国内首个基于FTIR技术的立体化、网络化、全覆盖式VOCs监测网络建成

当前，环境大气污染物逐渐呈现种类多、差异大、排放复杂等特点，这些污染物排放特征为环境大气监测、源解析等带来了新的挑战。“亟需能够进行多组分同时测量，检测灵敏度高，可以进行点源、面源、区域等多种方式的全自动在线测量装置。”中科院安徽光学精密机械研究所（以下简称安光所）环境光学中心研究员高闽光告诉《中国科学报》记者。

十多年来，在刘文清院士和刘建国研究员的带领下，安光所环境光学中心率先将先进光谱技术应用于环境监测。针对环境大气立体化监测需求，傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术可以组建包括固定污染源排放监测、无组织排放监测和排放通量监测的立体化监测体系。高闽光团队将FTIR技术成功应用于泉州石化园区，打造了国产FTIR设备的品牌效应。

FTIR技术的发展

FTIR技术是20世纪80年代兴起的一门光谱学技术。自从20世纪70年代在红外光谱中引进傅里叶变换（FT）以来，大幅度地提高了红外光谱（IR）的灵敏度、波数精度、分辨能力和应用范围。

高闽光说：“FTIR具备可测量谱带宽、光谱分辨率高、信噪比高、扫描速度快等特点，因此该技术可以实现多组分气体实时在线监测，在诸多方面得到广泛的应用和推广。”

本世纪初，安光所在国内率先开展了基于FTIR技术的气体定量反演方法与监测技术研究，研发了具有独立自主知识产权的双臂扫摆式核心干涉仪模块，相继开发了可用于环境大气在线监测的多用途、多形式、多平台的FTIR监测系统。

FTIR技术作为一种新兴的光谱检测技术，具备对多组分气体进行实时、在线、连续和无人值守的监测能力。高闽光指出，根据不同监测需求，FTIR技术可以满足化工园区固定污染源VOCs（挥发性有机物）气体监测、化工园区/厂界/区界等无组织排放监测，以及化工园区排放通量遥测等不同层面的监测需求，通过上述三个层面的连续监测，可以构建整个化工园区立体化、全方位的日常和预警监测体系。

在北京奥运会、广州亚运会、上海世博会、南京青奥会、北京APEC会议、杭州G20峰会等国家重大活动中，安光所利用自主研发的FTIR设备在重点化工园区多次承担了立体化、全方位的大气监测保障任务，FTIR技术在化工园区VOCs气体监测等多个领域具有广阔的应用前景。

无故障运行两年半

2014年初，安徽蓝盾光电子股份有限公司福建分公司总经理刘琼通过与福建省监测中心站沟通，确定在泉惠石化园区建设VOCs复合污染物立体化、实时监测网络。

随后安徽蓝盾光电子股份有限公司（简称蓝盾）与安光所环境光学中心高闽光研究团队合作，成立泉惠VOCs监测项目联合工作组，由安光所李相贤博士和蓝盾环境事业部技术部部长吕长彬具体负责。

联合工作组成立后，李相贤、吕长彬和蓝盾技术部韩小斌工程师多次到泉惠石化园区进行实地勘察。李相贤介绍：“我们针对石化园区VOCs排放因子种类多、排放源呈面源无规律分布、VOCs扩散区域广等特点，结合监测现场地理环境、气候条件以及污染物特征等综合因素，确定采用开放光路FTIR技术对园区边界区域VOCs进行立体化、网络化、实时监测为最佳监测方案。工作组同时对整个石化园区的VOCs监测网络制定了详细的项目建设方案。”

项目方案确定后，研究团队放弃高温假的休息时间，针对现场台风频繁、环境湿度大等特点，有针对性地设计了双站对射式开放光路FTIR监测系统；蓝盾工程部王文、王振华、李飞等多位工程师也不畏酷暑，连夜奋战，在最短时间内完成了现场站房建设工作。

2014年7月，在安光所科研团队的努力下，两套开放光路FTIR设备顺利抵达管委会（五柳）和东湖监测站点，随后，安光所童晶晶、李相贤和蓝盾工程部王文、王振华、李飞等多位工程师不畏酷暑，在最短时间内完成了现场仪器安装调试、气体标定等工作。

在仪器设备连续无故障运行一年后的2015年7月，由福建省监测中心站、泉惠石化园区等专家组成的项目验收组对一期项目进行了项目验收。李相贤说：“经过各项性能测试，完全满足预期效果，加上设备试运行期间稳定可靠，两套开放光路FTIR设备以优异成绩通过项目验收。”

据蓝盾环境事业部总经理鲁爱昕介绍，截至目前，这两套开放光路FTIR设备已经连续无故障运行两年半，运行期间，未发生一次仪器故障。

全面保障环境安全

在一期两套开放光路FTIR监测设备完美运行的基础上，为了完善工业园区的VOCs无死角监测能力，二期监测项目中将再增加两套开放光路FTIR设备，以完成整个石化园区立体化、网络化、全覆盖VOCs监测体系建设。

目前二期项目的东湖中学站点已经完成仪器安装调试工作，另一站点也正在紧锣密鼓的建设当中。

据高闽光介绍，二期项目完全建成后，四套开放光路FTIR设备将对整个泉惠石化园区形成全覆盖态势，在石化园区和乡镇居民密集生活区边界形成一道坚强的VOCs监测屏障，必将有力地保障附近居民环境安全。

鲁爱昕也指出，泉惠石化园区VOCs监测系统是国内基于FTIR技术建成的第一个立体化、网络化、全覆盖式VOCs监测网络。该园区VOCs监测网络的完美运行具有很强的示范作用，对于提高国产FTIR设备影响力具有重要意义。

十多年来，在刘文清院士的指导下，安光所高闽光研究团队专注于FTIR设备研发工作，形成了一支光机电算专业齐全的科研队伍。鲁爱昕表示：“今后，我们将与该团队进一步加强合作，共同推动国产FTIR设备的品牌效应。”

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