新污染物筛查的“高光谱之眼”——走航与遥感监测技术深度观察
发布时间：2026-05-08
2026年4月27日，生态环境部生态环境监测司司长张大伟在例行新闻发布会上，用“相当于20个标准泳池里找一滴墨水”来形容新污染物监测的难度。与常规污染物相比，新污染物的监测难度体现在“三个特别”：种类特别多、浓度特别低、物质特别新。然而，“十五五”开局之年，一场针对新污染物的“天网”正在织密——从太空到地面，走航和遥感技术正在成为破解新污染物“看不清、找不准”难题的关键抓手。
一、新污染物的“隐形”特性：“看得见”与“看不见”的战场
1.1 四个类别、“三个特别”：新污染物到底“新”在哪里？
在我们讨论“如何监测”之前，必须先回答一个问题：新污染物到底“新”在哪里？
根据《新污染物治理行动方案》，新污染物主要分为四大类：持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料。与二氧化硫、氮氧化物等公众熟悉的常规污染物相比，新污染物治理起步很晚，2022年我国才首次从国家层面对新污染物治理作出系统部署。
生态环境部生态环境监测司司长张大伟在2026年4月27日的新闻发布会上，用“三个特别”精准概括了新污染物监测的根本难点——
一是种类特别多。 我国化学物质名录收录了4.7万余种物质，初步筛查出高风险的1000余种，目前纳入管理名录的有200余种，这是常规监测指标数量的几十倍。也就是说，管住目前已知的“高关注度”新污染物，就已经相当于监视几十种常规指标的工作量。
二是浓度特别低。 新污染物在环境中的浓度通常在纳克/升至微克/升水平。张大伟用了一个通俗的比喻来描述这种浓度之低——“相当于在20个标准泳池的水里找到一滴墨水”。相比之下，常规污染物的浓度动辄是毫克/升量级，新污染物的浓度低了近千倍。
三是物质特别“新”。 每年都有新的化学物质进入环境，企业生产和使用的化学品也在不断更新。这意味着新污染物的“名单”是动态变化的——今天没有被关注的物质，明天可能成为新的环境风险源。传统基于固定清单的监测模式，永远追不上新物质的涌现速度。
二、走航监测：地面移动的“污染物猎手”
2.1 走航车的基本原理：3秒一组数据，让污染物“无所遁形”
走航监测车，是一种搭载了高精度质谱分析仪器的移动环境监测平台。它看起来像一辆普通的厢式货车，但车顶加装了大气环境监测设备，车内装配了飞行时间质谱仪、气相色谱质谱联用仪等核心分析仪器。
2025年4月，《人民日报》曾将走航车称为动态监测污染物的“黑科技”，对它的工作原理进行了详细解读：它采用飞行时间质谱仪原理，能对环境空气中的VOCs（挥发性有机物）进行实时、在线、原位分析。每3秒就能产出一组监测数据，这些数据犹如一双敏锐的“眼睛”，将环境中的污染情况清晰展现，并通过绿、黄、红等颜色的线条在电脑屏幕上直观呈现，数据显示越红的地方污染浓度越高。
走航车能够同时“嗅”出上百种VOCs，从常见的苯、甲苯到复杂的卤代烃和含氧有机物，无一漏网。走航监测的技术触手也在向水域延伸。2026年4月，中国科学院合肥物质科学研究院医用光谱质谱研究团队开发了水中VOCs走航监测的船载质谱系统，可通过喷雾提取-质子转移反应质谱技术，对水中VOCs进行快速在线提取和实时监测，并将其组分和浓度信息与地理信息系统（GIS）融合，实时展示水中VOCs的空间分布，实现水中VOCs分布的快速成像和污染溯源。从车载到船载，走航技术的应用场景在不断延展。
2.2 走航车如何“锁定”污染源？
