藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的“尖刀侍衛(wèi)”

江镕

近年來，VOCs“走航”監(jiān)測技術(shù)日益走入大家的視野并被逐漸熟悉。在“十三五”期間，VOCs走航監(jiān)測技術(shù)被譽(yù)為藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的“尖刀侍衛(wèi)”，利用它可以快速對區(qū)域進(jìn)行污染畫像，掌握區(qū)域整體空氣質(zhì)量狀況，迅速鎖定問題區(qū)域、問題企業(yè)，為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)立下了赫赫戰(zhàn)功。毋庸置疑，在“十四五”期間，VOCs走航監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的深度和廣度都將進(jìn)一步擴(kuò)展，將在更多領(lǐng)域大施拳腳。

質(zhì)譜“黑科技”，

“移動實(shí)驗(yàn)室”

走航監(jiān)測技術(shù)是在平常定點(diǎn)監(jiān)測輸出的時間、物種和濃度三要素之上，加入了實(shí)時監(jiān)測地理位置信息，為數(shù)據(jù)使用和解讀提供了多一層可能性。

2021年5月，《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》發(fā)布。作為國內(nèi)乃至國外首個VOCs走航技術(shù)規(guī)范，《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》首次明確了走航監(jiān)測的概念：利用車載式快速監(jiān)測設(shè)備在行進(jìn)中連續(xù)自動監(jiān)測，結(jié)合定點(diǎn)監(jiān)測，對污染物進(jìn)行定性定量分析，并基于地理位置信息顯示沿行進(jìn)路線污染物空間連續(xù)分布。這里明確了要求“連續(xù)自動監(jiān)測”，同時需要“顯示沿行進(jìn)路線污染物空間連續(xù)分布”，這就要求快速監(jiān)測設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時在線監(jiān)測且能夠測出污染物組分及濃度信息，不再是實(shí)驗(yàn)室或便攜式設(shè)備實(shí)現(xiàn)車載后的移動定點(diǎn)監(jiān)測。

據(jù)介紹，VOCs走航監(jiān)測概念從2017年底提出，已經(jīng)在環(huán)境大氣科研領(lǐng)域有了一段時間的應(yīng)用，也有了很多成功的應(yīng)用案例。最早提出的技術(shù)路線是用飛行時間質(zhì)譜法，其準(zhǔn)確性高、分辨率也高，能夠?qū)崟r獲取污染物濃度及組分信息。隨著這種技術(shù)的成熟發(fā)展，其監(jiān)測對象及技術(shù)路線已進(jìn)行了延伸，擴(kuò)展了常規(guī)無機(jī)污染指標(biāo)物和顆粒物監(jiān)測，原理上增加了氣相FID、PID、光譜法等，功能更加強(qiáng)大，儼然已成為了一個移動的實(shí)驗(yàn)室。

如果追溯車載移動監(jiān)測的歷史，早在二十多年前，國外就開始進(jìn)行車載移動監(jiān)測技術(shù)的研究。1998年，科學(xué)家們將質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜儀（PTR-MS）帶到蘇里南雨林地區(qū)，對異戊二烯及其光化學(xué)產(chǎn)物進(jìn)行了探索性工作;2000年前后，以常壓質(zhì)譜和質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜儀為代表的直接進(jìn)樣快速質(zhì)譜技術(shù)出現(xiàn)并得到快速發(fā)展;2008年，飛行時間質(zhì)譜儀器（PTR-TOF）發(fā)布，之后以VOCs為檢測目標(biāo)的秒級響應(yīng)快速質(zhì)譜儀在輪船、高空氣球和飛機(jī)航測應(yīng)用等領(lǐng)域積累了大量的案例和數(shù)據(jù)。

在國內(nèi)，對快速質(zhì)譜硬件和應(yīng)用研發(fā)以及商品化開發(fā)，起步較早的是安徽光機(jī)所研制的PTR四級桿質(zhì)譜儀，在與EI電離集合，雙極四級桿檢測和液態(tài)進(jìn)樣等方向取得了眾多獨(dú)創(chuàng)性成果。

而真正將快速質(zhì)譜推向國內(nèi)VOCs走航監(jiān)測市場并接受市場和業(yè)主考驗(yàn)的則是廣州禾信儀器股份有限公司（以下簡稱“禾信儀器”）研發(fā)的單光子電離—飛行時間質(zhì)譜（SPI-TOFMS）。該公司出品的PDMS膜進(jìn)樣系統(tǒng)，在儀器性能和儀器成本之間做了一定的平衡，在大幅降低儀器整體真空要求的同時，獲得了秒級的響應(yīng)時間，成為業(yè)界的一大進(jìn)步。

