中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所門(mén)口的智能聲景采集設(shè)備。

研究人員在田間做廚余垃圾資源回收還田利用相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

坐落在杏林灣畔的中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所（以下簡(jiǎn)稱“城市所”），草木蔥蘢，生態(tài)環(huán)境優(yōu)美。大門(mén)口處，佇立著一個(gè)形似燈桿的特殊采集設(shè)備，它已在園區(qū)中智能鑒別出58種鳥(niǎo)類(lèi)的叫聲。

這是依托城市所建設(shè)的廈門(mén)市城市代謝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)行的一項(xiàng)研究——智能聲景感知與生物多樣性研究，這項(xiàng)研究還進(jìn)一步探尋聲景與人的關(guān)系，助力城市的聲環(huán)境精細(xì)規(guī)劃。

除了聲景，廈門(mén)市城市代謝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究領(lǐng)域還涉及水、能源、建筑、交通、廢棄物利用等?！俺鞘芯拖袷且粋€(gè)有機(jī)生命體，我們研究城市系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)與能量的輸入及輸出、遷移、轉(zhuǎn)化等過(guò)程與機(jī)制?！睆B門(mén)市城市代謝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任崔勝輝介紹，他們通過(guò)生命周期分析、物質(zhì)流分析、生態(tài)熱力學(xué)等方法，分析城市能源、交通、建筑、工業(yè)、家庭消費(fèi)等領(lǐng)域的物質(zhì)與能量代謝過(guò)程，為高效的城市發(fā)展與建設(shè)模式提供科技支撐。

用耳朵“看”的景觀

探索城市環(huán)境與人的關(guān)系、人與自然和諧共生，是實(shí)驗(yàn)室研究的核心

在綠地上、湖邊靜靜坐著，啥也不干，能對(duì)人的身心健康產(chǎn)生什么影響？研究團(tuán)隊(duì)請(qǐng)來(lái)30名志愿者，他們戴上腦電圖頭戴式耳機(jī)、測(cè)心率手環(huán)，在廈門(mén)市15個(gè)公園的綠地或湖邊進(jìn)行了為期16天的實(shí)驗(yàn)。

“實(shí)驗(yàn)結(jié)果將為城市的綠地規(guī)劃與原生湖泊河流提供決策參考?！毖芯咳藛T金越男說(shuō)。腦波及心率的測(cè)試結(jié)果表明，綠色空間（即開(kāi)放式綠地）和藍(lán)色空間（即湖泊河流邊）相較于閉合空間或普通地面，在減壓上更勝一籌。而且，身處草坪，比起在樹(shù)木間，視野更開(kāi)闊，減壓效果更好。

探索城市環(huán)境與人的關(guān)系、人與自然和諧共生，是實(shí)驗(yàn)室研究的核心。城市所副研究員李春明的聲景感知項(xiàng)目研究，就把目光對(duì)準(zhǔn)快速城市化導(dǎo)致的聲環(huán)境退化，及其導(dǎo)致的人群健康和動(dòng)物行為面臨的風(fēng)險(xiǎn)。

“眼里看到的是風(fēng)景，耳朵聽(tīng)到的環(huán)境就稱為‘聲景’?！崩畲好鞲嬖V記者，目前我國(guó)的噪聲監(jiān)測(cè)還是普遍使用分貝量這樣的聲壓概念，事實(shí)上，聲源結(jié)構(gòu)也十分重要。城市所大門(mén)口的聲景采集裝置桿，他們?cè)谡麄€(gè)園區(qū)范圍內(nèi)共設(shè)立三個(gè)，實(shí)時(shí)傳回的數(shù)據(jù)顯示在李春明的電腦屏幕上：“聲事件”“聲多樣性”“聲均勻度”“生物聲學(xué)指數(shù)”等要素值在聲景在線監(jiān)測(cè)與智能分析系統(tǒng)中實(shí)時(shí)跳動(dòng)。

2023年4月21日，廈門(mén)市首次人工記錄下廈門(mén)市新物種庫(kù)頁(yè)島柳鶯的蹤跡。其實(shí)早在2021年2月21日，聲景在線監(jiān)測(cè)與智能分析系統(tǒng)就智能識(shí)別出并記錄下這一新物種。李春明說(shuō)，該系統(tǒng)的鳴聲物種多樣性智慧評(píng)估，有助于新物種的及早發(fā)現(xiàn)，便于提早做好保護(hù)。

“我們把園區(qū)看成一個(gè)微縮的城市進(jìn)行研究，未來(lái)希望擴(kuò)展到整個(gè)廈門(mén)市的聲環(huán)境采集和研究，以此為范本支撐城市聲環(huán)境的精細(xì)規(guī)劃和生物多樣性的智慧監(jiān)測(cè)?！崩畲好髡f(shuō)，他目前借助傳感器網(wǎng)絡(luò)、邊緣計(jì)算、移動(dòng)計(jì)算和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，進(jìn)行大尺度聲景建模以及聲景影響機(jī)制研究，已總結(jié)提出全球公眾參與式聲景感知和面向生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵地區(qū)的智能聲景感知等研究模型。

