車載煙霧箱助力大氣協同治理

你是否有過這樣的經歷？抬頭望向天空，明明藍天白云陽光燦爛，手機里的空氣質量App卻提示“臭氧超標”。這種看不見的污染從何而來？又該如何治理？最近，一輛搭載了“新型車載式室內室外可切換平行雙反應器煙霧箱”的“戰車”穿梭在大灣區城市，正在用最前沿的科技手段尋找答案。

治氣攻堅遇難題

“魔箱”妙解來破局

近年來，廣東省空氣持續改善有目共睹，但近地面臭氧卻成了引起大氣污染的“頑固分子”。據廣東省環境科學研究院大氣環境研究所專家介紹，近地面臭氧不同于工廠煙囪直接排放的污染物，它是由汽車尾氣、工業企業排放的揮發性有機物和氮氧化物在光照條件下經過復雜的光化學反應生成的。因此，要持續打贏“藍天保衛戰”，必須破解近地面臭氧生成的獨特“配方”，識別本地的污染成因，提出臭氧污染防控的“廣東方案”。

“新型車載式室內室外可切換平行雙反應器煙霧箱”就是解決上述難題的“利器”。該系統由廣東省環境科學研究院聯合中國科學院廣州地球化學研究所于2021年3月開始立項研究，歷經兩年半攻關，于2024年9月通過院士領銜的性能評估。專家一致認為該煙霧箱為我國首套可實現室內室外條件切換的移動式雙反應器煙霧箱系統，整體性能達到國內領先水平，其中移動雙反應器煙霧箱室內室外切換及平行性能達到國際先進水平。

該設備是能夠部署在不同研究地區的移動實驗室，可通過對前體污染物種類、濃度和環境因子的監測及調控，模擬研究本地大氣污染特征和機制，識別關鍵影響因素，服務于污染來源解析及高效污染防控對策制定。

平行實驗探真章

雙車聯用溯本源

初見這臺新型車載式煙霧箱，科技感撲面而來，白色箱體緊湊地安裝在專用卡車上，兩側延伸出的采樣管道可直連監測設備。最引人注目的是可升降的雙反應器裝置，通過智能控制系統，能隨時“變身”，在可控人造光源環境和露天真實太陽光照下自動切換開展模擬實驗。

據介紹，“新型車載式室內室外可切換平行雙反應器煙霧箱”是一種用于模擬大氣污染反應過程的移動實驗裝置。實驗時A艙裝滿真實空氣，接受自然陽光照射，模擬大氣環境的本底反應；B艙通過精密配氣系統人為“加料”——調整揮發性有機物和氮氧化物的濃度比例。通過對比兩艙在相同溫濕度、光照強度條件下臭氧生成差異，研究人員能精準鎖定導致臭氧激增的“元兇”。該煙霧箱系統兼具可移動性、真實太陽光照與人造光源可切換性及雙反應器平行性三大獨特優勢，與先進的高分辨率大氣組分在線分析系統聯用，可滿足在不同地區開展近真實大氣環境條件下臭氧生成等光化學反應實驗的需求。雙反應器設計允許同步進行平行或對比實驗，通過“純凈空氣-真實大氣”多維度、“室內-室外”多場景的系統性研究，對站點大氣污染成因進行“全面體檢”，科學支撐周邊污染源管控措施的制定。

而配套的大氣成分超級觀測平臺車則配備了多臺先進的大氣組分在線監測分析設備，包括質子轉移反應飛行時間質譜儀、高分辨率氣溶膠飛行時間質譜儀、掃描電遷移率粒徑譜儀和在線色譜-質譜聯用儀等，具備完善的氣態、顆粒態污染物監測分析能力。通過這套完整的可移動式大氣化學組分觀測系統，科研人員能實時監測研究區域大氣組分，在線追蹤揮發性有機物、臭氧、二次有機氣溶膠等一次和二次污染物濃度和組分的動態變化。

雙車協同工作，能夠在野外及城市等不同環境場景下開展高分辨率的大氣組分原位監測和反應過程模擬，通過多維度實時數據集成和綜合分析，為二次污染成因分析、污染來源解析提供科技支撐。

一線“把脈”查病灶

精準“開方”治空氣

過去，技術人員主要在室內實驗室利用人造光照在單一煙霧箱體系下模擬大氣反應，但受污染分布區域性、復雜氣象條件等的綜合影響，僅靠實驗室數據較難指導城市開展具體的空氣污染防控工作，現在針對這個問題有了更好的實驗方案。

基于可移動式平行雙反應器煙霧箱和觀測平臺的聯合應用，可針對廣東省內不同城市大氣光化學污染問題，開展室內煙霧箱控制實驗及室外真實大氣、真實光照條件下的對比、平行實驗，為粵港澳大灣區臭氧和PM2.5協同防控和空氣質量持續改善提供精準科技支撐，也為打造具有全國影響力的科研創新團隊提供基礎實驗平臺。

在東莞市東城石井國控站點，這臺白色的移動大氣實驗室正在展開外場綜合觀測——真實環境空氣通入雙反應器煙霧箱，并在真實太陽光照下模擬大氣光化學反應，通過添加不同的污染物，評估排放對臭氧生成的影響。技術人員同時可通過大氣組分在線分析設備實時捕捉氣態、顆粒態污染物特征，研究成果將直接支撐東莞市大氣污染防治工作的精準施策，助力粵港澳大灣區空氣質量持續改善。

“新型車載式室內室外可切換平行雙反應器煙霧箱”以科技創新賦能環境治理，其創新的設計和全面的污染組分檢測能力，必將在大氣污染防治領域開拓出更廣闊的應用前景，為廣東省持續深入打好污染防治攻堅戰注入強勁動力。