,提供精細化的空氣質(zhì)量監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)。
2.2.2 氣象災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測
新型監(jiān)測技術(shù)在氣象災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測中發(fā)揮著重要的作用。通過空間遙感技術(shù),可以實時監(jiān)測氣象要素如溫度、濕度、風(fēng)速等,預(yù)測和追蹤氣象災(zāi)害的發(fā)展趨勢。無人機技術(shù)可以近距離觀測和監(jiān)測氣象災(zāi)害現(xiàn)場,獲取高精度的圖像和數(shù)據(jù)。結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù),可以對氣象災(zāi)害進行模擬和預(yù)測,提供預(yù)警信息和應(yīng)急響應(yīng)的決策支持。
2.3.1 土壤污染監(jiān)測
傳統(tǒng)的土壤污染監(jiān)測需要采集大量的土壤樣品進行實驗室分析,耗費時間和資源。新型監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用使得土壤污染監(jiān)測更加高效和精確?;瘜W(xué)傳感器和生物傳感器可以實時監(jiān)測土壤中重金屬、有機污染物和土壤微生物的情況。結(jié)合空間遙感技術(shù),可以實現(xiàn)對大范圍土壤污染的遙感監(jiān)測和定量分析,提供土壤環(huán)境質(zhì)量的綜合評估。
2.3.2 土地變化監(jiān)測
新型監(jiān)測技術(shù)也可以應(yīng)用于土地變化監(jiān)測,特別是在城市化和土地利用規(guī)劃方面。通過空間遙感技術(shù),可以獲取土地利用和土地覆蓋的高分辨率圖像,實現(xiàn)土地變化的監(jiān)測和評估。結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù),可以對土地利用變化趨勢進行模型建立和預(yù)測,為土地規(guī)劃和資源管理提供科學(xué)依據(jù)。
徐姍通過自己的努力取得了學(xué)習(xí)上的進步,成績?nèi)找娣€(wěn)定且提高很快。她的種種進步我都看在眼里,樂在心里。我不動聲色,讓她當個小組長,當上小組長的徐姍不但絲毫沒有影響自己的學(xué)習(xí)反而處處嚴格要求自己,爭當班級模范帶頭生,還被同學(xué)們評選為班級示范生。這個時候我鼓勵她去競選學(xué)校的大隊干部,最終她通過了競聘并憑借自己的能力在學(xué)校的大隊干部里獲得了屬于自己的一席之地。我為徐姍的轉(zhuǎn)變感到欣慰。
新型監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境、大氣環(huán)境和土壤環(huán)境的應(yīng)急監(jiān)測中具有廣泛的應(yīng)用。這些技術(shù)的應(yīng)用使得監(jiān)測更加準確、實時和全面,提高了環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測的能力和效果。未來,隨著技術(shù)的進一步發(fā)展和創(chuàng)新,新型監(jiān)測技術(shù)將繼續(xù)推動環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測的發(fā)展,為保護生態(tài)環(huán)境和應(yīng)對突發(fā)事件提供更強大的支持。
新型監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中具有多方面的優(yōu)勢,以下是其中幾個主要的方面[2]:
(1)高精度和高時效性:新型監(jiān)測技術(shù)通過采用先進的傳感器和儀器設(shè)備,能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境參數(shù)的精確測量和監(jiān)測。這些技術(shù)具有高靈敏度、高選擇性和高精度的特點,可以提供準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時,新型監(jiān)測技術(shù)的快速響應(yīng)能力和高時效性,使得監(jiān)測數(shù)據(jù)可以在短時間內(nèi)獲取,更好地滿足了實時監(jiān)測和應(yīng)急響應(yīng)的需求。
(2)實時監(jiān)測和遠程監(jiān)控:傳統(tǒng)監(jiān)測方法通常需要采集樣品并送往實驗室進行分析,監(jiān)測周期較長。而新型監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測和遠程監(jiān)控。通過傳感器網(wǎng)絡(luò)、遙感技術(shù)和無人機技術(shù),可以對環(huán)境參數(shù)進行連續(xù)和遠程的監(jiān)測。這種實時監(jiān)測和遠程監(jiān)控的方式大大提高了監(jiān)測的效率和準確性,可及時獲取環(huán)境變化信息。
(3)數(shù)據(jù)處理和分析能力強:新型監(jiān)測技術(shù)采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)量龐大,傳統(tǒng)的手工處理和分析難以勝任。而借助大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù),可以對海量的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行高效的處理和分析。這些技術(shù)可以自動提取特征、建立模型、發(fā)現(xiàn)規(guī)律,從而更好地理解和解釋監(jiān)測數(shù)據(jù),提供更準確的結(jié)果和決策支持。
(4)可追溯性和可視化表達:新型監(jiān)測技術(shù)具有較高的數(shù)據(jù)可追溯性,可以對監(jiān)測數(shù)據(jù)的來源、采集過程和處理方法進行追溯和記錄。這對于數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、結(jié)果驗證和科學(xué)研究具有重要意義。此外,新型監(jiān)測技術(shù)還可通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù),將監(jiān)測數(shù)據(jù)以直觀、圖形化的方式展示,使數(shù)據(jù)更易于理解和使用,有助于決策者和公眾對環(huán)境狀況的了解。
新型監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中具有高精度和高時效性、實時監(jiān)測和遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理和分析能力強以及可追溯性和可視化表達等優(yōu)勢。這些優(yōu)勢使得新型監(jiān)測技術(shù)能夠更好地滿足環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測的需求,并提供準確、及時、可靠的監(jiān)測結(jié)果,為保護生態(tài)環(huán)境和公眾健康提供有力的支持。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展,新型監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢將進一步增強,為環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域帶來更多的可能性和應(yīng)用前景。