走航车的核心效能在于“快”。传统的环境监测通常是设点采样、周期测定，结果出炉已是数天之后。走航车则能做到“边走边测、即刻出数”。在动态行驶过程中，仪器每3秒完成一次全谱扫描，同步记录GPS坐标、风速风向等信息。几趟扫描路线跑完，整座城市或整个工业园区的污染物浓度“热力图”便清晰呈现在电脑终端。
2026年初，《人民日报》曾报道大连市生态环境事务服务中心的经典案例：在一次通过卫星遥感监测中，服务中心技术人员发现某工业园区出现VOCs异常高值区后，迅速出动走航监测车赶往该区域，利用车载飞行时间质谱、气相色谱质谱联用仪等设备迅速监测到园区内某树脂生产企业厂界甲苯浓度异常升高，立即将信息推送属地环境管理部门，执法人员随即对该企业的违法行为进行了现场查处。
通过空气质量预报锁定重点时段、利用遥感监测筛选重点区域、再以走航车移动扫描实现精准溯源——“预报—遥感—走航”的逐级递进监测模式，让新污染物和高值热点无处藏身。广州花都区在大气污染防治实践中，依托40余次重点区域走航监测，成功构建区域污染物时空分布图谱，累计发现并锁定污染高值热点50余处。监测范围涵盖涉VOCs排放企业、施工扬尘点位及餐饮油烟集中区域，有效将宏观监测数据转化为执法监管的精准线索。
2026年4月，番禺区生态环境分局的实践表明，走航监测正与手工监测、自动监测等形成“现场+非现场”的互补协同体系——通过数据精准溯源快速锁定问题线索，实现对守法企业“无事不扰”、对违法企业“利剑出鞘”。
2.3 新污染物的现场筛查利器：垃圾填埋场的“嗅探尖兵”
走航监测的应用版图还在向新污染物的精细化筛查延伸。
2026年4月，一款专为垃圾填埋场设计的大气新污染物溯源监测系统投入应用——走航车行驶在垃圾填埋场上，其配备的专业监测设备可对甲烷等温室气体进行高精度监测，及时发现填埋场潜在的温室气体泄漏点，并进行源头追溯。除了甲烷，这套系统还能同步识别填埋场周边的特征VOCs和空气中微量的全氟化合物等新污染物，为垃圾填埋场的污染边界管控以及周边敏感人群防护提供决策依据。
从常规VOCs到新污染物，走航监测正不断拓展自己的“嗅觉”边界。
三、无人机监测：填补“空—地”之间的监测盲区
如果说地面走航车是贴着地表巡视的“侦察兵”，那么无人机监测就是填补“天空”与“地面”之间监测链条的关键一环。
无人机监测的核心优势在于“灵活性”和“分辨率”。固定站点只能覆盖一个“点”，走航车也只能走通车的路，而无人机可以飞越地形复杂的山体、化工厂的高塔、海岸的浅滩和悬崖，灵活布设飞行线路。搭载近红外高光谱成像载荷后，无人机能够在高空对污染源实施快速识别追踪。相比之下，卫星遥感虽然视野广阔但分辨率有限，无法看清“谁在排、排什么”。无人机的低空飞行弥补了这一短板——它能将污染物监测精度从“区域级”推进至“企业级”和“车间级”。
在农业面源污染领域，无人机高光谱技术在中国展现出了出色的落地能力。新疆阿拉尔的棉花田是世界上应用无人机高光谱监测地膜残留的重要试验场。科研团队采用“无人机载高光谱数据+深度学习语义分割”的融合识别体系，在棉田实现对残留地膜覆盖度、分布范围和破碎程度的逐行提取——覆盖度超25%的污染地块被成功标定，识别精度超过传统光学判读方法。这项技术为大面积农膜残留污染的量化评估和源头减量提供了精准的空间可视依据。
在海洋监测领域，无人机正在成为海岸带新污染物排查的强大利器。2025年9月，卫星海洋环境监测预警全国重点实验室成功开展了无人机协同的海空一体化智能观测系统测试。无人机“飞漂”系统在海上漂浮观测和垂向剖面稳定采样方面展示了独立作业能力——向着“点—线—面”结合的海空一体化智能观测新格局迈出了关键一步。
