先河環(huán)保：探索中國式PM2.5監(jiān)測技術(shù)
來源：中國環(huán)境報 閱讀：3381 更新時間：2012-03-08 08:26國務(wù)院日前發(fā)布新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》，增加了“PM2.5”監(jiān)測指標。3月5日，第十一屆全國人大五次會議的政府工作報告中指出，中國今年在京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域以及直轄市和省會城市開展細顆粒物(PM2.5)等項目監(jiān)測。
配合PM2.5監(jiān)測工作的開展，國產(chǎn)儀器的技術(shù)儲備及生產(chǎn)能力如何？下一步，空氣污染監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向在哪里？筆者走訪了中國環(huán)境監(jiān)測儀器行業(yè)首家上市公司、中國首家實現(xiàn)城市空氣質(zhì)量連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)國產(chǎn)化的公司——河北先河環(huán)？萍脊煞萦邢薰尽
■顆粒物監(jiān)測研究與中國首套空氣監(jiān)測系統(tǒng)同步
說起國產(chǎn)顆粒物監(jiān)測的發(fā)展，要從先河研制中國第一套空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)說起。1999年，先河環(huán)保承擔了國家經(jīng)貿(mào)委等部門組織的“九五”重大裝備研制計劃項目——城市空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)課題；2000年，先河環(huán)保成功研制出我國第一套完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)并通過鑒定，產(chǎn)品達到國際先進水平，填補了國內(nèi)技術(shù)空白，這其中就包括基于PM10監(jiān)測的顆粒物監(jiān)測儀，配備不同切割器可測量TSP、PM10、PM2.5。
伴隨中國第一套空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)研制成功，先河環(huán)保即掌握了顆粒物監(jiān)測的核心技術(shù)，至今已有10年以上的技術(shù)積累，截至目前，先河已擁有在全國1000個空氣質(zhì)量監(jiān)測子站建設(shè)維護的經(jīng)驗，顆粒物監(jiān)測儀器遍布大江南北，產(chǎn)品技術(shù)日臻完善，該系列產(chǎn)品2007年獲國家科技進步二等獎，2009年被評為國家自主創(chuàng)新產(chǎn)品，并于2010年首批通過了國家環(huán)保認證(中國環(huán)境保護產(chǎn)品認證證書CCEP)，這也是先河PM2.5監(jiān)測技術(shù)的根基所在。
2003年，先河環(huán)保和日本綠藍株式會社進行技術(shù)合作，根據(jù)日本的技術(shù)標準進行了空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的產(chǎn)品升級，達到了日本環(huán)境監(jiān)測評價的要求，全方位提升了儀器的整體性能。
■PM2.5監(jiān)測，始于承擔國家“863”計劃課題
因為具備了顆粒物監(jiān)測的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，2002年，先河環(huán)保、清華大學(xué)、中科院安徽光機所聯(lián)合承擔了“863”計劃“大氣細粒子連續(xù)監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備”課題，擔當起提高我國PM2.5監(jiān)測自主創(chuàng)新能力、充分發(fā)揮高技術(shù)引領(lǐng)監(jiān)測事業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)作用的重任，并由此走出了一條PM2.5監(jiān)測的中國路。在該課題中，先河承擔了《大氣細粒子采樣技術(shù)與設(shè)備》項目，獨立研制了多通道PM2.5采樣器，目前仍在清華大學(xué)使用。
2005年12月13日，“大氣細粒子連續(xù)監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備”課題在北京通過了“863”計劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域辦公室組織的現(xiàn)場驗收。該課題研制出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三通道PM2.5化學(xué)物種采樣器和新型七級沖擊采樣器，并在北京、重慶、寧波進行了現(xiàn)場運行，達到了較高的技術(shù)水準。該課題還研制出了國內(nèi)首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的單顆粒細粒子飛行時間質(zhì)譜儀，可以在線測量氣溶膠粒子的粒徑和主要化學(xué)組份。
2006年，先河環(huán)保和中國環(huán)境監(jiān)測總站合作研究了β射線法顆粒物監(jiān)測儀關(guān)鍵技術(shù)——校準膜的質(zhì)量控制程序，解決了校準膜制作選材、變形和質(zhì)量保證等許多難題，確保了顆粒物自動監(jiān)測儀校準膜的準確性，使校準膜這一關(guān)鍵技術(shù)有了完善的質(zhì)量保證控制。
