國產(chǎn)PM2.5監(jiān)測儀也能守護(hù)“城市藍(lán)”

過去幾年，只要偶爾碰上藍(lán)天白云，拍張圖往朋友圈里一發(fā)，你可能就收獲上百個(gè)贊。

環(huán)境就是民生。除了有針對(duì)性的治理，環(huán)境監(jiān)測必不可少。PM2.5這種大氣中直徑小于或等于2.5微米的細(xì)小顆粒物，正是形成霧霾的元兇。霧霾嚴(yán)重威脅著人們身體健康，實(shí)現(xiàn)霧霾的準(zhǔn)確監(jiān)測是回應(yīng)大眾關(guān)切，開展環(huán)境治理的前提。

β射線PM2.5監(jiān)測儀作為重量法的等效監(jiān)測方法，是我國環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測的國標(biāo)方法之一。2018年開始，北京市計(jì)量檢測科學(xué)研究院領(lǐng)頭開展了國產(chǎn)β射線PM2.5監(jiān)測儀的驗(yàn)證評(píng)價(jià)與推廣。從技術(shù)性能指標(biāo)和應(yīng)用性能指標(biāo)入手，針對(duì)國產(chǎn)儀器的質(zhì)量差距，研究提出質(zhì)量提升的技術(shù)解決方案，并根據(jù)質(zhì)量提升技術(shù)方案，協(xié)助國產(chǎn)β射線PM2.5監(jiān)測儀生產(chǎn)制造廠家提升產(chǎn)品質(zhì)量。

驗(yàn)評(píng)工作如何開展？

眾所周知，PM2.5除了本身可以直接進(jìn)入人體肺部，對(duì)肺泡造成損傷之外，還可能成為病毒和病菌的載體。如何有效準(zhǔn)確地監(jiān)測PM2.5的質(zhì)量濃度，顯得尤為重要。

β射線PM2.5監(jiān)測儀作為測量大氣中可吸入肺顆粒物濃度的專用儀器，利用β射線作為輻射源，抽氣泵對(duì)大氣進(jìn)行采樣，采樣時(shí)監(jiān)測儀實(shí)時(shí)監(jiān)控抽氣的流量，大氣中的懸浮顆粒被吸附在β源和閃爍體探測器之間的濾紙表面，抽氣前后閃爍體探測器計(jì)數(shù)值的改變反映了濾紙上吸附灰塵的質(zhì)量，根據(jù)采樣體積換算為單位體積空氣中懸浮顆粒物的濃度。

在整個(gè)驗(yàn)證評(píng)價(jià)過程中，通過系列的調(diào)研、試驗(yàn)、分析、改進(jìn)等環(huán)節(jié)，科研院所、企業(yè)的專家不斷地融合、融入，形成了一個(gè)穩(wěn)定的、專業(yè)的國產(chǎn)計(jì)量科學(xué)儀器驗(yàn)證評(píng)價(jià)技術(shù)團(tuán)隊(duì)。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，專家團(tuán)隊(duì)對(duì)得到的驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，完成國產(chǎn)與進(jìn)口β射線PM2.5監(jiān)測儀驗(yàn)證評(píng)價(jià)報(bào)告。

據(jù)了解，β射線PM2.5監(jiān)測儀容易受到濕度、溫度和實(shí)際監(jiān)測環(huán)境的影響。參與驗(yàn)評(píng)的β射線PM2.5監(jiān)測儀因而踏上了從北到南的“長途跋涉”。專家團(tuán)隊(duì)還將待測儀器設(shè)置在北京、武漢、杭州、?？诘葰夂颦h(huán)境明顯不同的四個(gè)城市，對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，并利用重量法進(jìn)行量值溯源，評(píng)價(jià)參評(píng)儀器的環(huán)境適應(yīng)性。

驗(yàn)評(píng)工作需要突破哪些技術(shù)難題？

在PM2.5爭論之初，我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PM2.5監(jiān)測儀器還沒有進(jìn)入市場，國外品牌占了先機(jī)。然而品牌不應(yīng)成為一種監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，儀器運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠才是環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的基本要求。

北京市計(jì)量檢測科學(xué)研究院生態(tài)環(huán)境與能源資源研究所所長張國超告訴記者，準(zhǔn)確監(jiān)測PM2.5需要解決兩個(gè)技術(shù)難題。一是前處理是否做好。“這是由于空氣中存在水蒸氣，會(huì)吸附于顆粒物上從而一起被采樣和檢測，勢必會(huì)影響PM2.5的測量結(jié)果。因此前處理也就是對(duì)樣本進(jìn)行加熱除濕。”張國城透露，現(xiàn)有難題是目前國內(nèi)還沒有一個(gè)行之有效的方法來評(píng)價(jià)前處理是否做好。

