藍天保衛戰的“尖刀侍衛”

江镕

近年來，VOCs“走航”監測技術日益走入大家的視野并被逐漸熟悉。在“十三五”期間，VOCs走航監測技術被譽為藍天保衛戰的“尖刀侍衛”，利用它可以快速對區域進行污染畫像，掌握區域整體空氣質量狀況，迅速鎖定問題區域、問題企業，為打贏藍天保衛戰立下了赫赫戰功。毋庸置疑，在“十四五”期間，VOCs走航監測技術應用的深度和廣度都將進一步擴展，將在更多領域大施拳腳。

質譜“黑科技”，

“移動實驗室”

走航監測技術是在平常定點監測輸出的時間、物種和濃度三要素之上，加入了實時監測地理位置信息，為數據使用和解讀提供了多一層可能性。

2021年5月，《長三角生態綠色一體化發展示范區揮發性有機物走航監測技術規范》發布。作為國內乃至國外首個VOCs走航技術規范，《長三角生態綠色一體化發展示范區揮發性有機物走航監測技術規范》首次明確了走航監測的概念：利用車載式快速監測設備在行進中連續自動監測，結合定點監測，對污染物進行定性定量分析，并基于地理位置信息顯示沿行進路線污染物空間連續分布。這里明確了要求“連續自動監測”，同時需要“顯示沿行進路線污染物空間連續分布”，這就要求快速監測設備能夠實現實時在線監測且能夠測出污染物組分及濃度信息，不再是實驗室或便攜式設備實現車載后的移動定點監測。

據介紹，VOCs走航監測概念從2017年底提出，已經在環境大氣科研領域有了一段時間的應用，也有了很多成功的應用案例。最早提出的技術路線是用飛行時間質譜法，其準確性高、分辨率也高，能夠實時獲取污染物濃度及組分信息。隨著這種技術的成熟發展，其監測對象及技術路線已進行了延伸，擴展了常規無機污染指標物和顆粒物監測，原理上增加了氣相FID、PID、光譜法等，功能更加強大，儼然已成為了一個移動的實驗室。

如果追溯車載移動監測的歷史，早在二十多年前，國外就開始進行車載移動監測技術的研究。1998年，科學家們將質子轉移反應質譜儀（PTR-MS）帶到蘇里南雨林地區，對異戊二烯及其光化學產物進行了探索性工作;2000年前后，以常壓質譜和質子轉移反應質譜儀為代表的直接進樣快速質譜技術出現并得到快速發展;2008年，飛行時間質譜儀器（PTR-TOF）發布，之后以VOCs為檢測目標的秒級響應快速質譜儀在輪船、高空氣球和飛機航測應用等領域積累了大量的案例和數據。

在國內，對快速質譜硬件和應用研發以及商品化開發，起步較早的是安徽光機所研制的PTR四級桿質譜儀，在與EI電離集合，雙極四級桿檢測和液態進樣等方向取得了眾多獨創性成果。

而真正將快速質譜推向國內VOCs走航監測市場并接受市場和業主考驗的則是廣州禾信儀器股份有限公司（以下簡稱“禾信儀器”）研發的單光子電離—飛行時間質譜（SPI-TOFMS）。該公司出品的PDMS膜進樣系統，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，獲得了秒級的響應時間，成為業界的一大進步。

“目前VOCs走航監測技術也在快速發展，據不完全統計，市面上大大小小廠商生產的儀器種類已接近兩位數。”專家告訴筆者。

國內“小巨人”，

國際“領跑者”

禾信儀器成立于2004年，是一家專注于質譜儀器研發、制造、銷售及技術服務的國家級火炬計劃重點高新技術企業，也是國家863計劃、國家重大科學儀器專項承擔單位和國家工信部第一批專精特新“小巨人”企業。2021年9月，禾信儀器在上海證券交易所成功上市，成為國內首家在科創板上市的高端質譜分析儀器企業。

自成立以來，禾信儀器始終為守護藍天白云、保護生態環境不遺余力、“出謀劃策”，用創新科技為環境空氣質量保障提供技術支撐。

作為禾信儀器的董事長，同時也是國務院政府特殊津貼專家、暨南大學質譜儀器與大氣環境研究所所長、博士生導師、建國60年以來有過杰出貢獻的科學家，周振在2000年成功將高分辨技術引入國內，并開發出新型儀器應用于大氣壓激光電離源、單顆粒氣溶膠在線監測以及與液相色譜的聯用技術等，使中國成為少數具有高分辨飛行時間質譜儀研發能力的國家之一。特別是周振帶領團隊所研制的垂直引入式飛行時間質譜分析器，分辨率超過20000，已達到世界最高水平。

