[00116548]大气颗粒物精准监测与精细化污染溯源关键技术研究及应用

1.课题来源 随着大气污染防治工作的逐步深入,空气质量改善空间越来越小,改善压力越来越大,以前粗放型的措施已经很难再对缓解污染状况产生较大作用,细化防治措施的需求也要求监测数据更加精准化和污染溯源分析更加精细化。因此,迫切需要开展大气颗粒物精准监测与精细化污染溯源关键技术的研究。为此,天津同阳科技发展有限公司联合天津市生态环境监测中心、天津财经大学和天津大学在天津市科技支撑计划和天津市重点研发计划的支持下自2014年10月起启动本项目的研究工作,截止至2020年1月结束。 2.技术性能指标 本研究开发整合对挥发性颗粒物补偿测量的β射线测量技术和基于脉冲信号峰值校正的激光散射测量技术的大气颗粒污染物精准监测系统,同时结合大气颗粒物密度测量装置,研究大气污染多维度高时空分辨率精细化分析算法,研发出一套城市大气颗粒物精准监测与精细化污染溯源关键技术,并实现推广应用。 （1）扬尘在线监测系统测量范围0.01-10000.00μg/m3,示值误差9.7%,示值重复性0.9%,零点漂移0.4%FS,采样流量稳定性-1.1%/24h。微型环境空气质量自动监测系统测量范围0-1000μg/m3,当范围0-100μg/m3时,测量误差18.0μg/m3（PM2.5）、15.0μg/m3（PM10）,当范围＞100μg/m3时,测量误差14.3%（PM2.5）、-11.9%（PM10）,平行性7.3%（PM2.5）、5.0%（PM10）,室外比对测量相关系数0.93（PM2.5）、0.95（PM10）。 （2）环境空气颗粒物连续自动监测系统测量范围0-1000μg/m3,校准膜重现性-0.30%（PM2.5）、0.4%（PM10）,平行性4.4%（PM2.5）、3.2%（PM10）,有效数据率＞85%,流量稳定性±0.1%,参比方法比对测试相关系数0.989（PM2.5）、0.990（PM10）。 （3）针对小尺度污染溯源分析系统,时间尺度精细至小时级别,空间尺度精细至街镇级别和1km×1km空间网格,源类尺度精细至具体企业,形成可标准化运行的大数据源,建立数据分析算法和应用方案,实现精细化污染溯源管控。 3.技术先进性 （1）提出了对挥发性颗粒物进行补偿测量的β射线测量新方法和基于脉冲信号峰值校正的激光散射颗粒物测量新方法,开发出大气颗粒物精准监测系统,克服了常规β射线法无法对挥发性颗粒物损失补偿测量和光散射法测量不准确的缺陷,为大气污染溯源提供了精准的颗粒物质量浓度。 （2）提出了一种基于动态粒径切割控制的粒径谱-振荡天平联用的颗粒物密度连续测量新方法,开发出大气颗粒物密度在线监测系统,实现了对不同粒径范围颗粒物密度的连续测量,可为浓度监测设备提供校准依据,并为污染溯源成分分析提供了数据支撑。 （3）开发出小尺度污染溯源分析系统,实现了时间尺度精细至小时级别、空间尺度精细至街镇级别和1km×1km空间网格、对象源类尺度精细至具体企业的多维度溯源分析。 经天津市科学技术评价中心组织专家鉴定,本成果达到国际先进水平。 4. 应用范围 项目研究开发的大气颗粒物精准监测系统可适用于各级环境监测站及其他环境监测机构采用自动监测系统对环境空气质量进行监测的活动,路边环境监测、工业园区及环境评价领域、隧道/飞机场/港口,可搭载于大气环境监测车实现优化布点、子站巡检、质量控制、应急监测等应用;微型空气质量监测仪可应用于暴露点监测、突发泄露与事故巡查、行政大气污染防治精细网格化监管等;扬尘在线监测仪可应用于智慧城市、智慧环保、数字城管、建筑工地扬尘监测、物联网等场景以及城市功能区、工业企业厂界、施工场界、社会生活区域扬尘监测等;精细化溯源技术可应用于各级大气污染防治监测预警与大数据分析平台、智慧环保应用系统、各级大气污染精准管控专家分析服务等项目。 5.应用情况 本项目高度符合国家大气污染防治政策需求,瞄准国家环保政策中重点关注的大气污染防治领域,针对市场对于在线监测分析仪器迫切需要,由天津同阳科技发展有限公司实现具有自主核心知识产权的大气颗粒污染物监测设备和相关软件平台等一系列产品的产业化推广,从而形成了从多种大气在线监测分析仪器到环境监测数据处理分析平台全面覆盖的大气环境监测与管控体系,为环境监管部门决策提供参考,协助地方政府建立以大气颗粒污染物精准监测系统为基础,实现在线监测仪器与由天津市生态环境监测中心开发的小尺度精细化污染溯源分析系统融合,实现大气污染防治精准化数据监测与精细化溯源分析、污染事件闭环管理、污染天气应急响应与措施管控的协调统一。成果已在天津、河北、新疆、内蒙、陕西等近二十个省市推广应用,对我国大气污染精准防控技术的进步起到重大促进作用,经济与社会环境效益显著。