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环境监测:中国黑马来了

行业聚焦点中国仪表网2009年09月15日 17:22人气:4601

编者按:我国环境污染日趋严重,环境污染防治技术和装备急需提高和改善。为此,“十五”863计划环境污染防治技术主题组提出:在未来五年里,针对我国当前环境污染防治急需的技术和设备,开发出一批具有自主知识产权的环保高技术,并推动其实现成套化、工程化和产业化等要求,力求缩短我国与发达国家在环境污染防治技术上的差距。
目前,在环境污染监测技术、清洁生产、大气污染控制以及污染土壤修复等方面都有了突破性进展,本期主要向您介绍环境污染监测技术,课题组已开发完成可调谐红外激光差分吸收汽车尾气道边监测系统,可对汽车牌照,尾气中的碳氢、氮氧化物、一氧化碳和二氧化碳自动监测,填补了国内空白。
中国科学院安徽光机所副所长刘文清看中央电视台的“全国各大城市空气质量日报”,心情和普通观众不一样。他就像在欣赏自己的孩子,悠然地点支烟,微笑着。
“这用的就是我们研制的‘城市空气质量自动监测系统关键技术’。”刘文清说。
中国杀出一匹黑马
1998年以前,国内一直没有像样的大气污染监测仪器生产厂家。以刘文清研究员为学术带头人的研究团队,成功地研制出监测城市环境大气污染的仪器,由国家环保总局推广生产后,其产品 价格低于国外进口产品的50%。
去年,美国一家公司看好中国市场,意欲前来推销同类产品,当他们被告知中国已经有了自己的产品之后,略带几分敬佩的说:“这是从哪儿半途突然杀出的野马?”
上世纪80年代以来,美国采用光学和光谱学等先进技术实施了为期15年的全球对流层化学计划(GTCP),其中的大部分研究内容都涉及灾害性大气污染研究。
1988年以后国际大气化学和全球污染委员会也推出了国际全球大气化学研究计划(I鄄GAC),强调全球区域性的综合观测及其数据分析。南极臭氧洞的发现,以及对流层中臭氧浓度的上升,得益于自50年代以来,美国、英国等许多国家的科学家对臭氧浓度的长期联合观测。
德国、荷兰、美国的三位科学家因揭示活性自由基的催化循环反应在臭氧洞形成过程中的作用,为此获得了1995年度诺贝尔化学奖。他们所采用的在线监测技术之一就是机载可调谐红外激光吸收光谱系统实时测量臭氧洞形成过程中的大气痕量气体。
突破高端环境监测技术
刘文清介绍,我国在环境污染的机理研究方面也开展过许多基础研究,但是由于学科交叉不够深入,缺乏先进测量技术和仪器,加上经费短缺,在如非CO2温室气体(甲烷CH4、臭氧 O 3)和大气气溶胶(主要是碳黑类气溶胶)这两类重要大气污染物对环境到底有什么影响方面没有科学数据,涉及到污染物对区域和全球气候变化的研究方面比较薄弱,一些与环境有关的重要领域的交叉、结合研究还没有。由于缺乏第一手的资料,在国际谈判中往往处于被动的地位。
“在863计划资源与环境技术领域环境污染防治技术主题的支持下,我们承担的‘可调谐红外激光差分吸收汽车尾气道边监测技术与系统研究’课题的工作,使我国高档环境监测仪器的研发和技术水平得到了较快的发展。这些技术的研发和应用彻底打破了多年来我国高档监测仪器必须依赖国外进口的局面,为国家环境监测能力建设提供了有力的支撑。”刘文清说。
开创新的学科方向
1999年,安徽光机所根据学科定位对全所学科重新布局,根据学科发展需要进行内部结构调整,组建了环境光学实验室。该实验室由刚刚归国不久的刘文清挂帅。“我们通过调研,选择了国家急需的实时在线环境监测仪器设备作为研究室攻坚与发展的突破口。”
刘文清也因此开创了一个新兴的交叉学科———环境光学。