“目前VOCs走航監(jiān)測技術(shù)也在快速發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，市面上大大小小廠商生產(chǎn)的儀器種類已接近兩位數(shù)。”專家告訴筆者。

國內(nèi)“小巨人”，

國際“領(lǐng)跑者”

禾信儀器成立于2004年，是一家專注于質(zhì)譜儀器研發(fā)、制造、銷售及技術(shù)服務(wù)的國家級火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，也是國家863計(jì)劃、國家重大科學(xué)儀器專項(xiàng)承擔(dān)單位和國家工信部第一批專精特新“小巨人”企業(yè)。2021年9月，禾信儀器在上海證券交易所成功上市，成為國內(nèi)首家在科創(chuàng)板上市的高端質(zhì)譜分析儀器企業(yè)。

自成立以來，禾信儀器始終為守護(hù)藍(lán)天白云、保護(hù)生態(tài)環(huán)境不遺余力、“出謀劃策”，用創(chuàng)新科技為環(huán)境空氣質(zhì)量保障提供技術(shù)支撐。

作為禾信儀器的董事長，同時也是國務(wù)院政府特殊津貼專家、暨南大學(xué)質(zhì)譜儀器與大氣環(huán)境研究所所長、博士生導(dǎo)師、建國60年以來有過杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家，周振在2000年成功將高分辨技術(shù)引入國內(nèi)，并開發(fā)出新型儀器應(yīng)用于大氣壓激光電離源、單顆粒氣溶膠在線監(jiān)測以及與液相色譜的聯(lián)用技術(shù)等，使中國成為少數(shù)具有高分辨飛行時間質(zhì)譜儀研發(fā)能力的國家之一。特別是周振帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)所研制的垂直引入式飛行時間質(zhì)譜分析器，分辨率超過20000，已達(dá)到世界最高水平。

2006年，禾信儀器開始運(yùn)用質(zhì)譜技術(shù)，進(jìn)行環(huán)境污染防治技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)，在全國范圍內(nèi)協(xié)助各地環(huán)保部門有針對性地開展大氣污染防治工作。

4年后，周振團(tuán)隊(duì)開始將研發(fā)的在線單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測，這一儀器在1個小時內(nèi)就能精確地捕捉到空氣中PM2.5的污染源。如今，在線單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀已為100多座城市提供服務(wù)，用以監(jiān)測空氣中的PM2.5污染源。同時在上海世博會、廣州亞運(yùn)會等多個盛會召開時期，為舉辦城市的大氣環(huán)境保駕護(hù)航，發(fā)揮了不可替代的作用。

2017年，禾信儀器在國內(nèi)率先推出大氣VOCs秒級多組份走航監(jiān)測系統(tǒng)SPIMS 2000。這一儀器可以秒級響應(yīng)，實(shí)時在線監(jiān)測300多種VOCs和獲取不同物種濃度分布和變化規(guī)律，快速建立區(qū)域大氣VOCs污染時空“畫像”。同時能夠快速、深入地了解區(qū)域污染物分布情況，鎖定關(guān)鍵物種，實(shí)時追溯污染物來源，精確判定污染區(qū)域、行業(yè)，甚至是污染企業(yè)。所以既可進(jìn)行應(yīng)急監(jiān)測，也可以服務(wù)于常態(tài)巡查，為實(shí)施空氣VOCs污染精細(xì)化管理提供技術(shù)支撐，是業(yè)界赫赫有名的“黑科技”。

2018年10月24日，習(xí)近平總書記視察了廣州開發(fā)區(qū)，親切接見了周振，勉勵禾信儀器堅(jiān)持自主創(chuàng)新，不斷突破質(zhì)譜核心關(guān)鍵技術(shù)。

截至目前，禾信儀器生產(chǎn)的VOCs走航監(jiān)測已覆蓋全國30個省份和230多個地市，累計(jì)走航距離超過500萬千米。近三年在國內(nèi)市場占有率均超過70%，排名第一，在全球細(xì)分領(lǐng)域市場占有率近30%，排名前三，成為民族企業(yè)的驕傲。

各地施新政，污染無遁形

正是有了國內(nèi)一批“專精特新”企業(yè)不斷提供具有國際領(lǐng)先水平的技術(shù)和產(chǎn)品，近年來，借助科技手段強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境、特別是大氣環(huán)境監(jiān)管水平，加強(qiáng)基層一線部門監(jiān)管能力建設(shè)，有效應(yīng)對大氣污染問題，已成為各地生態(tài)環(huán)境部門的普遍共識。