二是儀器測量是否準(zhǔn)確。探討測量儀器的準(zhǔn)確性，就不得不提PM2.5切割器。PM2.5切割器對(duì)環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5 μm的顆粒物具有分離功能，是監(jiān)測儀的關(guān)鍵裝置。這是因?yàn)镻M2.5濃度的測量準(zhǔn)確性有一個(gè)很重要的前提，即監(jiān)測的顆粒物粒徑屬于所需測量的PM2.5范圍。

“PM2.5切割器主要對(duì)空氣中多分散的顆粒物成分進(jìn)行物理切割，從而使得儀器監(jiān)測的顆粒物屬于PM2.5?！睆垏欠Q，在對(duì)國產(chǎn)PM2.5切割器生產(chǎn)廠家的評(píng)測過程中，大部分企業(yè)都是合格的，但少數(shù)因加工精度不夠等原因存在一定偏差。

在開展驗(yàn)評(píng)工作的過程中，張國超發(fā)現(xiàn)，一些企業(yè)試圖在一臺(tái)監(jiān)測儀上同時(shí)實(shí)現(xiàn)PM2.5只裝一件切割器和切換閥，一旦切換閥做不好，切割效果就不合格。然而，國內(nèi)并沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和圖紙，很多國內(nèi)廠商只好拿來國外圖紙照貓畫虎，精準(zhǔn)度低，導(dǎo)致合格率很低。

如何促進(jìn)科學(xué)儀器國產(chǎn)化？

面對(duì)種種難題和不少突發(fā)狀況，張國城和他的團(tuán)隊(duì)一直兢兢業(yè)業(yè)。團(tuán)隊(duì)從最初的10幾個(gè)人，逐漸壯大到40余人，通過4年多的時(shí)間，自主研發(fā)出國內(nèi)首屈一指的檢測設(shè)備。

在測評(píng)儀器開展工作的過程中，張國城坦言，這是一個(gè)不斷探索的過程。“有時(shí)候檢測的結(jié)果不滿意，我也會(huì)反思是不是自己的檢測裝置和方法出了問題?！苯?jīng)歷無數(shù)次試錯(cuò)和自我懷疑，張國城和他的團(tuán)隊(duì)才有了信心。

我們也應(yīng)該看到，雖然科學(xué)儀器在國產(chǎn)化上已取得積極進(jìn)展，但由于歷史積累不足等多方面原因，很多科學(xué)儀器依賴進(jìn)口的局面尚未得到根本改觀。

關(guān)鍵部件作為儀器設(shè)備的“心臟”，直接決定了儀器的技術(shù)含量。關(guān)鍵部件的國產(chǎn)能力不足，導(dǎo)致國產(chǎn)儀器整機(jī)技術(shù)水平受限，市場認(rèn)可度不高，影響了行業(yè)的發(fā)展。

從模仿到自主研發(fā)生產(chǎn)，很多國產(chǎn)儀器正在與國外產(chǎn)品齊頭并進(jìn)。高端科研儀器依賴進(jìn)口的問題也早已得到有關(guān)部門的高度重視。以科技部“重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)重點(diǎn)專項(xiàng)”為例，“十三五”期間，科學(xué)儀器專項(xiàng)共安排項(xiàng)目142個(gè)，目前正處于關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和工程化樣機(jī)研制階段。

“一口吃不成胖子”。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國科研固定資產(chǎn)投資當(dāng)中儀器儀表設(shè)備采購費(fèi)用約占60%，科研經(jīng)費(fèi)投入當(dāng)中儀器采購費(fèi)用約占25%?？梢钥闯?，我國科學(xué)儀器儀表市場潛力巨大。“早些年，我國生產(chǎn)β射線PM2.5監(jiān)測儀的企業(yè)還屈指可數(shù)，近些年由于市場需求高、價(jià)格低，從而呈爆發(fā)式增長?！睆垏芨吲d看到這樣的變化。

除國家政策幫扶外，企業(yè)作為創(chuàng)新的主題也應(yīng)該積極參與其中，成為科學(xué)儀器國產(chǎn)化的關(guān)鍵角色。只有將科研需求、科技原始創(chuàng)新力量和企業(yè)創(chuàng)新主體緊密結(jié)合起來，才能促進(jìn)國產(chǎn)科學(xué)儀器“直掛云帆濟(jì)滄?！?。

如今，生態(tài)“顏值”頻頻在線、城市“氣質(zhì)”逐步提升、天空一“藍(lán)”無余不再是奢望，隨手一拍就是藍(lán)天美景。事實(shí)證明，國產(chǎn)PM2.5監(jiān)測儀也能守護(hù)“城市藍(lán)”。