黑河流域作為我國第二大內陸河流域，具代表性和典型性，它從上游到下游，形成了以水為紐帶的“冰雪/凍土、森林、草原、河流、湖泊、綠洲、沙漠、戈壁”的多元自然景觀。此外，黑河流域開發(fā)歷史悠久，自然和人文過程交織碰撞、此消彼長。這些，都使得黑河流域成為開展流域綜合研究的理想“試驗場”。
2010年，自然科學基金委員會啟動了一項以我國黑河流域為典型研究區(qū)、歷時8年的“黑河計劃”。其核心科學目標之一，就是通過試驗建立我國內陸河流域生態(tài)水文科學觀測系統(tǒng)。
國產監(jiān)測設備助力“黑河計劃”
自2016年至今，“黑河計劃”團隊通過原始和集成創(chuàng)新，共研發(fā)了5類19種生態(tài)監(jiān)測和聯(lián)網設備，包括水熱參量多尺度監(jiān)測設備、土壤生物化學過程二氧化碳同位素綜合觀測系統(tǒng)、植被關鍵參量自動監(jiān)測設備、陸生脊椎動物監(jiān)測設備、以及生態(tài)物聯(lián)網關鍵設備。同時，新研發(fā)監(jiān)測設備還在多個典型生態(tài)脆弱區(qū)進行了適應性應用和示范。
其中，植被葉面積指數(shù)儀是反映植物生長狀況的一個重要指標，但該監(jiān)測設備*被國外壟斷，且價格高昂，制約科研進展。植被葉面積指數(shù)儀可實現(xiàn)空間上密集、時間上連續(xù)的自動聯(lián)網觀測，準確捕捉植被生長狀況、隨時提供生長動態(tài)信息，完全改變了過去拿著儀器人工信息采集的工作方式。更重要的是，植被葉面積指數(shù)儀打破了國外儀器的壟斷地位。目前，專家已經與企業(yè)合作，將植被葉面積指數(shù)儀進行產業(yè)化推廣，以實現(xiàn)更大價值。
除此之外，“土壤生物化學過程二氧化碳同位素綜合觀測系統(tǒng)”也是監(jiān)測土壤呼吸狀況的*的儀器。同位素是生態(tài)系統(tǒng)的指紋，土壤二氧化碳含量不到0.2%，很難監(jiān)測。但通過了解其產生和輸送的特點，以及土壤與大氣界面二氧化碳的交換過程等，可以評估脆弱生態(tài)系統(tǒng)土壤功能特征、土壤的固碳作用等。
目前，國產儀器的大多指標都可滿足觀測需求且能實現(xiàn)無線組網觀測，與國外儀器相比還具有價格優(yōu)勢。“黑河計劃”的科研人員努力鑄就屬于國產設備的“高光時刻”。雖然還有很多關鍵技術難關尚未突破，但未來國產設備產業(yè)化還有很長的路要走。
國產監(jiān)測設備市場份額擴大
據了解，從2018年下半年開始，我國監(jiān)測設備的市場結構發(fā)生了比較大的變化，開始實施空氣質量新標準監(jiān)測實施方案之后，監(jiān)測設備出現(xiàn)了較為明顯的進口替代。2018年大約60%的監(jiān)測設備是進口設備，而2020年下半年，國外的監(jiān)測設備的市場份額已經低于國內設備。
國產監(jiān)測設備市場份額不斷擴大有三大原因。一是信息安全因素，支持監(jiān)測設備國產化。環(huán)境數(shù)據均是無線傳播的且監(jiān)測設備逐步走向一體化模式，同時可監(jiān)測到敏感信息，從信息安全角度考慮政府鼓勵監(jiān)測設備國產化。二是本土具有擴張的先發(fā)優(yōu)勢，比如技術儲備和資金實力。環(huán)境監(jiān)測的單一監(jiān)測指標市場空間有限，國內在經歷了上市融資后，資金充裕，研發(fā)投入占比高，奠定了技術優(yōu)勢和資金優(yōu)勢，具備擴張潛能。三是第三方運維成國內企業(yè)競爭的藍海。向第三方運維轉型，是環(huán)境監(jiān)測企業(yè)的發(fā)展趨勢，也是加大行業(yè)內分化的重要環(huán)節(jié)。
國產監(jiān)測設備市場份額的擴大也離不開近年來加大科研投入，借助各種扶持政策，推進環(huán)境監(jiān)測儀器的產業(yè)化和技術升級。同時促進監(jiān)測儀器科研與生產結合，鼓勵環(huán)境監(jiān)測儀器生產企業(yè)、大學和科研機構采取多種方式開展技術合作，加快了環(huán)境監(jiān)測技術的成果轉化。
國產監(jiān)測設備的不足之處
目前，我國儀器儀表行業(yè)已形成門類品種比較齊全，布局較為合理，具有相當技術基礎和生產規(guī)模的產業(yè)體系。從產品的科技水平分析，目前絕大部分中低端產品品種基本齊全，能夠批生產，且質量穩(wěn)定。但在技術方面與發(fā)達仍然存在較大差距。
近年來，我國環(huán)境監(jiān)測類儀器儀產業(yè)表雖然取得一定進步，在品種和數(shù)量上基本能夠滿足實際需求，但使用時存在監(jiān)測頻次低、采樣誤差大、監(jiān)測數(shù)據不準確等問題。這些問題既影響環(huán)境管理的科學決策的嚴肅性，又易挫傷企業(yè)治理污染和保護環(huán)境的積極性。高質量的分析儀、監(jiān)測儀器和自動監(jiān)測系統(tǒng)多是國外引進的，國產儀器占的份額很小，雖說目前這種局勢正在改變，但在產品結構、研發(fā)能力等方面還有很多工作要做。
我國環(huán)境監(jiān)測設備行業(yè)在不斷進步的過程中存在大大小小的問題。如企業(yè)運行體制不完善，趨同化傾向嚴重。眾多中小企業(yè)蜂擁而上，缺乏技術缺乏資金，低水平重復的較多，儀器的質量和性能均不能與國外進口儀器抗衡。應該說，我國企業(yè)的研發(fā)能力同國外企業(yè)仍有不小的差距，同時科研單位與企業(yè)之間也缺乏緊密合作的機制，科研成果不能快速實現(xiàn)產業(yè)化。政府對開發(fā)研制環(huán)境科學儀器的投資和風險投資也不足。
要想改變不足，未來應鼓勵引進國外已有*的成套技術的監(jiān)測儀器，從而消化、吸收國外的關鍵技術，合資生產，再逐步實現(xiàn)國產化。適時完善環(huán)境監(jiān)測儀器的發(fā)展規(guī)劃和技術政策，明確環(huán)境監(jiān)測儀器發(fā)展方向，指導和規(guī)范環(huán)境監(jiān)測儀器健康發(fā)展，避免企業(yè)盲從。
原標題：從“黑河計劃”看國產環(huán)境監(jiān)測儀器“覺醒”
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