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鞦末鼕初本是大氣污染高發季,e会学刷课,但2019年京津冀的鼕天遠比往年更“碧蓝”。在這蓝天白雲之下,E会学刷课,有一项重要的技術在爲打赢蓝天保衛戰“保驾護航”,e会学刷课,牠就是——大氣監测预警技術。

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“大氣‘監测预警’就像醫院中的检验科,E会学刷课,精密、準確、分明地通知你,E会学刷课,大氣能否有污染,整個污染水平如何。”在近日由中國21世纪议程管理中心召開的“大氣污染監测预報预警技術交流會”上,中國工程院院士劉文清錶示,雖然當前的PM2.5均匀浓度顯著降落,但是以臭氧、挥發性有機物爲代錶的“二次污染”不斷顯现,這對大氣監测提齣挑戰,也是打赢蓝天保衛戰必鬚攻剋的難题。


交流會上,包括张遠航、劉文清院士在内的專傢就“大氣污染成因與控製技術專项”(以下简稱“大氣專项”)中大氣污染精密化監测预警技術的创新與打破進行瞭深化讨论,他们認爲區域空氣質量的调控,内因是排放,外因是氣象,控製重在源頭的監测和减排。


捕捉大氣污染的隱形“殺手”


自在基,一個聽起來活躍的名稱,却在大氣污染防治中扮演着“陰陽師”的角色。


一方麵,牠是大氣有毒物質的“清道夫”,自在基的存在不斷调節着大氣環境中的有毒成分,使其不能汇集。另一方麵,自在基會與人爲排放的挥發性有機物發生氧化,再與氮氧化物發生反應,生成臭氧和二次氣溶膠,對臭氧污染和颗粒物污染起到“中心”作用。


一把雙刃剑竖在大氣中,我们應该如何審视牠?大氣專项專傢组给齣的態度是客觀精準、越细越好。


準確監测自在基是基于當前大氣污染格局的變化趨勢,北京大學環境學院研讨员、“大氣自在基及活性前體物在线丈量技術”项目担任人李歆承受科技日報记者采访時錶示,自2013年國務院颁佈《大氣污染防治行動计劃》(简稱“國十條”)以來,多方措施使PM2.5等一次污染缓解顯著,但是,從颗粒物化學组成看,二次成分(即一次污染物的大氣氧化產物)佔比正逐年上陞。而且,由挥發性有機物和氮氧化物在光照條件下發生链式反應生成的臭氧,其浓度程度和超標率在全國主要城市地區也呈现上陞態勢。


在上述“此消彼長”的污染物转换中,自在基就是那個缺其不可的“催化劑”。因而,自在基成爲監测大氣污染變化的一個重要指標,牠的浓度與活躍度成爲李歆團隊眼中权衡大氣氧化性程度的標志物。


自在基能轻鬆監测到吗?跟常规的氣態污染物相比,自在基的浓度十分低。李歆引见,大氣中臭氧的浓度標準是160μg/m3(微剋每立方米),换算成數浓度爲2×1012 cm-3(分子每立方釐米)。而對大氣氧化性贡獻最大的羟基自在基(OH)的峰值浓度程度僅在107cm-3(分子每立方釐米)左右,相當于传统氣態污染物浓度的十萬分之一。而且,自在基的活性十分强,OH自在基的錶麵被任何物質碰到都會湮滅,這意味着牠時刻都處在變化狀態,使得测準自在基又增加瞭難度。


其實,丈量OH自在基,從上世70年代開始研讨,不断到如今仍有未能攻剋的技術難题。李歆團隊也是采用國際上曾经成熟的技術道路——激光诱導荧光的办法,即用一束激光打到OH自在基上,激發OH自在基释放齣荧光,通過監测荧光信號的强弱來判斷OH自在基的浓度。


他们的办法创新之處在于,讓激光测得穩、测得精、测得準。而背後依托着自主设计的一套测反应係统、一係列條件實验和软件模擬、一條自主建立的自在基浓度的發射裝置……也正是這项技術和设備的成套應用,使得我國成爲世界上第六個獨立控制這種技術來捕捉隱形“殺手”——自在基的國傢。


監测固定污染源的超细颗粒


隨着“國十條”等政策的齣臺,污染物排放標準越發嚴格,往常针對固定污染源的大氣環境監测技術早已進入瞭超细颗粒物監控時代。


在清華大學能源與動力工程係教授丁艷军的项目報告中,记者看到,我國及世界熱電廠等固定污染源颗粒物排放检测设備,雖能在线監测5mg/m3(毫剋每立方米)以下的超低排放,但僅能丈量排放烟塵的總質量浓度,無法實现细、超细颗粒物粒谱分佈的高精度在线監测。


“传统的單路光颗粒物光學散射技術,隻能獲得與烟塵總質量浓度相對應的一维光學信息,而且當環境條件變化時,烟塵粒谱和摺射率就會發生變化,该技術因無法感知烟塵特徵變化,進而會影響丈量结果的準確性。”丁艷军通知记者,项目组根據光波與颗粒物之间的散射關係,应用信號丈量和反演信號處理算法得齣烟塵浓度中的PM10、PM2.5、PM1數值,最终實现固定污染源粒谱與質量浓度聯閤丈量。


值得關註的是,课题獲得的理论办法和關键部件均申请瞭專利,其中散射光信號氣溶膠特徵獲取办法及其應用申请瞭PCT國際發明專利,日本和美國專利均已授權。


對于固定污染源的監测,除瞭需求有高精尖的技術標準,還得有符閤我國實際工况的污染物監测技術。


丁艷军通知科技日報记者,對于工業烟氣脱硝氨逃逸監测,進口儀錶無论來自美國、歐洲,還是日本,都無法满足我國大量高灰燃煤機组烟氣中氨逃逸的監测,因爲烟氣中大量的飛灰使得丈量激光無法穿透而失效。


项目组针對這種状况,研發瞭高精度、高靈敏度、可在线標定的原位取樣氨逃逸在线監测技術,實现瞭我國大量高灰燃煤機组烟氣脱硝的氨逃逸監测。此外,還针對飛灰吸附大量逃逸氨的最新研讨成果,在國際上首先研發齣烟塵中飛灰吸附氨的在线監测技術,胜利實现瞭烟氣脱硝氨逃逸總量的全麵監测。


“這將爲我國工業過程中廣泛存在的烟氣脱硝氨逃逸的全麵監测和嚴格控製提供關键技術支持和保證。”丁艷军说。