城市排水系统在防洪抗涝以及污水处理中发挥了重要作用，尤其对于河湖等地表水体来说，排水系统是水环境污染的重要通道，“问题在水里，根源在岸上，核心在管网，关键在排口”，这个行业共识已经从系统化的角度来认识水污染问题，凸显了解决管网问题对于水污染防治的重要性。
抓住水污染防治的“牛鼻子”：排水管网
今年3月8日，住房城乡建设部等5部门发布了《关于加强城市生活污水管网建设和运行维护的通知》，提出到2027年，基本消除城市建成区生活污水直排口和设施空白区，城市生活污水集中收集率达到73%以上，城市生活污水收集处理综合效能显著提升。
而现实是，2021年中国城市污水收集率仅有68.6%，这意味着有大量的污水直排河湖，造成黑臭水体。在最近几次中央环保督察通报的案例中，生活污水直排，管网建设滞后，管网混错接等导致的黑臭水体是老百姓反应最强烈的问题之一。
“十四五”和“十五五”期间，水环境质量的改善必须要集中解决管网问题，才能防止黑臭现象反弹，实现长治久清。此外，解决管网问题还对于提高污水收集率和污水处理厂进厂浓度尤为关键。由于管网破损和混错接，雨水、河水以及地下水混入污水管网，使得该收集的污水没收集到，却收集了很多低浓度外水，导致污水处理系统低效运行，或者污水通过混错接进入雨水系统，造成污水直排或者雨天严重的河道溢流污染。
最近几年，国家相关部委出台了一系列政策文件，比如2021年发布的《“十四五”重点流域水环境综合治理规划》，提出要把生活污水集中收集率到70%以上。2022年四部门共同发布《深入打好城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》，提出“到2025年，进水BOD浓度高于100毫克/升的城市生活污水处理厂规模占比达90%以上”。通过提高污水收集率和进厂浓度，控制溢流污染，减少入河污染负荷，最终实现水环境质量的根本改善。
管网排查亟需新质生产力：在线监测技术
排水管网的问题可以分为管网缺陷和雨污混接。管网缺陷导致的外水入流入渗、漏损和道路塌陷，以及雨污混接导致的管网传输能力下降和污水排入环境，进而造成黑臭水体和厂网低效运营。住宅小区、企事业单位、工商业用户和工地施工等都可能由于排水设计和施工不规范，以及排水户私接乱搭导致雨污混接。而管网缺陷容易导致外水入渗，常见缺陷一般分为结构性缺陷和功能性缺陷，其中结构性缺陷包括渗漏、腐蚀、错口、破裂、变形、支管暗接、异物穿入等。功能性缺陷主要分为垃圾沉积、管内浮渣、内壁结垢、管内障碍、管内遗留物等。最常见的管网缺陷主要是腐蚀、变形、破裂、错口、渗透这几种。
排水管网由于覆盖范围广、隐蔽性强、面临诸多不确定性因素，导致其运行状态不清、管理难度较大。为了解决雨污混接和外水入渗的问题，行业里传统手段采用了CCTV、QV、声纳，以及结合人工现场判断等方式。这些手段往往需要抽水封堵降水位、清淤处理、污泥处理等辅助工作，时间周期和投入成本都比较高，尤其对于大范围排查投入太大。
近年来，在线监测技术被越来越多用于管网健康诊断，水质、流量或者二者结合降雨数据和其他信息，被证明是比较快捷有效的管网诊断方式，并且还能提供管网水质水量的本底特征，为长效监管和提质增效提供了额外的价值。相关行业标准和地方标准相继出台，比如《城镇排水管网在线监测技术规程（T/CECS 869-2021）》，《城镇排水管道混接调查及治理技术规程（（T/CECS 758-2020）》等，以及在一些地方排水管网排查的技术导则中也多次提到可以采用在线监测技术手段来进行管网排查诊断，管网在线监测的作用和价值已经成为行业共识。