■突破多項關(guān)鍵技術(shù)，切割器國內(nèi)首家通過認證
經(jīng)過10年的持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，先河已擁有成熟的PM2.5監(jiān)測技術(shù)，該儀器的測量原理基于目前β射線法的主流技術(shù)，產(chǎn)品性能已經(jīng)達到國外同類產(chǎn)品水平。
先河環(huán)保致力于PM2.5切割效率的持續(xù)研究和技術(shù)積累，最新研制開發(fā)的特性尺寸的PM2.5旋風切割器2011年12月獲得中國疾病預(yù)防控制中心認證，是新標準HJ618－2011《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法》頒布后國內(nèi)首家通過認證，解決了切割粒徑、捕集效率的幾何標準差等關(guān)鍵技術(shù)問題，能夠精確地捕集細粒子PM2.5。
公司還實現(xiàn)了多項關(guān)鍵技術(shù)的突破，通過智能加熱系統(tǒng)解決了濕度對顆粒物測量影響的問題；濾紙帶、校準膜、恒流系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的解決，保證了測量的準確性。
■研究灰霾產(chǎn)生機理，為科學(xué)減排提供決策支持
灰霾來自大氣中PM2.5的消光作用，氣象因素是外因，大氣復(fù)合污染還是主要因素。由于經(jīng)濟規(guī)模的迅速擴大和城市化進程的加快，在城市群區(qū)域和大城市的大氣復(fù)合污染日趨嚴重，特別是區(qū)域經(jīng)濟的一體化以及污染物通過大氣環(huán)流在城市間輸送，已經(jīng)形成了區(qū)域內(nèi)污染高度關(guān)聯(lián)的區(qū)域型污染。因此建立區(qū)域性、復(fù)合型大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析制定有針對性的大氣復(fù)合污染的防治對策，對大氣環(huán)境質(zhì)量不斷改善具有重要意義。
基于此，先河環(huán)保從2009年開始進行區(qū)域性大氣復(fù)合污染監(jiān)測、預(yù)警的研究，提出有針對性的大氣復(fù)合污染監(jiān)測整體解決方案。該解決方案由空氣質(zhì)量監(jiān)測儀器與軟件分析系統(tǒng)構(gòu)成，空氣質(zhì)量監(jiān)測儀器是基礎(chǔ)硬件，通過合理布點，科學(xué)設(shè)置監(jiān)測參數(shù)(涵蓋氣溶膠物理及化學(xué)性質(zhì)監(jiān)測、光學(xué)性質(zhì)監(jiān)測、氣象參數(shù)監(jiān)測、場景監(jiān)測等大氣復(fù)合污染相關(guān)參數(shù))，并與污染源在線儀器聯(lián)網(wǎng)，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰浖治鱿到y(tǒng)，借助污染擴散、預(yù)報等模型，最后得出基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供支持。
該系統(tǒng)通過環(huán)境空氣中復(fù)合污染物的監(jiān)測，研究灰霾(微塵)的產(chǎn)生機理，找出主要影響因素，從源頭控制環(huán)境空氣顆粒物中的微粒子污染，并根據(jù)數(shù)據(jù)模型分析提出大氣復(fù)合污染物的污染防治對策，可達到如下主要效果:
1、可以進行空氣質(zhì)量發(fā)布。提供全市空氣質(zhì)量、分區(qū)空氣質(zhì)量、站點空氣質(zhì)量的實時發(fā)布，可查看某種監(jiān)測參數(shù)日均值濃度的污染等級分布和趨勢走向，實時、準確地評價污染情況。
2、可以進行污染事件預(yù)報預(yù)警。大氣污染是污染物與氣象條件、地形地貌共同作用的結(jié)果，該系統(tǒng)可結(jié)合城市污染源排放狀況、地形地貌特征和氣象條件，對城市區(qū)域空氣的污染程度、污染范圍進行預(yù)報，并可根據(jù)預(yù)報來分析污染的走向與趨勢，準確預(yù)警嚴重污染事件，有助于提前采取預(yù)防措施，減少嚴重污染的產(chǎn)生。
3、可以定量評估目標地區(qū)污染物來源？蛇M行污染來源的實時解析，實現(xiàn)排放源時空分配的精細化，找出造成污染的主要因素，并計算出不同地區(qū)的相互輸送量。一方面可以確定本地源和外來源貢獻的相對比例，方便提出區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控宏觀控制的建議和方案。另一方面可進行污染源追溯，根據(jù)污染成分的化學(xué)分析鎖定污染企業(yè)，通過推動污染企業(yè)治理，從源頭上進行控制，提高污染治理的針對性。
4、進行減排效果評估。可以依托監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供減排前與減排后的對比分析，進行減排效果評估，實現(xiàn)對大氣治理效果的量化評價；可以對影響能見度的氣象參數(shù)、污染參數(shù)進行相關(guān)性分析，有助于研究造成能見度惡化的原因，及時總結(jié)治理成果并持續(xù)改進。
■向大氣復(fù)合污染監(jiān)測技術(shù)高端邁進，為環(huán)境監(jiān)測提供技術(shù)支撐
