近年來，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，我國(guó)大氣污染越來越嚴(yán)重，高濃度大氣細(xì)顆粒物導(dǎo)致霧霾頻發(fā)、大氣能見度下降。快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出大氣細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度、成分、粒徑譜分布和大氣能見度，分析大氣細(xì)粒物來源，是我國(guó)大氣環(huán)境科學(xué)研究和業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)的迫切之需。

日前，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所主持完成的“大氣細(xì)顆粒物在線監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，為我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)代化和監(jiān)測(cè)儀器國(guó)產(chǎn)化作出突出貢獻(xiàn)。

“火眼金睛”瞄準(zhǔn)細(xì)顆粒物

大氣細(xì)顆粒物PM2.5監(jiān)測(cè)儀、粒徑譜儀、有機(jī)碳/元素碳分析儀、大氣能見度儀……走進(jìn)中科院安徽光機(jī)所實(shí)驗(yàn)室，一系列已走向產(chǎn)業(yè)化的監(jiān)測(cè)設(shè)備，讓記者眼睛一亮。“別小看這些設(shè)備，有了它們就如同有了‘火眼金睛’，能夠快速準(zhǔn)確查出大氣細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度、成分等。”桂華僑透露，早在6年前，我省就在全國(guó)**建成“安徽省高速公路惡劣氣象條件監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”，利用他們自主研發(fā)的大氣能見度儀，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高速公路大氣能見度變化情況。由于預(yù)警及時(shí)，該系統(tǒng)自試運(yùn)行以來，全省高速公路死亡3人以上交通事故起數(shù)和死亡人數(shù)同比下降40%以上。

“關(guān)鍵技術(shù)的突破，使得我國(guó)大氣細(xì)顆粒物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。”劉建國(guó)介紹，通過動(dòng)態(tài)加熱系統(tǒng)、采樣管升降裝置/走紙裝置、碳臨界溫度的精確定位、差分電遷移分級(jí)和快速分析、穩(wěn)定的場(chǎng)致電離電荷源技術(shù)、大氣能見度標(biāo)定和野外校準(zhǔn)、光學(xué)透鏡測(cè)污裝置等一系列關(guān)鍵技術(shù)的突破，他們創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一整套大氣細(xì)顆粒物高靈敏探測(cè)技術(shù)工程化解決方案，解決了大氣細(xì)顆粒物多參數(shù)準(zhǔn)確、快速、在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)難題，一舉滿足了我國(guó)環(huán)境、氣象、交通、科研等多部門對(duì)大氣細(xì)顆粒物在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)需求。

“穩(wěn)定性強(qiáng)、靈敏度高，可實(shí)時(shí)在線、無人值守，這是我們?cè)O(shè)備*顯著的優(yōu)勢(shì)。”桂華僑表示，圍繞該系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和儀器設(shè)備的研制，他們已累計(jì)獲得8項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)、5項(xiàng)軟件著作權(quán)登記以及8項(xiàng)實(shí)用新型專利授權(quán)。其中，大氣細(xì)顆粒物PM2.5監(jiān)測(cè)儀，通過環(huán)保部環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器質(zhì)檢中心技術(shù)認(rèn)證;大氣細(xì)顆粒物切割器，通過中國(guó)疾控中心檢測(cè);大氣能見度儀，以零故障和96%的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率通過中國(guó)氣象局定型認(rèn)證;大氣顆粒物有機(jī)碳/元素碳分析儀，通過省科技廳科技成果鑒定，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

監(jiān)測(cè)設(shè)備告別進(jìn)口時(shí)代

“由于我們技術(shù)的投入使用，使得國(guó)內(nèi)至少三分之二以上的大氣細(xì)顆粒物在線監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。”劉建國(guó)驕傲地說，過去，我國(guó)大氣細(xì)顆粒物在線監(jiān)測(cè)核心設(shè)備主要從美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)設(shè)備在品種、數(shù)量、性能、質(zhì)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實(shí)際工作需要，安徽光機(jī)所技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化后，打破了長(zhǎng)期以來高檔環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備依賴進(jìn)口的局面。

我國(guó)地域遼闊、氣候差異大，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器的適應(yīng)性要求也比較高。“進(jìn)口設(shè)備高價(jià)買回來后，有時(shí)會(huì)‘水土不服’，服務(wù)也跟不上。”桂華僑告訴記者，他們與企業(yè)合作生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)設(shè)備不僅價(jià)格低、服務(wù)好，性能也與進(jìn)口設(shè)備相當(dāng)，可以24小時(shí)全天候穩(wěn)定運(yùn)行。2008年以來，項(xiàng)目組利用該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)先后在珠三角、長(zhǎng)三角和北京等地區(qū)開展綜合應(yīng)用示范，驗(yàn)證了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并參與2008年北京奧運(yùn)會(huì)、2010年上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)以及2014年北京亞太經(jīng)合組織會(huì)議空氣質(zhì)量保障任務(wù)，用科學(xué)數(shù)據(jù)評(píng)估了國(guó)家重大活動(dòng)空氣質(zhì)量保障措施的效果。

目前，中科院安徽光機(jī)所研制的大氣細(xì)顆粒物在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，已批量應(yīng)用于環(huán)保部城市空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)、重點(diǎn)區(qū)域和城市大氣灰霾監(jiān)測(cè)超級(jí)站、中國(guó)氣象局氣象觀測(cè)網(wǎng)、氣溶膠質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，以及安徽、貴州等省“高速公路惡劣氣象條件監(jiān)測(cè)網(wǎng)”。近3年，全國(guó)20多個(gè)省市已安裝大氣細(xì)顆粒物監(jiān)測(cè)設(shè)備2100余套，實(shí)現(xiàn)新增產(chǎn)值2.5億元，新增利稅9533萬元。

“下一步，我們將更加關(guān)注與百姓健康有關(guān)的研究，比如納米量級(jí)的大氣超細(xì)顆粒物監(jiān)測(cè)。”劉建國(guó)透露，超細(xì)顆粒物對(duì)于人體健康、環(huán)境、氣候變化的影響可能更大，其在線監(jiān)測(cè)難度也更大，需要更多的技術(shù)研發(fā)，這是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。另外，大氣環(huán)境領(lǐng)域臭氧、揮發(fā)性有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)，也需要更多高靈敏度的儀器設(shè)備。“科學(xué)研究任重而道遠(yuǎn)，需要持之以恒的科技攻關(guān)。”他坦言，國(guó)產(chǎn)儀器推廣應(yīng)用的時(shí)候，也面臨一些困境，很多人對(duì)國(guó)產(chǎn)儀器抱有懷疑和不信任的心態(tài)，國(guó)家還應(yīng)加大對(duì)國(guó)產(chǎn)儀器的政策支持，為推廣應(yīng)用提供便利。