尤其在外水入渗和雨污混接调查中，水质或者水质水量联合在线监测技术可以迅速开展大范围筛查监测，锁定重点问题区域，然后可以对该区域开展精细化高密度排查，定位问题管段。此外，还可以对排水户的排水规律和排水特征、污染源超排偷排溯源、外水入渗、雨污混接、管网工程整治前后效果评估、管网长期运营和长效监管发挥重要作用。而通过在线监测采集到的数据，则对于分析该区域排水系统水质水量本底特征、异常变化、污水系统收集和处理效能以及工程治理决策都有重要参考价值。
在线监测黑科技腾空出世：量子点光谱传感技术
2015年，清华大学电子工程系鲍捷教授在顶级期刊《Nature》上发表了题为《基于胶体量子点纳米材料的光谱仪》的论文，首次将量子点光谱传感技术公之于世，开辟了量子点材料在光谱传感领域的应用。
在业界看来，这是一项极具颠覆性的技术，因为光谱被看作是物质的指纹，对于采集基础物质信息有着重要意义，而量子点光谱传感技术的问世，打破了国际光谱传感技术数十年来发展的瓶颈，开创并引领全球进入光谱仪微型化时代。
2023年诺贝尔化学奖授予巴文迪教授等对“量子点材料发现和合成”做出巨大贡献的科学家，鲍捷教授曾在美国麻省理工学院（MIT）师从巴文迪教授。
量子点是一种神奇的纳米材料，同样的元素组成仅仅改变尺寸大小，在紫外光的激发下就能产生五颜六色的光，艳丽而神奇。量子点之所以能够展现出发光这一奇妙特性，其背后的原理蕴含着诸多深奥且精妙的科学内涵。
量子点发光的独特之处源自于其极为显著的量子尺寸效应。伴随着量子点尺寸的不断变化，其电子能态也会相应地发生改变，这种改变直接导致了发光波长具备可调节的特性。通过极其精确地控制量子点的尺寸大小，便能够达成从较短波长到较长波长的广泛光谱覆盖，进而可以呈现出涵盖从一种颜色到另一种颜色的多种多样的色彩表现。
鲍捷教授设计并实现了基于半导体光电子吸收效应和光谱解析多路复用的量子点光谱技术原理和量子点微型光谱传感器件技术。该技术突破了传统光学的限制，在实现体积微型化的同时仍然保持了良好的光谱传感性能，体积和成本都可能降低到传统光谱仪的千分之一，被称为光谱仪微型化、芯片化的颠覆性技术，也是光谱传感在物联网、大数据、人工智能时代的实用化、商业落地至关重要的环节。
量子点光谱传感技术诞生之后，就迅速在河湖水质监测预警溯源、入河（湖）排口水质监测管理、城镇排水系统雨污混接排查、管网监测溯源、水文泥沙监测、地下水水质监测等许多场景被广泛使用。目前，量子点光谱传感系列产品已经在全国20多个省市和近百个水文站成功落地应用，受到了客户一致好评。
全过程价值贯通：管网在线监测已成为“新常态”
智能化原位在线监测技术，已经成为“厂网站河”系统性把脉问诊的利器，能够快速发现问题、快速诊断问题、快速溯源定位问题以及支持长效预警监测，是排水行业数字化和智能化升级转型的重要手段，其价值覆盖排水系统的全生命周期：
规划设计：排水系统连续的水质水量本底特征数据和排放规律，是污水/排水工程设计的重要基础信息和设计依据。
管网排查：是雨污混接排查、外水入渗排查、污水直排溯源、超排偷排溯源和“源网厂站河”系统诊断的精准手段。
工程整治：是整治效果核验、过程效果评估的客观标尺，避免劳而无功。
精细运营：在线监测提供的厂前浓度实时预警，管网健康演变预警以及预防式管网健康体检，是“厂网站”健康稳定运行的保障。
长效监管：对促进污水收集率达标、进厂浓度提升达标、水环境质量改善达标、溢流污染防控和绩效考评和付费，提供了重要的技术手段和参考依据。