瞄準環(huán)境監(jiān)測技術(shù)制高點，參與國際環(huán)境監(jiān)測高技術(shù)競爭，力爭做到同步發(fā)展，堅持戰(zhàn)略性、前沿性和前瞻性，是先河環(huán)保的研發(fā)目標。作為國家創(chuàng)新型企業(yè)、國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè)，具有行業(yè)資深技術(shù)背景的先河環(huán)保，將產(chǎn)品研發(fā)定位在國家環(huán)境戰(zhàn)略高技術(shù)研發(fā)。
2011年先河環(huán)保共承擔國家課題5項，并作為兩個國家項目的主持單位，與中國科學(xué)院、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、中國環(huán)境科學(xué)研究院等多家國內(nèi)頂級高校和科研院所共同承擔國家課題，成功地奠定了公司“十二五”期間在國家環(huán)保儀器研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略布局中的領(lǐng)導(dǎo)地位。
先河環(huán)保非常注重國際間科技交流與合作，以前沿技術(shù)研究發(fā)展為重點，著力于國際先進監(jiān)測技術(shù)的集成應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化示范，目前已與多個國家和地區(qū)有關(guān)公司建立了合作，推進全球范圍內(nèi)大氣監(jiān)測領(lǐng)域的戰(zhàn)略合作。
2008年，先河環(huán)保與具有30年大氣監(jiān)測系統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)驗的澳大利亞E－cotech公司正式簽約，開始了全球范圍、深層次的戰(zhàn)略合作。依托優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，先河環(huán)保在國家環(huán)境監(jiān)測總站組織的2008污染減排專項農(nóng)村站試點和首批質(zhì)控站項目中成功中標。
2009年，公司與全球知名的顆粒物監(jiān)測儀器制造企業(yè)——美國Metone公司合作，代理其PM10、PM2.5監(jiān)測儀，這不僅標志著雙方合作關(guān)系的建立，同時也代表著國際高端環(huán)境監(jiān)測儀器本土化優(yōu)質(zhì)服務(wù)時代的到來。
2011年，先河作為主持單位，與Ecotech公司共同承擔“大氣復(fù)合污染自動污染監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”課題，該課題為“十二五”國家國際科技合作計劃項目，主要目標是引進高精度背景空氣質(zhì)量監(jiān)測儀器技術(shù)，形成自有技術(shù)的痕量污染自動監(jiān)測儀器；引進溫室氣體監(jiān)測技術(shù)及濁度儀監(jiān)測技術(shù)，并完成灰霾監(jiān)測儀器的集成研究，其技術(shù)水平與國際先進技術(shù)同步。國家國際科技合作專項的研制，使先河環(huán)保進入了國家國際科技交流的創(chuàng)新平臺，也促進了公司技術(shù)合作向更高層次發(fā)展。
配合PM2.5監(jiān)測工作的開展，先河環(huán)保積極參與總站質(zhì)檢室組織編寫的“環(huán)境空氣PM2.5、CO、O3監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(草案)”標準的編制工作，主要承擔了“環(huán)境空氣PM2.5連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)安裝與驗收技術(shù)規(guī)范(草案)”的編制，參與了“環(huán)境空氣PM2.5連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法(草案)”等的編制工作，為PM2.5監(jiān)測工作的開展提供了技術(shù)支撐。
■募投項目基礎(chǔ)建設(shè)，為產(chǎn)能擴張奠定基礎(chǔ)
走進先河環(huán)保產(chǎn)業(yè)園，可以看到一大片建筑拔地而起，據(jù)介紹這是其上市募投建設(shè)項目。其中，新建21600平米綜合車間辦公區(qū)主體已經(jīng)封頂，車間部分鋼結(jié)構(gòu)框架完工，預(yù)計2012年5月份辦公區(qū)可投入使用，7月份可全面投入使用，達產(chǎn)后可實現(xiàn)年產(chǎn)值15億元，為公司產(chǎn)能擴張奠定了基礎(chǔ)。
據(jù)介紹，先河目前的生產(chǎn)設(shè)施就具備年產(chǎn)500套空氣監(jiān)測系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，顆粒物監(jiān)測儀年產(chǎn)量500套以上，新的綜合車間投入使用后，年生產(chǎn)能力將滿足未來5~10年的監(jiān)測能力建設(shè)的需要。
監(jiān)測PM2.5只是手段，關(guān)鍵是要通過監(jiān)測，呼吁全社會立即行動起來遏制空氣污染，這條“治本”之道任重而道遠。先河環(huán)保將致力于大氣監(jiān)測技術(shù)的前瞻研究，以PM2.5監(jiān)測作為新的起點，為中國空氣質(zhì)量改善提供精良的裝備支持和有力的決策支撐，為公眾呼吸上更潔凈的空氣做出自己的貢獻。
