國家綠色低碳先進技術成果丨工業集中區大氣污染物立體監測系統

　　為更好推動科技成果轉化和產業化應用,落實《關于構建市場導向的綠色技術創新體系的指導意見》,加速綠色低碳技術升級,科技部社發司委托中國環境保護產業協會組織編制了《國家綠色低碳先進技術成果目錄》,并于2023年9月11日正式公布。為持續宣傳推廣《國家綠色低碳先進技術成果目錄》成果,引導綠色低碳技術發展,中國環保產業協會將陸續在官微推送目錄成果信息,敬請關注。
 

　　環境監測與監控領域
 

　　01.技術名稱
 

　　工業集中區大氣污染物立體監測系統
 

　　02.適用范圍
 

　　工業集中區大氣污染物的時空分布研究、溯源和精準管控。
 

　　03.技術內容
 

　　技術原理
 

　　系統包括無人機大氣成分與氣象參數監測系統(以下簡稱“無人機大氣監測儀”)、開放光路多組分氣體分析儀(以下簡稱“開放光路分析儀”)、微型空氣質量監測站及質子轉移反應飛行時間質譜(PTR-TOF-MS)走航車為一體的大氣立體監測系統。無人機大氣監測儀主要通過無人機搭載微型大氣監測儀對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、風向、風速氣象參數進行實時監測,對重點污染區域進行精準溯源,同時針對突發污染事件,可精準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域的現場視頻;開放光路分析儀采用對射式光路結構設計,利用傅里葉紅外吸收光譜技術對重點企業的有毒有害氣體進行在線監測以及排放通量的走航監測,能夠達到對園區現場多種VOCs實時監測的要求;微型空氣質量監測站具有體積小、耗電量低、運維需求小的特點,便于大規模布點,可應用于工業園區及城市網格化布點,探究大氣污染物的分布特征和來源分析;PTR-TOF-MS走航車實現了對園區VOCs重點污染企業和區域進行走航監測,實現實時快速測量監測重點企業和區域的大氣VOCs,識別VOCs的排放特征和二次污染物的形成潛勢。

圖1 工業集中區大氣立體監測系統工作示意圖

 

　　主要創新點
 

　　(1)研發了無人機大氣監測儀,與高精度、高時間分辨率的環境監測相結合,當發生突發污染事件時,能及時解決污染源“最后一公里”定位難的問題,該套儀器有效彌補了高空污染物監測技術缺失的現狀。
 

　　(2)研發了開放光路分析儀,創建了有毒有害氣體高溫光譜數據庫和排放通量解析算法,實現了以太陽為光源,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)研發了適用于高密度網格化監測的微型環境空氣質量監測站,可實現 10 種主要大氣污染物濃度以及氣象參數的快速監測,并實時上傳到云端監控平臺,可實時掌握園區污染物濃度的動態變化特征。
 

　　(4)研發了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;響應速度快,可在(50~100)ms內快速甄別污染物;伴熱進樣系統及鈍化處理,可直接分析 SVOCs;無需載氣,耗材用量少和維護成本低;采用獨特設計,減少離子損失,所需樣品量少,適合微環境監測。
 

　　04.污染治理或環境修復效果
 

　　該系統可提高當地生態環境管理部門工作效率,節省大量人力物力。根據對上虞園區大氣污染物排放企業的篩選與調查,篩選出重點排放企業143家,形成了基于企業—污染物—技術—減排量的“一企一策”大氣污染控制技術工程清單。
 

　　05.技術示范情況
 

　　浙江上虞工業園區面積約21km2(3km×7km),該系統園區建設了32個微型空氣質量監測站點,并配備了無人機監測系統、開放光路監測系統和車載VOCs在線監測系統。無人機大氣監測儀主要針對高空環境大氣污染物進行監測,并根據地面端平臺實時顯示的濃度數據摸排重污染物區域,及時進行拍照取證。開放光路分析儀主要針對園區內重污染企業排放的有毒有害氣體進行實時監測;環境走航監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VOCs實時溯源分析走航(PTR-TOF-MS);微型空氣質量監測站形成了多點位網格化的大氣質量監測。
 

　　06.投資估算
 

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

　　07. 技術成果轉化推廣前景
 

　　我國工業園區的環境風險預警體系建設剛剛起步,對園區大氣環境綜合監測有強烈的技術需求。該工業集中區大氣污染物立體監測系統可有效針對復雜的工業園區進行污染物溯源和分析,具有較好的發展前景。
 

　　原標題：國家綠色低碳先進技術成果 |(七十一)工業集中區大氣污染物立體監測系統