四、卫星遥感：从太空俯瞰“看不见的污染”
如果说地面走航车是“微观”近防、低空无人机是“中观”联动，那么卫星遥感就是“宏观”天眼——从数百公里的高空捕捉来自地表的大面积污染信号。
4.1 “星座组网”：从单星孤军到多星协同
截至2026年4月，中国已经构建了一个完整的、多层次的大气环境卫星遥感监测体系，常年有约150颗卫星在轨运行支撑生态环境保护。近几个月，卫星部署持续加速：
2025年1月，高精度温室气体综合探测卫星（DQ-1）成功发射；随后DQ-2卫星在酒泉基地升空入轨，搭载五台先进有效载荷。中国科学院合肥物质科学研究院研制的紫外高光谱大气成分探测仪（EMI-NL）是第三代超光谱大气痕量监测载荷，用于定量监测全球和区域二氧化氮、二氧化硫、臭氧和甲醛等多种痕量污染气体的立体分布。DQ-1和DQ-2实现上下午组网协同观测后，中国的大气痕量气体监测被提升到全天候、高时效的全新维度。
“十五五”期间，还将再发射5颗生态环境卫星，加快形成多元化遥感产品全流程自动化生产能力，深化在生态破坏、固废非法倾倒、全球温室气体排放等领域的高频业务应用。
4.2 海洋水色卫星的隐蔽生产力：从蓝藻暴发到排污口锁定
在海洋环境监测领域，卫星遥感的独有价值无可替代。卫星海洋环境监测预警国家重点实验室张怡然团队的研究成果——入海排污与近海水质卫星遥感监视监测技术，入选“2025年度生态环境科技成果转化典型案例”，且是海洋领域唯一入选的典型案例。
这套综合运用卫星、无人机、人工智能与大数据技术的方案，攻克了沿海地区入海排污口发现难、入海河流污染物溯源难、近海水质缺乏精细化监测等诸多“老大难”问题。技术让科学家能够从数千公里外的卫星影像上“看到”某一段海岸线的悬浮物带向远处蔓延，并据此推算出排污事件的扩散路径和影响范围。
在同一领域，美国宇航局的PACE卫星正在探索高光谱遥感对淡水湖泊藻华的识别和监测能力，验证了高光谱遥感提升水质算法监测新生藻华的巨大潜力。
五、“天、空、地”协同：从“各自为战”到“组网作战”
单一技术各有长短，但当走航、无人机、卫星三种手段组成“天—空—地”一体化监测体系时，其信息融合、数据互补的化学作用便呈指数级放大。
2026年4月，北京宣布将锚定“天空地移智”一体化建设目标，开展遥感、垂直、地面、走航、智能感知等监测手段协同组网，系统提升网络考核评价、溯源监管、风险预警、评估调控四大功能。在此之前，“十五五”全国生态环境监测规划已明确推进“天空地海”一体化立体监测网络建设。
大连实践诠释了这一协同模式的内核：在一次通过卫星遥感监测中，服务中心发现某工业园区出现VOCs异常高值区，随即派出走航车实施移动监测，精准锁定泄漏污染企业。在这个闭环里，卫星做了“面”的宏观筛查，走航车完成了“点”的微观验证，执法部门跟上整治行动。“遥感+走航”的协同模式，实现了从城市范围到重点区域、再到污染企业的无缝衔接，真正做到快速响应、精准溯源。
2026年第一季度，生态环境部更进一步，运用“遥感+AI”技术手段，完成了25万平方公里重点区域的固体废物非法倾倒常态化遥感排查。“十四五”时期，生态环境部曾完成8万余个污染隐患的排查。如今，AI加持下的“天网”使这一进度大大加快。
六、AI让“看懂”变得前所未有地快
走航和遥感技术产生的数据是海量的——走航车每3秒产生一组数据，卫星每次经过生成GB量级的遥感图像。将这些巨量数据迅速转化为可操作的监管指令，“看懂”的钥匙是人工智能。