2021年11月13日，一輛VOCs走航監(jiān)測車行經(jīng)東莞市樟木頭鎮(zhèn)樟羅社區(qū)東山工業(yè)街時，發(fā)現(xiàn)該處VOCs濃度存在異常，隨即發(fā)出警報。接到異常情況警報后，東莞市生態(tài)環(huán)境局樟木頭分局立即組織執(zhí)法人員趕往現(xiàn)場開展地毯式排查。經(jīng)過2組執(zhí)法人員的認(rèn)真摸排，最終將目標(biāo)鎖定在了該區(qū)域內(nèi)的一家智能家居科技有限公司。

經(jīng)查，該公司主要從事塑膠制品生產(chǎn)，生產(chǎn)車間分別設(shè)在1樓和3樓。其中，3樓車間主要開展壓磁環(huán)—裝配—焊錫—測試—組裝等工藝流程，已辦理環(huán)評審批手續(xù)及驗(yàn)收手續(xù)，但1樓車間在未經(jīng)生態(tài)環(huán)境部門審批同意的情況下，擅自增設(shè)注塑工序，配有7臺注塑機(jī)和2臺破碎機(jī)。掌握情況后，執(zhí)法人員當(dāng)即對該公司進(jìn)行了相應(yīng)查處。

11月18日，東莞市生態(tài)環(huán)境局執(zhí)法五科牽頭組織包括鳳崗、常平、黃江、橫瀝、企石、橋頭、謝崗、樟木頭、塘廈、清溪和東坑在內(nèi)的轄區(qū)內(nèi)11個生態(tài)環(huán)境分局，對鳳崗鎮(zhèn)開展大氣污染防治專項(xiàng)聯(lián)合執(zhí)法行動。在此次行動中，共查封企業(yè)8家，依法打擊了一批環(huán)境違法企業(yè)。

據(jù)此次行動的相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，此次行動采取掛圖作戰(zhàn)、區(qū)域地毯式排查的方式進(jìn)行，并充分應(yīng)用高科技執(zhí)法手段，利用航車走航對污染源精確溯源，精準(zhǔn)打擊。行動中，執(zhí)法人員發(fā)現(xiàn)鳳崗鎮(zhèn)一企業(yè)噴涂噴漆車間未密閉，烤箱有機(jī)廢氣未進(jìn)行收集處理直接向外環(huán)境排放。針對這一違法行為，執(zhí)法人員立即進(jìn)行立案查處。

“2021年，我們采購了兩批便攜式VOCs現(xiàn)場檢測設(shè)備，并移交給全市33個生態(tài)環(huán)境分局、機(jī)動車排氣污染監(jiān)督管理所和市大氣辦使用?！痹撠?fù)責(zé)人告訴筆者，“為了讓基層的生態(tài)環(huán)境執(zhí)法人員盡快熟悉設(shè)備的性能和使用方法，東莞全市還加大了對便攜式VOCs監(jiān)測設(shè)備的培訓(xùn)力度，僅在2021年10月至11月，東莞市生態(tài)環(huán)境局就舉辦了兩期VOCs監(jiān)測設(shè)備培訓(xùn)會議，進(jìn)一步提升了生態(tài)環(huán)境人員的執(zhí)法技能?！?/p>

不僅是在東莞，為進(jìn)一步有效防控VOCs，快速精準(zhǔn)應(yīng)對VOCs排放造成的空氣異味問題，廣州市生態(tài)環(huán)境局番禺分局也在全市范圍內(nèi)率先購置高科技“鎖污神器”VOCs走航監(jiān)測車，同時建立健全VOCs走航監(jiān)測常態(tài)化機(jī)制，以便及時發(fā)現(xiàn)并有效處置大氣環(huán)境問題。

廣州市生態(tài)環(huán)境局番禺分局的相關(guān)人員說，2020年以來，番禺分局累計(jì)開展VOCs走航監(jiān)測274天次，獲得環(huán)境空氣VOCs數(shù)據(jù)約19.1萬個，發(fā)現(xiàn)VOCs異常點(diǎn)位200多宗次。

“通過VOCs走航，我們可以將異常點(diǎn)情況及時交辦屬地鎮(zhèn)街排查，督促相關(guān)排污單位盡快落實(shí)整改，并對相關(guān)環(huán)境違法行為更加準(zhǔn)確地進(jìn)行查處。可以說它們就是我們工作實(shí)實(shí)在在的幫手，發(fā)揮了很大用處?！?/p>