远程遥控,5G机器人可向污染土壤投放修复药剂;轻点鼠标,矿山植被配比自动计算;打开手机APP,水质监测数据一目了然……1月18日,中国环境保护产业协会公布了2021年度环境技术进步奖名单,一大批环境修复前沿研究成果悉数亮相。
环境修复,是指对被污染的环境采取物理、化学和生物学技术措施,使污染物质浓度减少或毒性降低或完全无害化。“相较于国外,我国环境修复起步较晚,大约有20多年的发展历史。”清华大学环境学院副教授侯德义介绍。
近年来,在环保政策升级和城市开发加速的双轮驱动下,利用“数字方案”推动生态环境修复的契合点与发力点愈加清晰。5G、大数据、物联网等新一代信息技术与环保业的深度融合,有力支撑了环境修复数字化、网络化、可视化转型,助力中国环保业稳步迈向数字化新时代。
污染土壤“对症下药”
与水体变黑、空气变脏这样肉眼可见的污染相比,藏于地下的土壤污染通常被称为“看不见的污染”。
“因为土壤污染具有隐蔽性、累积性以及滞后性,光看表面看不出任何变化。”中国环境科学研究院副研究员赵龙举例说,许多工业遗留地块生产历史长达半个多世纪,污染渗透到地下十几米深,有的污染物甚至多达几十种,给修复工程实施带来不小挑战。
如何实现土壤污染分布特征的精准把握?“借用数字技术,我们可以准确锁定‘病灶’,实现对污染的‘靶向诊疗’。”球盟会(中国)官方网站(以下简称“北京建工修复公司”)技术总监刘鹏对本报记者说。
广东省中山市一地块项目,曾经是农药生产和储存用地,占地面积约8万平方米。企业腾退后,留下大面积污染土壤。2021年5月,该项目由北京建工修复公司承接。
“地块土壤及地下水中汞、铅、氯仿等污染物均超过风险控制值,污染分布十分复杂,需要逐个分析、逐个击破。”项目负责人刘宇告诉记者,依托国家重点专项课题,公司开展了“重点行业场地污染空间信息系统应用示范”。
该系统可通过三维成像技术,获取场地污染空间分布数据。“简单说,就类似给污染地块做了一次CT(电子计算机断层扫描),让地下的污染情况‘肉眼可见’。”刘鹏解释,该系统还运用深度学习算法,可提取同类污染场地的代表性特征,预测污染物的扩散态势,提升预警能力。
为土壤“诊断”出症疾所在后,下一步便是“治疗”。
“我们根据土壤污染程度,应用了多种修复技术。”刘宇介绍,重度污染土壤一般得经过加热才能充分释放污染物。“我们称之为原位热脱附技术,即改变目标污染物的饱和蒸气压、黏度和表面张力等,促进其挥发和蒸发。”
“多亏这个设备,修复过程中产生的废气会被收集起来专门处理。”刘宇指着身旁的提抽井说,原位热脱附技术不仅修复效率高,而且修复周期还短,能在半年左右时间内去除90%以上的污染物,达到Ⅰ类用地标准。
另一项广受好评的数字化创新,是污染土壤快速淋洗技术,这打破了国外对淋洗技术的长期垄断。
刘鹏告诉记者,相较于国外设备,企业自主研发的淋洗设备撬装化程度更高,方便转场移动,更适应中国项目周期短、修复项目分散、转场率高等特点。
据介绍,现场工程师只需操作控制台,就可以让污染土壤像过流水线一样自动完成污染洗脱、分级筛选、压制泥饼等修复工序。通过系统的智能控制,修复过程仅需2小时,可实现污染土壤减量浓缩70%以上。
“2021年,公司专门组建了智慧修复方向的技术研发团队。”北京建工修复公司副总经理李书鹏说,“未来,我们将重点围绕智控技术装备、空间污染数据系统等方向,积极探索新一代信息技术示范应用,为环境修复产业探索更多智能化的解决方案。”
智慧修复前景广阔
随着国家政策的大力扶持和市场需求的快速释放,当前,中国环境保护产业快速发展,市场规模不断扩大。
1月17日,由生态环境部科技与财务司、中国环境保护产业协会共同编制的《中国环保产业发展状况报告(2021)》发布(以下简称《报告》)。《报告》预测,“十四五”期间,中国环保产业营收年均增速约为9%,2025年环保产业规模有望超过3万亿元。
作为环保业细分领域的重要一环,环境修复业数字化水平尤其令人关注。
《报告》指出,近年来,中国环境智能修复装备水平正不断提升:城镇污水处理已形成多种成熟稳定的成套工艺技术;土壤修复智能装备水平快速提升;矿山监测技术在自动化、智能化和支撑精准监管方面进步显著。
这些成果的得来,离不开中国在环境智慧修复领域的“谋篇布局”。2016年,国务院印发《土壤污染防治行动计划》,同年生态环境部印发《生态环境大数据建设总体方案》,次年,生态环境部又印发《2017年国家网土壤环境监测技术要求》……“这些计划方案的出台,全面推动了中国环境修复行业向数字化与智能化深入发展。”侯德义告诉本报记者。
越来越多的地方政府也纷纷结合自身实际,出台环境修复有关政策、技术导则及发展目标,搭建起智慧修复发展的“黄金台”。例如,2021年上半年全国各地土壤修复市场招投标项目统计显示,安徽省的土壤修复项目异地企业中标占比已高达63%。
环境智慧修复产业的快速发展,折射出中国在这一领域的发展潜力,但同时也暴露出若干矛盾和问题。
“首要问题在于,现有环境数据分散在不同部门,数据联动及共享性较差,数据壁垒难以打破,影响产业发展。”侯德义说,中国环境智慧修复目前还基本处于科技成果转化阶段,虽然涌现出了一批优秀示范项目,但实际应用中的难题还未完全攻克,这背后涉及人才缺乏、科技攻关不足等多重原因。
尽管起步较晚,但中国要在环境智慧修复领域实现“超车”,也拥有自己的优势。
专家分析,国家对基于大数据的环境监管和修复技术的发展及实施高度重视,相关经费较为充足。比如,科技部近年设立的国家重点研发计划中,每年都为污染场地的信息化管理技术研发设立基金,以鼓励相关技术的发展。
“未来,对于中国环境智慧修复市场的总体发展,我还是比较乐观的。”侯德义预测,“双碳”目标下,低碳低能耗的修复技术及装备研发将是未来发展主线,环境智慧修复行业将会迈向绿色可持续的全新发展阶段。