以固体废物非法倾倒的遥感排查为例。在AI遥感解译系统引入之前，遥感影像的人工目视判读如“大海捞针”，每位技术人员每天只能核实寥寥数张图像。借助耦合AI语义分割和迁移学习的高效算法，系统能在数小时内初步筛选出成百上千个“高可疑”点位，再由人工重点核查。2026年第一季度，生态环境部门正是依托这套系统，完成了25万平方公里重点区域的排查。在海洋微塑料大范围监测中，天津大学团队验证了卫星遥感结合集成学习模型的巨大潜力，证实所建立的RFAGB（随机森林-自适应梯度提升）模型可为大范围、常态化的海洋微塑料污染监测评估提供可靠技术支持。
AI的价值不止于效率，还在于预测。2026年4月，大连理工大学团队创新构建地理加权随机森林（GWR-RF）模型，整合超过28万个潜在PFAS污染源的空间清单（涵盖含氟化工企业、金属处理厂、污水处理厂、垃圾填埋场、消防训练场地与机场等），模型预测表现出极高的精准度。这意味着，在实地采样之前，AI模型已经可以给出PFAS超标风险的空间分布地图，供监管部门优先安排监测资源。
七、“十五五”展望：2027年前建立国家背景断面本底数据库
2026年4月，生态环境部明确部署“十五五”新污染物监测三件大事：
一是完善标准体系。 加快方法研发，力争到2030年覆盖管理名录物质的90%以上，同步加快推进多种全氟化合物、氯化石蜡等标准的制修订，强化标准供给。
二是提升监测能力。 2027年底前，建立国家新污染物监测背景断面，摸清新污染物环境本底值；推动重点地区自动监测站建设，加快走航、遥感等技术集成应用。
三是实施专项调查。 将新污染物纳入全国生态环境质量监测网络，对饮用水水源地和重点流域等新污染物开展常态化调查监测。
2026年，《生态环境法典》将于8月15日正式施行，新污染物被纳入国家法律规制框架。在《关于促进新污染物治理的试点工作方案》中，全国22个省已围绕聚焦不同类别典型新污染物开展先行试点。在国家层面，首个专门面向新污染物的科研专项已聚焦全氟化合物、短链氯化石蜡、抗生素等典型新污染物，系统开展“筛、评、控”全链条科技攻关。从立法上升到技术标准化再到全国一张网的系统集成，“高光谱之眼”正在真正缝合地表隐形污染的监测盲区。
“天—空—地”一体化的新污染物监测体系的最终目标，并不仅仅是回答“这些污染物有还是没有”，而是描绘出它们在空间上和不同水、气、土环境介质中的全方位三维图景——以及它们未来将流向何方。
结语
新污染物的背景浓度极低、种类繁多、结构复杂，这是监测面临的天生的物理“定局”。但当走航车在公路上每分钟更新一次VOCs浓度“热力图”，当无人机在化工厂上空穿行实时抓拍无组织排放“暗流”，当DQ-2和DQ-1两代国产高光谱卫星在太空中24小时不间歇凝视地球——从“找到底有没有”到“抓得准在哪里”，检测的颗粒度已经从浓度粗略区间精准到单个污染企业的厂界数据。
正如生态环境部生态环境监测司司长张大伟所言，“十五五”期间，将制定新污染物专项监测方案，力争到2030年覆盖管理名录物质的90%以上。从技术上看，走航监测、无人机高光谱和国产高分辨率卫星组网正在共同组成一个严密、分层的“天网”。在这个新污染物的隐蔽战场上，环保科学家们并不是被动接招——人工智能遥感解译、地基聚合和跨尺度溯源等组合技术，正在将新污染物从“看不见、测不准”推进到“早感知、精锁定、快执法、科学管控”的智慧闭环。
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