車載飛行時間質譜VOCs走航監測系統關鍵技術與應用

周振

（廣州禾信儀器股份有限公司，廣州 215311）

本項目在國家863 計劃、國家重點領域研發計劃等專項支持下，突破質譜移動在線監測與系統集成、可視化決策平臺、業務標準化等難題，實現VOCs 在線監測、預警、溯源，并可實時可視化展示，相關成果授權取得發明專利20 余件，發表論文近30 篇。為打贏藍天保衛戰和環境應急監測提供精準科學的技術指導和管控支撐。

1 項目取得的創新突破

1.1 大氣VOCs 秒級多組分走航監測系統

針對傳統的VOCs 檢測技術存在的采樣及樣品前處理復雜、檢測周期長的問題，突破選擇特異性膜進樣、補償式真空紫外光電離技術以及離子篩選式“長壽命”離子探測器技術，研制出基于在線質譜技術的在線VOCs 高時空分辨率走航監測系統，通過多設備集成、多參數數據融合，可對300 多種VOCs 成分在線進樣、移動式原位檢測、高穩定性長周期連續高時空分辨率在線精準監測，解決了傳統檢測方案時效性差、污染源排查難以及污染溯源難等問題。

1.2 監測結果智能可視化展示與決策支持平臺

針對海量數據利用率低、業務開展效率低、決策研判能力不足等問題，本項目團隊研發了VOCs 走航監測系統的溯源模型算法，建立了本地化特異性污染物譜圖指紋庫，融合物聯網技術、大數據算法、工作流引擎、地圖可視化組件、數據可視化圖表庫等計算機高新技術，整合外部環境本底信息、環境技術標準、空氣質量監測數據等多源環境數據，開發出監測可視化數據展示與決策支持平臺，該平臺可實現自動預警溯源、任務工單作戰、異常點空間查詢、自動化報告等創新功能，提升信息傳達效率、挖掘更多數據價值、增強業務監管能力，實現管理決策“早、高、省、準”，支撐大氣VOCs 的精準化、精細化管控。

1.3 走航監測規范化、業務化

項目團隊制定了《環境空氣 揮發性有機物測定 車載式單光子電離-飛行時間質譜法（試行）》《移動污染源揮發性有機物（VOCs）測量方法》，輻射帶動多項政策法規出臺，實現了以高時空分辨率飛行時間質譜走航為基礎的揮發性有機物測定方式有法可依，并持續拓展應用場景，確定了六大工作模式，滿足保障、排查、應急三大環境管理需求，實現了大氣VOCs 走航監測場景全覆蓋，保障國家級重大活動空氣質量，為打贏藍天保衛戰和環境應急監測提供精準、科學的管理支撐，取得了較好的應用效果。

2 技術及應用水平

本項目入選《國家鼓勵發展的重大環保技術裝備目錄》，項目團隊先后制定了《環境空氣 揮發性有機物的測定 車載式單光子電離-飛行時間質譜法（試行）》《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》《移動污染源揮發性有機物（VOCs）測量方法》等標準，推動了《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》《關于開展夏季揮發性有機物走航監測的通知》《關于組織開展夏季臭氧污染防治強化監督幫扶工作的通知》《2020年揮發性有機物治理攻堅方案》中將VOCs 走航監測列入重點推薦手段，助力成果市場化推廣。

項目成果應用于北京冬奧會等50 多場重大體育賽事活動期間的空氣質量保障工作，參與了多場突發事件的應急監測，并作為“雪龍號”上唯一的國產高端質譜儀器參與極地科考。本項目的成功應用實現了國產質譜儀器完全自主研發，打破了國外高端質譜環境監測類產品壟斷，培養了一批高端環保裝備研發及應用人才。

3 意義及作用

本項目通過產學研用緊密結合的方式，深挖市場“痛點”，由終端用戶提出需求及總體方案設想，企業、高校負責具體技術。通過解決差異化需求實現項目成果在環境監測領域的廣泛應用，打破了我國高端質譜儀器、環境監測領域核心技術匱乏，高端產品嚴重依賴進口的尷尬局面，實現了國產質譜儀器研發、應用，并根據用戶反饋意見不斷改進的良性循環，對于促進國產質譜儀器升級迭代，促進國內質譜技術進步具有重要作用。

4 經濟和環境效益

4.1 打破國外壟斷，實現進口替代，解決質譜“卡脖子”問題

我國高端環境監測設備市場，大多被外資企業占領。本項目成果的成功產業化，打破我國高端質譜儀器在環境監測領域核心技術匱乏、產品嚴重依賴進口的尷尬局面，實現進口替代。本項目團隊編制了《移動污染源揮發性有機物（VOCs）測量方法》團體標準，為我國移動污染源排放環境監管提供了有力的技術支撐。

4.2 助力打贏藍天保衛戰，服務經濟高質量發展

本項目成果已在300 多個城市進行推廣和應用，助力VOCs、臭氧污染明顯改善，幫助100 多個園區追溯到惡臭異味來源。本項目成果結合應用在線單顆粒質譜儀，可實現臭氧與細顆粒物協調防控，實現精準管控，創造的間接經濟效益近百億元，支撐了區域污染因子、特征分布、成因及影響分析研究，促進了多項政策指導文件的發布，完善了全國VOCs 走航監測技術和能力建設。

本項目的實施，對提高PM2.5和臭氧污染協同防控精細化管理水平、區域污染排放預警溯源和突發環境事件應變能力，提升重大活動賽事空氣質量保障能力，具有重要意義。