為更好推動科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,落實《關(guān)于構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》,加速綠色低碳技術(shù)升級,科技部社發(fā)司委托中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會組織編制了《國家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果目錄》,并于2023年9月11日正式公布。為持續(xù)宣傳推廣《國家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果目錄》成果,引導(dǎo)綠色低碳技術(shù)發(fā)展,中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會將陸續(xù)在官微推送目錄成果信息,敬請關(guān)注。
 

　　環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)控領(lǐng)域
 

　　01.技術(shù)名稱
 

　　工業(yè)集中區(qū)大氣污染物立體監(jiān)測系統(tǒng)
 

　　02.適用范圍
 

　　工業(yè)集中區(qū)大氣污染物的時空分布研究、溯源和精準(zhǔn)管控。
 

　　03.技術(shù)內(nèi)容
 

　　技術(shù)原理
 

　　系統(tǒng)包括無人機(jī)大氣成分與氣象參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)(以下簡稱“無人機(jī)大氣監(jiān)測儀”)、開放光路多組分氣體分析儀(以下簡稱“開放光路分析儀”)、微型空氣質(zhì)量監(jiān)測站及質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)飛行時間質(zhì)譜(PTR-TOF-MS)走航車為一體的大氣立體監(jiān)測系統(tǒng)。無人機(jī)大氣監(jiān)測儀主要通過無人機(jī)搭載微型大氣監(jiān)測儀對H2S、NH3、TVOCs、O3、CO、CO2、NO2、NO、SO2、CH4、PM1.0、PM2.5、PM10等10多項大氣污染物進(jìn)行檢測, 檢出限為μg/L級(CO2除外,為mg/L級);同時可對大氣溫度、濕度、大氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速氣象參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測,對重點污染區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)溯源,同時針對突發(fā)污染事件,可精準(zhǔn)溯源檢測污染物濃度并快速采集氣體樣品,實時拍攝并傳輸污染區(qū)域的現(xiàn)場視頻;開放光路分析儀采用對射式光路結(jié)構(gòu)設(shè)計,利用傅里葉紅外吸收光譜技術(shù)對重點企業(yè)的有毒有害氣體進(jìn)行在線監(jiān)測以及排放通量的走航監(jiān)測,能夠達(dá)到對園區(qū)現(xiàn)場多種VOCs實時監(jiān)測的要求;微型空氣質(zhì)量監(jiān)測站具有體積小、耗電量低、運維需求小的特點,便于大規(guī)模布點,可應(yīng)用于工業(yè)園區(qū)及城市網(wǎng)格化布點,探究大氣污染物的分布特征和來源分析;PTR-TOF-MS走航車實現(xiàn)了對園區(qū)VOCs重點污染企業(yè)和區(qū)域進(jìn)行走航監(jiān)測,實現(xiàn)實時快速測量監(jiān)測重點企業(yè)和區(qū)域的大氣VOCs,識別VOCs的排放特征和二次污染物的形成潛勢。

圖1 工業(yè)集中區(qū)大氣立體監(jiān)測系統(tǒng)工作示意圖

 

　　主要創(chuàng)新點
 

　　(1)研發(fā)了無人機(jī)大氣監(jiān)測儀,與高精度、高時間分辨率的環(huán)境監(jiān)測相結(jié)合,當(dāng)發(fā)生突發(fā)污染事件時,能及時解決污染源“最后一公里”定位難的問題,該套儀器有效彌補(bǔ)了高空污染物監(jiān)測技術(shù)缺失的現(xiàn)狀。
 

　　(2)研發(fā)了開放光路分析儀,創(chuàng)建了有毒有害氣體高溫光譜數(shù)據(jù)庫和排放通量解析算法,實現(xiàn)了以太陽為光源,通過移動平臺搭載紅外光譜儀測量整層大氣太陽紅外吸收光譜,定量反演有毒有害氣體垂直柱濃度。
 

　　(3)研發(fā)了適用于高密度網(wǎng)格化監(jiān)測的微型環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測站,可實現(xiàn) 10 種主要大氣污染物濃度以及氣象參數(shù)的快速監(jiān)測,并實時上傳到云端監(jiān)控平臺,可實時掌握園區(qū)污染物濃度的動態(tài)變化特征。
 

　　(4)研發(fā)了PTR-TOF-MS 走航車,具有高靈敏度,檢出限低至 ppt 量級,并可檢測痕量污染物;響應(yīng)速度快,可在(50~100)ms內(nèi)快速甄別污染物;伴熱進(jìn)樣系統(tǒng)及鈍化處理,可直接分析 SVOCs;無需載氣,耗材用量少和維護(hù)成本低;采用獨特設(shè)計,減少離子損失,所需樣品量少,適合微環(huán)境監(jiān)測。
 

　　04.污染治理或環(huán)境修復(fù)效果
 

　　該系統(tǒng)可提高當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境管理部門工作效率,節(jié)省大量人力物力。根據(jù)對上虞園區(qū)大氣污染物排放企業(yè)的篩選與調(diào)查,篩選出重點排放企業(yè)143家,形成了基于企業(yè)—污染物—技術(shù)—減排量的“一企一策”大氣污染控制技術(shù)工程清單。
 

　　05.技術(shù)示范情況
 

　　浙江上虞工業(yè)園區(qū)面積約21km2(3km×7km),該系統(tǒng)園區(qū)建設(shè)了32個微型空氣質(zhì)量監(jiān)測站點,并配備了無人機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)、開放光路監(jiān)測系統(tǒng)和車載VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)。無人機(jī)大氣監(jiān)測儀主要針對高空環(huán)境大氣污染物進(jìn)行監(jiān)測,并根據(jù)地面端平臺實時顯示的濃度數(shù)據(jù)摸排重污染物區(qū)域,及時進(jìn)行拍照取證。開放光路分析儀主要針對園區(qū)內(nèi)重污染企業(yè)排放的有毒有害氣體進(jìn)行實時監(jiān)測;環(huán)境走航監(jiān)測包括有毒有害氣體排放通量(開放光路分析儀)走航和動態(tài)VOCs實時溯源分析走航(PTR-TOF-MS);微型空氣質(zhì)量監(jiān)測站形成了多點位網(wǎng)格化的大氣質(zhì)量監(jiān)測。
 

　　06.投資估算
 

　　上虞工業(yè)園區(qū)立體監(jiān)測系統(tǒng)所需主要設(shè)備包括六旋翼無人機(jī)、微型大氣檢測儀、蘇瑪罐采樣裝置、開放光路分析儀、微型空氣質(zhì)量監(jiān)測站、掩日紅外車載VOCs排放通量遙測走航車、PTR-TOF-MS車載VOCs在線監(jiān)測走航車等,投資共計1110萬元。
 

　　07. 技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣前景
 

　　我國工業(yè)園區(qū)的環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系建設(shè)剛剛起步,對園區(qū)大氣環(huán)境綜合監(jiān)測有強(qiáng)烈的技術(shù)需求。該工業(yè)集中區(qū)大氣污染物立體監(jiān)測系統(tǒng)可有效針對復(fù)雜的工業(yè)園區(qū)進(jìn)行污染物溯源和分析,具有較好的發(fā)展前景。
 

　　原標(biāo)題：國家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果 |(七十一)工業(yè)集中區(qū)大氣污染物立體監(jiān)測系統(tǒng)