搶占量子科技發(fā)展制高點、構(gòu)筑發(fā)展新優(yōu)勢成為如今城市競賽的新賽道，這條賽道上，濟南已先行11個年頭。下好量子科技“先手棋”，謀劃好量子產(chǎn)業(yè)鏈“強鏈”“延鏈”，推動量子產(chǎn)業(yè)向更好發(fā)展，濟南市生態(tài)環(huán)境局緊扣精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污導(dǎo)向，將量子技術(shù)應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境保護領(lǐng)域，助力生態(tài)環(huán)境實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
上圖：“光量子雷達(dá)”外觀圖
下圖：“光量子雷達(dá)”繪制出的360度“大氣污染地圖”濟南時報·新黃河客戶端記者王汗冰 攝
“量子治霾”被列入濟南量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃
“量子”不是一種粒子，而是對非常小的微觀粒子的一個范疇稱呼，比如我們熟悉的光子、電子、原子都屬于量子的范疇。我們家里的手電筒發(fā)射的光信號，就是由無窮多的一個一個光子組成，而光子就屬于量子的范疇，它表現(xiàn)出來的一些特性就需要用量子力學(xué)來解釋，而不是我們傳統(tǒng)概念上的經(jīng)典力學(xué)。
那么量子技術(shù)如何應(yīng)用到環(huán)保領(lǐng)域呢?《濟南市量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2019-2022年)》(以下簡稱《規(guī)劃》)提出，發(fā)揮山東國耀量子雷達(dá)科技有限公司的行業(yè)應(yīng)用示范效應(yīng)，實現(xiàn)光量子雷達(dá)技術(shù)在山東環(huán)保治霾、氣象監(jiān)測等方面的應(yīng)用。推動量子成像技術(shù)科技成果轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)原子重力儀、磁力儀和原子鐘等量子測量產(chǎn)品在重力測量、地震預(yù)警、目標(biāo)探測、大氣參數(shù)遙感測量、氣候監(jiān)測、地下勘測、排污監(jiān)控和空中交通管制等領(lǐng)域的應(yīng)用。
近日，新黃河記者來到山東國耀量子雷達(dá)科技有限公司(以下簡稱國耀量子)，“揭秘”量子技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。據(jù)了解，目前量子技術(shù)主要有三個方向的研究，分別為量子計算、量子通信和量子測量?！兑?guī)劃》中提到的“實現(xiàn)光量子雷達(dá)技術(shù)在山東環(huán)保治霾、氣象監(jiān)測等方面的應(yīng)用”屬于量子測量領(lǐng)域。根據(jù)這一方向，目前國耀量子研發(fā)的顆粒物光量子雷達(dá)已投入使用并實現(xiàn)量產(chǎn)。
最快5分鐘就能繪制一張360度“大氣污染地圖”
于今年5月“上崗”的一臺顆粒物光量子雷達(dá)位于濟南量子技術(shù)研究院樓頂，高度不足1米，看起來比較小巧，使用起來非常便捷。
“顆粒物光量子雷達(dá)使用近紅外量子探測技術(shù)接收大氣氣溶膠等顆粒物的米散射后向散射信號，反演大氣顆粒物的各項參數(shù)及其物理特性?！敝袊茖W(xué)技術(shù)大學(xué)博士、國耀量子總經(jīng)理申屠國樑介紹，目前這類雷達(dá)主要用于城市揚塵監(jiān)測、大氣顆粒物污染源追蹤定位、區(qū)分本地與外來飄入大氣污染源、大氣邊界層探測、沙塵探測、云層探測等。
“光量子雷達(dá)能解決顆粒物溯源的問題?！鄙晖绹鴺耪f，把雷達(dá)設(shè)備放在一個較高的位置，對一片區(qū)域進行水平掃描監(jiān)測，在優(yōu)良?xì)庀髼l件下，就能把半徑0至15公里范圍內(nèi)的所有顆粒物污染突發(fā)排放的點“抓”出來。和傳統(tǒng)雷達(dá)相比，光量子雷達(dá)“掃描”的速度非常快，通常傳統(tǒng)激光雷達(dá)繪制一張360度的“大氣污染地圖”需要1小時的時間，但是光量子雷達(dá)只需要5至8分鐘就可以繪制完成，這種快速的“抓捕”能力就可以把突發(fā)污染源產(chǎn)生、飄動、消逝的整個過程分析得非常清楚，也可以迅速地掌握較大范圍內(nèi)顆粒物的排放變化。
新黃河記者探訪時，光量子雷達(dá)正在工作，但是現(xiàn)場既看不到“激光”，也沒有噪聲?！肮饬孔永走_(dá)發(fā)射的激光信號是人肉眼看不到的光波段，對人眼也是絕對安全的，這個波段其實跟我們?nèi)粘＜依锕饫w入戶上網(wǎng)用的光波段一樣，我們平時家里上網(wǎng)，入戶的光纖里雖然信號在走但是我們?nèi)庋凼强床坏降?。”申屠國樑介紹，光量子雷達(dá)的另外一個優(yōu)勢，就是白天和夜間性能是一樣的，而且基本不會受到非極端雨霧天氣的影響。垂直發(fā)射的“激光信號”最優(yōu)可以探測15千米高度內(nèi)的大氣污染情況，監(jiān)測外界飄過來的顆粒物的情況。
全國首張量子雷達(dá)監(jiān)測網(wǎng)今年將“擴容”
總的來說，通過自主研發(fā)先進識別算法，顆粒物光量子雷達(dá)能夠準(zhǔn)確識別大氣污染排放，大幅降低誤報漏報。目前，顆粒物光量子雷達(dá)也已應(yīng)用到濟南顆粒物污染治理中。在濟南市生態(tài)環(huán)境局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測處處長王磊的手機上，可以查看到雷達(dá)繪制的“污染地圖”：“所有的圖片疊加起來做一個動態(tài)圖，就能實現(xiàn)顆粒物污染溯源。生態(tài)環(huán)境部門還專門建了一個群，發(fā)現(xiàn)污染，及時反饋給生態(tài)環(huán)保分局以及執(zhí)法人員及時解決?！?/p>
截至目前，濟南在高新區(qū)、萊蕪區(qū)、章丘區(qū)已布點5臺顆粒物光量子雷達(dá)，布設(shè)起全國第一張光量子雷達(dá)大氣監(jiān)測網(wǎng)，接下來這張網(wǎng)還將進一步擴容。
“為做好光量子雷達(dá)的推廣布局，充分發(fā)揮光量子雷達(dá)在揚塵污染管控方面的優(yōu)勢，市生態(tài)環(huán)境局積極與國耀量子深入對接，確定今年在濟南新增安裝4臺光量子雷達(dá)，目前，萊蕪點位的光量子雷達(dá)已安裝使用，在顆粒物監(jiān)測方面效果明顯?！蓖趵谡f，下一步，濟南還將繼續(xù)推進安裝進度，擴大雷達(dá)監(jiān)測覆蓋面，打造光量子雷達(dá)示范樣板。
除了光量子雷達(dá)“監(jiān)控”大氣污染物，濟南還開展起“空地人”立體化監(jiān)測排查。在秋冬季攻堅戰(zhàn)期間，市生態(tài)環(huán)境局利用科技手段開展重點區(qū)域掃描，對發(fā)現(xiàn)的高值區(qū)域進行走航監(jiān)測，通過走航監(jiān)測確定問題點位，組織執(zhí)法人員進行現(xiàn)場排查。
轉(zhuǎn)自：舜網(wǎng)
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