2006年，禾信儀器開始運用質譜技術，進行環境污染防治技術和產品的研發，在全國范圍內協助各地環保部門有針對性地開展大氣污染防治工作。

4年后，周振團隊開始將研發的在線單顆粒氣溶膠質譜儀應用于環境監測，這一儀器在1個小時內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譜儀已為100多座城市提供服務，用以監測空氣中的PM2.5污染源。同時在上海世博會、廣州亞運會等多個盛會召開時期，為舉辦城市的大氣環境保駕護航，發揮了不可替代的作用。

2017年，禾信儀器在國內率先推出大氣VOCs秒級多組份走航監測系統SPIMS 2000。這一儀器可以秒級響應，實時在線監測300多種VOCs和獲取不同物種濃度分布和變化規律，快速建立區域大氣VOCs污染時空“畫像”。同時能夠快速、深入地了解區域污染物分布情況，鎖定關鍵物種，實時追溯污染物來源，精確判定污染區域、行業，甚至是污染企業。所以既可進行應急監測，也可以服務于常態巡查，為實施空氣VOCs污染精細化管理提供技術支撐，是業界赫赫有名的“黑科技”。

2018年10月24日，習近平總書記視察了廣州開發區，親切接見了周振，勉勵禾信儀器堅持自主創新，不斷突破質譜核心關鍵技術。

截至目前，禾信儀器生產的VOCs走航監測已覆蓋全國30個省份和230多個地市，累計走航距離超過500萬千米。近三年在國內市場占有率均超過70%，排名第一，在全球細分領域市場占有率近30%，排名前三，成為民族企業的驕傲。

各地施新政，污染無遁形

正是有了國內一批“專精特新”企業不斷提供具有國際領先水平的技術和產品，近年來，借助科技手段強化生態環境、特別是大氣環境監管水平，加強基層一線部門監管能力建設，有效應對大氣污染問題，已成為各地生態環境部門的普遍共識。

2021年11月13日，一輛VOCs走航監測車行經東莞市樟木頭鎮樟羅社區東山工業街時，發現該處VOCs濃度存在異常，隨即發出警報。接到異常情況警報后，東莞市生態環境局樟木頭分局立即組織執法人員趕往現場開展地毯式排查。經過2組執法人員的認真摸排，最終將目標鎖定在了該區域內的一家智能家居科技有限公司。

經查，該公司主要從事塑膠制品生產，生產車間分別設在1樓和3樓。其中，3樓車間主要開展壓磁環—裝配—焊錫—測試—組裝等工藝流程，已辦理環評審批手續及驗收手續，但1樓車間在未經生態環境部門審批同意的情況下，擅自增設注塑工序，配有7臺注塑機和2臺破碎機。掌握情況后，執法人員當即對該公司進行了相應查處。

11月18日，東莞市生態環境局執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、清溪和東坑在內的轄區內11個生態環境分局，對鳳崗鎮開展大氣污染防治專項聯合執法行動。在此次行動中，共查封企業8家，依法打擊了一批環境違法企業。

據此次行動的相關負責人介紹，此次行動采取掛圖作戰、區域地毯式排查的方式進行，并充分應用高科技執法手段，利用航車走航對污染源精確溯源，精準打擊。行動中，執法人員發現鳳崗鎮一企業噴涂噴漆車間未密閉，烤箱有機廢氣未進行收集處理直接向外環境排放。針對這一違法行為，執法人員立即進行立案查處。

“2021年，我們采購了兩批便攜式VOCs現場檢測設備，并移交給全市33個生態環境分局、機動車排氣污染監督管理所和市大氣辦使用。”該負責人告訴筆者，“為了讓基層的生態環境執法人員盡快熟悉設備的性能和使用方法，東莞全市還加大了對便攜式VOCs監測設備的培訓力度，僅在2021年10月至11月，東莞市生態環境局就舉辦了兩期VOCs監測設備培訓會議，進一步提升了生態環境人員的執法技能。”

不僅是在東莞，為進一步有效防控VOCs，快速精準應對VOCs排放造成的空氣異味問題，廣州市生態環境局番禺分局也在全市范圍內率先購置高科技“鎖污神器”VOCs走航監測車，同時建立健全VOCs走航監測常態化機制，以便及時發現并有效處置大氣環境問題。

廣州市生態環境局番禺分局的相關人員說，2020年以來，番禺分局累計開展VOCs走航監測274天次，獲得環境空氣VOCs數據約19.1萬個，發現VOCs異常點位200多宗次。

“通過VOCs走航，我們可以將異常點情況及時交辦屬地鎮街排查，督促相關排污單位盡快落實整改，并對相關環境違法行為更加準確地進行查處。可以說它們就是我們工作實實在在的幫手，發揮了很大用處。”