颗粒物源解析技术从源头阻断“谈霾色变”

中国科技网讯(记者王郁)随着我国经济的快速发展,能源消耗量不断增长,污染物的大量排放导致空气质量恶化。大气中多种污染物以高浓度同时存在,并伴以复杂的相互作用,导致以细颗粒物为代表的二次污染物浓度水平快速上升,大气能见度显著下降、重污染天气频发,对人体健康和生态环境安全的影响也日益严重,人人“谈霾色变”。

要有效控制颗粒物首先要确定颗粒物来源,因此大气颗粒物源解析已经成为制定城市大气颗粒物污染控制对策不可缺少的科学依据,用以帮助环境决策者们更有针对性地、更科学地、合理地防治颗粒物污染。

为此,中国环境科学研究院大气环境研究所高健研究员带领的大气环境研究所“颗粒物源解析”技术团队多年来致力于大气气溶胶颗粒物污染机制及成因、颗粒物理化特征、颗粒物综合源解析等大气环境领域的科学研究。

“从颗粒物溯源的时间分辨率上来说,传统意义上的颗粒物源解析是基于长周期、低时间分辨率(一般为24小时)的颗粒物采样样品进行分析,无法满足重污染过程中针对不同发展阶段开展颗粒物源解析的需求。”高健为记者介绍,该团队研发的一项“一种基于单颗粒质谱的大气颗粒物实时源解析方法”可以较好的弥补传统源解析采样程序繁琐、分析成本高、时间分辨率低等缺点。

“该技术解决了现有技术无法针对重污染过程颗粒物来源进行快速识别、动态解析的瓶颈,可以在提供有较高准确性和精细化的颗粒物来源解析结果的同时,极大程度上提高源解析结果的时间分辨率(小时级别)。”高健说,“这项技术应用于大气颗粒物快速动态源解析技术领域,解决了目前不能及时反应大气颗粒物来源的问题,可为重污染过程应对提供技术支持,同时由于本专利的解析过程快速高效、操作性强、总体运行成本低,具有较高的实用价值。”

该专利衍生产品在在线动态大气颗粒物来源解析、快速确定空气污染成分等领域也具有重要作用,为我国城市空气质量达标、颗粒物污染防治工作提供技术支持。在日前国家知识产权局公示的第十九届中国专利奖获奖名单中,“一种基于单颗粒质谱的大气颗粒物实时源解析方法(专利号:ZL201310739170.7)”获得中国专利优秀奖。

据悉,近几年本专利技术已经在大气颗粒物污染防治工作中得到了广泛的应用,如在北京APEC空气质量保障、世界反法西斯胜利70周年阅兵空气质量保障、冬奥会申办期间空气质量保障、南京青奥会保障、广州亚运保障、杭州G20保障等工作中发挥重要作用。基于国家环境保护部的“京津冀颗粒物组分及光化学监测网建设”项目,该专利在建立的单颗粒质谱监测网中得到了应用,目前已实现在十余个京津冀典型城市开展大气颗粒物实时源解析的能力,在重污染天气成因分析中发挥了重要作用。此外,该专利还应用于东方红2号海洋大气黄渤海科考研究,并在粤北地区重大血铅事故的污染源解析中发挥关键作用。

目前,该专利技术及依托该专利技术的仪器已经于国内广泛使用,利用该专利技术的分析仪器目前主要为广州禾信仪器股份有限公司的在线单颗粒气溶胶质谱仪和PM2.5在线源解析系统,这些仪器占国产飞行时间质谱仪市场份额90%以上,在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)入选国家重点新产品,是目前单价最高的国产商品化科学仪器,也是完全自主知识产权并实现商品化的国产质谱仪器,目前已被国内近50家环境监测部门、大型环保企业、科研院所等购买,累计销售超过1.5亿元。

据了解,高健带领的团队先后承担并完成了多项国家和省部级课题,包括环保公益项目、国家自然科学基金重点项目、面上项目、国家科技支撑项目等。目前研究成果已获得多项国家发明专利,并在全国数十个城市开展应用,相应成果获得环保部及地方环保局高度评价。

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责任编辑:范琪