2000年5月,“环境污染高灵敏光谱在线监测技术研究”等一批瞄准国家需求的项目启动。“当时我们所能做的工作一些专家还不知底,担心400万元的经费是否会打水漂。今天的事实证明我们不但完成了这个项目,而且做得很漂亮。”刘文清说。
安徽光机所领导先后邀请王大珩、刘鸿亮、魏复盛、任振海、童庆禧、牛憨笨、刘颂豪、何多慧等多位院士等前来指导开展环境光学的科研布局及建设。2000年4月,由两院院士组成的“先进环保技术领域专题组”,向国家提供了一份《先进环保技术咨询报告》,肯定了他们开发的多种环境监测技术,建议把“DOAS空气质量自动监测系统”、“紫外差分烟道在线监测系统”、“机动车尾气遥测系统”等列为国家重点发展项目。
国家863计划污染防治技术主题从2001年开始先后启动“可调谐红外激光差分吸收汽车尾气道边监测技术与系统研究”、“城市空气质量自动监测系统关键技术及集成设备研制”、“基于激光技术的大气污染光学监测技术与产业化”等多个项目的研究,安徽光机所在激烈的竞争中脱颖而出,成为这些项目的承担单位。
“其实,我们环境光学实验室能发展起来,完全是靠863计划和科学院知识创新工程的支持。”刘文清说。
节省外汇上亿美元
“现在城市空气的主要污染源来自汽车尾气。在北京等禁止使用燃煤锅炉的大城市,大约80%%的气态污染物来自机动车尾气的排放”刘文清说。
据了解,当前我国环境监测工作的主要难点在于资金问题,从国外进口一台路边尾气监测仪需耗费外汇15-20万美元,还不包括每年的运行费用。对我国大部分城市来说,开展环境污染监测工作相当困难的。
“目前只有北京从国外购买了三台,就全国来说,大部分城市仍处于空白,因此对尾气自动监测仪器的需求是不言而喻的。”刘文清说。
刘文清预计,未来市场为每个县级城市配备一台,中等城市3-5台,大城市10台以上,全国市场需求量3000台以上。消耗外汇高达9亿美元。“而我们开发的技术,单台成本约6万美元,同样装备市场,可为国家节约上亿元美元以上外汇,并且可以出口创汇。”
除了这笔经济账,使用和维护上更值得一谈。进口设备操作界面主要是英文,难以识别带有汉字的机动车牌照。而我国自主研制的产品则避免了这个麻烦。
分享国内三分之一市场
专家预测,到2005年我国环境监测仪器的产值将由2000年的不到10亿增加到20亿元,到2010年和2015年将分别达到40亿和80亿元。例如,目前从国外引进光谱法城市空气质量监测系统大约8万美元,国内开展的研究完全瞄准国际先进水平,利用我国自有技术生产的同类产品性能指标达到国外同类产品的水平,而价格仅为进口产品的30%%~40%%。
目前,安徽光机所与安徽蓝盾电子有限公司和安徽宝龙集团合作,拟建立以环境光学监测技术为主要发展方向的安徽环境光学监测技术产业化基地。
“正是由于我所先期开展的相关研究和开发工作,从2002年开始,国家环保总局进行的城市空气质量监测系统招标中,已经完全采用国产仪器设备。”刘文清说,今年,国家环保总局已经决定订购这一系统30套、总计金额为1350万元,用于建立国控城市空气质量自动监测子站。该系统的产品化填补了国内空白,我们的销量已经占该产品国内三分之一的市场份额。
以院士王大珩、任阵海、魏复盛等专家组成的验收委员会对安光所在大气污染监测中取得的成绩给予了高度的评价,认为该系统的成功研发,填补了国内可调谐红外激光差分吸收汽车尾气道边监测系统的空白,项目研究成果达到国际先进水平,部分技术达到国际领先水平。
2004年4月,863计划设立“基于激光技术的大气污染光学监测技术系统与产业化”课题,对安徽光机所的几个相关课题进行滚动支持,使其顺利完成产业化和推广普及。
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