(1)技術(shù)問題:新型監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用需要持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。例如,傳感器技術(shù)需要不斷改進以提高其精度、靈敏度和穩(wěn)定性??臻g遙感技術(shù)需要進一步提高遙感儀器的分辨率和覆蓋范圍。大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)需要不斷改進算法和模型,以提高數(shù)據(jù)處理和分析的效率和準確性。因此,技術(shù)問題是新型監(jiān)測技術(shù)面臨的重要挑戰(zhàn),需要投入大量的研發(fā)資金和人力資源來推動技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。
(2)數(shù)據(jù)隱私和安全問題:新型監(jiān)測技術(shù)產(chǎn)生的監(jiān)測數(shù)據(jù)量龐大且敏感,涉及個人隱私和商業(yè)機密等重要信息。因此,數(shù)據(jù)隱私和安全問題成為新型監(jiān)測技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)之一。在數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲和處理過程中,必須采取適當?shù)陌踩胧乐箶?shù)據(jù)被泄露、篡改和濫用。此外,還需要明確數(shù)據(jù)使用和分享的權(quán)限和責(zé)任,確保數(shù)據(jù)的合法合規(guī)使用。
(3)法律法規(guī)和倫理問題:新型監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用涉及法律法規(guī)和倫理道德的問題。例如,監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集和使用需要遵守相關(guān)的隱私保護法律和規(guī)定。監(jiān)測活動也可能牽涉到土地使用、資源管理、生物安全等方面的法律法規(guī)要求。此外,新型監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用也需要考慮倫理道德的問題,如如何確保監(jiān)測活動不會對環(huán)境和人類健康造成影響,如何尊重社會和文化的價值觀等。
面對這些挑戰(zhàn),需要采取一系列的措施來解決。
首先,加強技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新,投入更多的資源來解決技術(shù)問題,提高新型監(jiān)測技術(shù)的性能和可靠性;其次,建立健全的數(shù)據(jù)隱私和安全保護機制,包括加密傳輸、權(quán)限管理和數(shù)據(jù)審計等措施,以保護監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全和隱私;再次,制定和完善相關(guān)的法律法規(guī),明確監(jiān)測活動的規(guī)范和要求,保護環(huán)境和公眾的利益;最后,加強倫理道德的引導(dǎo)和監(jiān)督,確保監(jiān)測活動的合法性和道德性??傊?,新型監(jiān)測技術(shù)在應(yīng)用過程中面臨著技術(shù)問題、數(shù)據(jù)隱私和安全問題,以及法律法規(guī)和倫理問題等挑戰(zhàn)。通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新、建立健全的法律法規(guī)和隱私保護機制,以及加強倫理道德的引導(dǎo),可以克服這些挑戰(zhàn),并確保新型監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的可持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用。
新型監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景[3]。以下是幾個關(guān)鍵因素,對于新型監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展起到促進作用。
(1)跨學(xué)科合作的重要性:新型監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展需要跨學(xué)科的合作。環(huán)境科學(xué)、工程技術(shù)、計算機科學(xué)、數(shù)據(jù)分析等多個學(xué)科的專業(yè)知識和技術(shù)應(yīng)該相互融合,以推動新型監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用??鐚W(xué)科合作能夠促進不同領(lǐng)域的專家和研究人員之間的交流和合作,從而推動新型監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。
(2)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用拓展:隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,新型監(jiān)測技術(shù)將不斷創(chuàng)新和演進。傳感器技術(shù)、遙感技術(shù)、人工智能技術(shù)等的進步將為監(jiān)測技術(shù)提供更好的工具和方法。此外,新型監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷拓展,包括氣候變化監(jiān)測、生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測、環(huán)境污染監(jiān)測等。這些技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用拓展將進一步提升新型監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展中的作用。
(3)政策支持和資金投入:政策支持和資金投入是推動新型監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的重要保障。各國政府和國際組織應(yīng)制定和完善相關(guān)的政策、法規(guī)和標準,為新型監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提供支持和指導(dǎo)。同時,需要加大對新型監(jiān)測技術(shù)的資金投入,以推動科研機構(gòu)、高校和企業(yè)在該領(lǐng)域的創(chuàng)新和研發(fā)。新型監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景??鐚W(xué)科合作、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用拓展,以及政策支持和資金投入是推動新型監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。隨著技術(shù)的進步和應(yīng)用的推廣,新型監(jiān)測技術(shù)將為環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展提供更強大的支持,為實現(xiàn)清潔環(huán)境和健康生活的目標作出貢獻。
新型監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測中具有廣闊的應(yīng)用前景,盡管還存在一些技術(shù)和管理方面的挑戰(zhàn),但通過技術(shù)創(chuàng)新、政策支持和跨學(xué)科合作,這些問題可以得到解決[4]。未來,新型監(jiān)測技術(shù)將為環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測提供更準確、更及時、更全面的數(shù)據(jù)支持,從而更好地保護生態(tài)環(huán)境和人類健康。