城市“生長(zhǎng)”模擬器

從氣候到能源使用、從居住條件到出行方式、再?gòu)某鞘泄虖U到建材生產(chǎn)與碳排放等，這些因素時(shí)時(shí)刻刻對(duì)城市的“生長(zhǎng)”產(chǎn)生影響

如果把城市比作一個(gè)有機(jī)生命體，那么城市綠地就如同它的“肺”，能源就是它的“血液”，固廢處理系統(tǒng)相當(dāng)于它的“排泄系統(tǒng)”……從氣候到能源使用、從居住條件到出行方式、再?gòu)某鞘泄虖U到建材生產(chǎn)與碳排放等，這些因素時(shí)時(shí)刻刻對(duì)城市的“生長(zhǎng)”產(chǎn)生影響。

城市所副研究員劉宇鵬的計(jì)算機(jī)里，正在構(gòu)建一個(gè)更智能、更宏大的城市“平行宇宙”——城市代謝模擬器?！俺鞘谢统鞘袛U(kuò)張引發(fā)建筑在水平和垂直方向上的三維增長(zhǎng)與更迭，伴隨大量材料和能源的使用與消耗，形成了城市建筑的‘新陳代謝’?！眲⒂铢i介紹，在這個(gè)初具雛形的“平行宇宙”中，分析了廈門(mén)市從1980年至2018年期間，城市建筑生長(zhǎng)的“食量”“重量”“代謝產(chǎn)物”等趨勢(shì)。

近40年間，城市年均“食量”200萬(wàn)噸，前20年多數(shù)“攝入”砂石和磚瓦，此后十幾年則偏好鋼鐵和混凝土。城市的“重量”即“堆砌”在城市中的建材存量，也從城市化初期的快速增長(zhǎng)到趨于穩(wěn)定。隨之而來(lái)的還有代謝的“副產(chǎn)物”——各種城市垃圾產(chǎn)生量持續(xù)增長(zhǎng)。

此外，城市代謝模擬器還根據(jù)全市建筑屋頂大數(shù)據(jù)做了屋頂利用規(guī)劃、建筑光伏用能效率等分析。“未來(lái)，實(shí)驗(yàn)室相關(guān)領(lǐng)域的研究成果和大數(shù)據(jù)，都可以集成在這個(gè)城市代謝模擬器中?！眲⒂铢i說(shuō)，通過(guò)模擬器建立起一系列的時(shí)空分析框架、方法和模型，可支撐城市建筑、家電和固廢的高精度時(shí)空代謝過(guò)程模擬，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵參數(shù)的自動(dòng)化獲取、智能反演和精準(zhǔn)化評(píng)估。

“城市的生物地球化學(xué)過(guò)程被認(rèn)為是導(dǎo)致全球環(huán)境變化的5種主要驅(qū)動(dòng)因素之一。”崔勝輝介紹，高強(qiáng)度的城市人為活動(dòng)所產(chǎn)生的各種廢棄物，通過(guò)自身或攜帶物的遷移而進(jìn)入大氣、水體和土壤，從而影響從城市尺度到全球尺度的生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程。

最近，城市所副研究員高兵正在研究城市廚余垃圾不同處置方式的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效應(yīng)，為廈門(mén)市廚余垃圾資源回收提供更好的決策參考?！拔覀円詮B門(mén)市廚余垃圾集中厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼渣和城市所的食堂廚余作為研究樣本，模擬沼渣制肥與填埋、好氧制肥過(guò)程，再到田間應(yīng)用的全生命周期，全面評(píng)估廚余垃圾不同處置方式的減污降碳協(xié)同增效能力?！备弑榻B，從2021年4月8日開(kāi)始至今，已完成15季葉菜類(lèi)蔬菜試驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在農(nóng)民常規(guī)種植基礎(chǔ)上等量替代30%化肥氮，廚余垃圾好氧堆肥和厭氧沼渣肥與廈門(mén)市傳統(tǒng)有機(jī)肥雞糞相比，作物收獲量差別不大，但每萬(wàn)元農(nóng)產(chǎn)品的碳排放強(qiáng)度能減少20%～40%。而且生熟廚余混合存放相比熟廚余單獨(dú)存放，氧化亞氮排放量增加了44.4%?！耙虼耍惋嫎I(yè)廚余垃圾產(chǎn)生后直至被集中收運(yùn)處理的時(shí)間內(nèi)，要盡量避免生熟廚余的混合投放?！备弑ㄗh。（文/圖 記者 吳君寧）