現階段，依靠單一的觀測手段和方法，無法實現大氣污染過程的全面觀測。業內人士表示，建立、健全規范化、統一化的立體監測網絡將成為大氣污染及成分監測的迫切需求與必然趨勢。

在9月的G20峰會上，杭州向全世界遞交了一張搶眼的城市名片，繼北京“APEC藍”之后，杭州“G20藍”又走紅大江南北。

然而，在杭州“G20藍”的背后有一支大氣保障團隊卻鮮為人知，中國科學院合肥物質科學研究院安徽光學精密機械研究所（以下簡稱安徽光機所）就是團隊成員之一，他們重點研究了揮發性有機物（VOCs）對區域環境的影響，與其他單位一起完成了杭州以及周邊區域污染物控制和預警預報的任務，像火眼金睛一般，對大氣污染物明察秋毫。

日前，安徽光機所特聘研究員周斌在接受采訪時稱，中科院合肥物質科學研究院作為牽頭單位，啟動了國家重點研發計劃“大氣污染成因與控制技術研究”專項中的重大項目“大氣污染多平臺一體化監測技術”，項目的一些現有技術已經在G20峰會期間參與實驗，取得了不錯的成效。

多家單位協同攻關

“大氣污染多平臺一體化監測技術”項目會聚了中科院合肥物質科學研究院、中科院大氣物理研究所、中科院遙感與數字地球研究所、上海交通大學、復旦大學、重慶市環境監測中心、中科院重慶綠色智能技術研究院、上海環境監測中心、四川省環境監測總站、無錫中科光電等長期從事區域大氣污染相關研究的優勢單位。

在研究團隊中，中科院合肥物質科學研究院負責項目總體設計，并將承擔地基和車載激光雷達、成像差分吸收光譜技術（DOAS）的研發，以及衛星對地觀測等研究任務，復旦大學則承擔被動多軸差分光學吸收光譜儀（Max–DOAS）的研制和污染物近地面發布廓線反演算法研究；上海交通大學和無錫中科光電承擔無人機觀測平臺研發及走航觀測任務；中科院大氣物理研究所和上海市環境監測中心承擔利用飛艇和浮空器研究大氣污染物的近地面分布研究；中科院遙感與數字地球研究所承擔衛星對地觀測反演算法優化研究；重慶市環境監測中心、中科院重慶綠色智能技術研究院和四川省環境監測總站承擔天空地一體化觀測技術在成渝地區示范研究。

周斌領銜的項目研究團隊一共有48人，平均年齡不到35歲，團隊成員雖然年輕但已經在多個項目中挑起大梁。其中，安徽光機所研究員張天舒所在課題組曾從零起步研制出氣體激光雷達，把原有的國外設備都替換下來。

項目團隊將研發基于光學遙感技術的立體觀測體系，為觀測網絡提供基準數據分發和校驗服務，解決目前大氣環境觀測網絡缺乏高精度基準數據的問題，實現對觀測網絡節點的在線數據質控。

團隊還將攻克高時空分辨率的車載和無人機走航觀測關鍵技術，通過多平臺多角度的區域掃描技術，獲取城市尺度垂直、水平、任意斜程或閉合路徑上的大氣污染時空剖面，實時探測城市尺度大氣污染生消過程和發展趨勢。

因地制宜發揮所長

當前，我國缺乏區域污染的時空分布變化信息，尤其在復雜地形條件下，難以對區域、跨境大氣環境的現狀和變化趨勢給出全面、清晰的分析。

據周斌介紹，該項目主要針對我國復雜地形條件下大氣污染成因這一重大科學問題，以立體監測技術研發和應用示范為主要研究內容，研制具有自主知識產權的系列化立體觀測設備并實現產業化。

項目的研究成果將在成渝地區進行示范應用，該地區的地形地勢復雜、氣象條件和污染源排放殊異。周斌解釋說，在這里開展大尺度多環境要素的高時空分布、高精度準確監測技術方法研究，有利于培育和發展大氣環保產業，提升我國自主產品的市場占有率，支撐國家生態環境監測網絡建設。

科研團隊主要針對成渝地區復雜的地形與氣象條件，立足于大氣遙感的反演機理，利用地基遙感、探空等多源觀測數據填補關鍵信息的空白，發展更高空間分辨率的反演算法，聯合反演氣溶膠光學性質和理化特性。

周斌說：“我們首次將天空地一體化立體觀測技術體系應用于區域環境管理，獲得復雜地形大氣污染高質量探測數據，為深入理解成渝地區復合污染形成和發展機制提供基礎數據。”

此外，該項目的研究有望突破大氣污染多平臺監測中一系列關鍵技術瓶頸，研發穩定可靠的水汽時空探測激光雷達、大氣痕量氣體時空探測激光雷達、細粒子車載走航觀測系統等，并在項目實現期間進行相關技術的產業化。

“我們預期實現5000萬元以上產值，為業務部門提供穩定成熟的高端產品，為相關研究機構提供先進探測技術和設備。”

建設立體監測網絡

周斌表示：“建立、健全規范化、統一化的立體監測網絡成為大氣污染及成分監測的迫切需求與必然趨勢，發展天地空一體化的立體觀測技術能很好適應當前對大氣環境監測的需求。”

其中，地基遙感觀測采取自下而上的觀測方法，可以有效對大氣對流層，特別是污染嚴重的大氣邊界層內的多種污染成分進行連續觀測，“已經成為當今大氣綜合觀測中不可或缺的一種技術。”周斌說。

空基平臺無人機具有視域廣、靈活機動、飛行高度可控、定點與巡航相結合的時空觀測連續等特點，能迅速收集不同時間、不同地點、不同高度的大氣污染物濃度的連續數據。

基于天基平臺的大氣成分的衛星遙感探測技術，則是在區域尺度上實現顆粒物和氣體污染物的觀測，與地基和空基探測平臺互為補充。

“依靠單一的觀測手段和方法，無法實現大氣污染過程的全面觀測。”周斌指出，“因此需要開展多尺度大氣污染過程中的天空地一體化實時觀測技術研究及示范。”