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雾霾治理精呼唤细化监测

原诗萌

2014年03月25日09:48    来源:《中国科学报》    手机看新闻
原标题:雾霾治理精呼唤细化监测

  虽然我国已建立了以城市为中心的空气质量自动监测站网,可实现对环境空气气态污染物和颗粒物的浓度等进行监测,但这远不能完全反映大气污染的实际情况,也不能满足对空气污染形成机制、演变和输送过程研究的需求。

  ■本报记者 原诗萌

  近日,环保部发布了2014年2月京津冀、长三角、珠三角区域及直辖市、省会城市和计划单列市等74个城市的空气质量状况。数据显示,74个城市空气质量平均超标天数比例为39.7%,其中京津冀地区13个城市空气质量超标最为严重,比例达68.5%,其中重度污染占22.6%,严重污染占19.3%。

  复杂严峻的大气污染形势,对监测设备提出了更高的要求。然而,现有的监测技术和手段已经难以全面反映污染特征,特别是在污染物防控和污染源解析方面,现有的设备明显力不从心。

  2011年,科技部、财政部全面启动了重大科学仪器设备研发工作,并设立了国家重大科学仪器设备开发专项资金,截至2013年,共安排资金28.37亿元。

  据记者了解,目前已有多个关于大气污染监测的科学仪器研发项目获得该专项资金的支持。相关专家在接受《中国科学报》记者采访时表示,随着这些仪器的研发成功和投入使用,我国的雾霾监测将走向精细化,并实现对雾霾的“追根溯源”,从而为雾霾的防治提供支撑。

  监测难题

  近年来频发的雾霾,严重危及人们的身体健康,也给交通安全、城市景观和我国的国际形象带来严重的负面影响。

  雾霾和灰霾天气的首要元凶为大气细颗粒物,其中代表即PM2.5。据了解,大气细颗粒物在大气环境中存在时间长,迁移性显著且极易被人体吸收,大气细颗粒物固有成分中吸附携带的各种有害物质也随之扩散进入人体,从而对人们的健康产生威胁和损害。

  因此,我国环境保护工作对于大气细颗粒物成分的快速、实时和连续感知的需求越来越强烈,基于化学成分分析的大气细颗粒物源解析工作亟待展开。

  然而从现实情况来看,虽然我国已建立了以城市为中心的空气质量自动监测站网,可实现对环境空气气态污染物和颗粒物的浓度等进行监测,但远不能完全反映大气污染的实际情况,也不能满足对空气污染形成机制、演变和输送过程研究的需求。

  “如果只监测PM2.5的浓度,对于大气污染的治理来说,帮助有限。”北京市计量检测科学研究院高级工程师沈正生对《中国科学报》记者说。

  他告诉记者,现在的环境工作要求寻找PM2.5的污染源,分析污染的原因,而一般监测设备难以满足这一要求。

  北京市环境监测中心高级工程师虞统在接受《中国科学报》记者采访时也表示,不同的天气,不同的地区,PM2.5的化学组分也是不同的。因此,需要对PM2.5作进一步的分析,才能了解主要的污染来源,从而为雾霾治理提供技术支持。

  此外,大气污染物监测和其他监测不同,由于天气经常会发生变化,因此,对大气污染物的监测也需要满足即时性、可靠性和准确性的要求。这些都对现有监测设备提出了新的要求。

  对雾霾“追根溯源”

  针对大气污染监测的上述问题,我国也采取了多项措施和举措。2011年出台的《国家环境保护“十二五”科技发展规划》明确提出,要研究颗粒物的定量源解析技术,围绕约束性指标取得一批具有自主知识产权的控源减排共性和关键技术。

  记者梳理2011年以来的“国家重大科学仪器设备开发专项”后发现,已有多项有关大气污染监测的仪器获得专项资金的支持。

  例如,武汉市天虹仪表有限责任公司等承担的“大气及水体挥发性有机物连续在线监测设备开发及应用示范”获得了2012年度的专项资金支持。中科天融(北京)科技有限公司的“大气细颗粒物化学成分在线监测设备研制与应用示范”项目则获得了2013年度的专项资金支持。项目负责人郭炜在接受《中国科学报》记者采访时表示,通过技术手段和装备进行大气细颗粒物化学成分的连续监测,可以搞清楚三方面的重要情况——环境质量状况及变化趋势、污染源排放状况、潜在的环境风险,进而助力大气细颗粒物综合防治工作。

  沈正生则对《中国科学报》记者表示,该项目的意义在于,通过对PM2.5化学组分的分析,为我国PM2.5防控政策的决策提供支持。

  此外,以往对PM2.5的化学组分进行分析,需要较长的周期。而该仪器可以实现在线分析,相当于提供了近乎于实时的化学组分情况。“这有利于我们及时地分析污染过程,并掌握一个地区在一段时间内大气污染物组分的变化规律。”虞统说。

  企业牵头

  记者在梳理项目清单时发现,这批有关大气污染监测设备的项目,大都由企业作为牵头单位。除了前述的中科天融,获得2013年度专项资金支持的“固定污染源废气VOCs在线/便携监测设备开发和应用”项目,也是由北京雪迪龙科技股份有限公司作为牵头单位。

  “企业以市场为导向,因此承担科技项目更有针对性,并能更好地解决产学研用结合的问题,避免了为创新而创新的弊病。”郭炜对《中国科学报》记者说。

  在他看来,企业可以针对市场需求,进行跨学科、跨领域的技术融合。此外,在工程化、产业化的技术和能力的积累方面,企业的优势也很明显。

  沈正生也向记者表示,由企业牵头,是因为企业追求经济效益,因此有积极性。同时,参与方还包括一些科研院所,这样可以推动他们既有的科技成果产业化。而让用户参与,则可以在研发的过程中,及时收到用户方面的反馈。

  “经历这些过程之后,才能研发出符合市场需求的产品。”沈正生说。

  而在中科天融所承担的项目中,用户方——中国环境监测总站,同时也是对设备进行论证的机构。在虞统看来,这样还有一个好处,就是可以在产品研发和应用示范的过程中,同步完成监测方法、规范的同步制定,从而为未来监测设备的广泛应用打下基础。

  链接

  在线分析法助力雾霾监测治理

  近年来,由天气及环境污染造成的雾霾污染问题,引起了社会上越来越广泛的关注。然而,我国从2011年PM2.5受广泛关注后才开始加强相关能力的建设,因此目前我国在雾霾形成机理以及大气污染与人群健康关系等方面的基础研究上都还存在难题,距离能够支持决策的目标还有非常大的差距。

  2013年国务院发布的《大气污染防治行动计划》明确要求,要加强灰霾、臭氧的形成机理、来源解析、迁移规律和监测预警等研究,为污染治理提供科学支撑。在2013年9月举行的《清洁空气研究计划》启动会上,环保部副部长吴晓青也表示,底数、机理不明,技术不足是制约我国大气污染防治工作的瓶颈之一。

  传统的手工监测方法要求对样品进行预处理,操作复杂、价格昂贵,这些因素导致该类方法只适合对大气细颗粒物元素成分的例行检测或调查性监测,无法满足智能化预警的需求。

  为了获得大气颗粒物的组成和浓度的时空分布,在线分析方法已成为大气颗粒物化学组成分析的研究热点之一。一方面由于在线分析方法具有较高灵敏度而需要的样品量少,并可省去或者简化样品处理步骤,因此采样时间和分析时间均可大大缩短。另一方面,在线分析无需样品储存、可简化预处理等步骤,从而避免或减少了离线分析方法中的各种可能的误差因素。(原诗萌整理)

(责编:李京阳(实习生)、赵竹青)

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