2018年11月21日，“第十一屆中國在線分析儀器應用及發(fā)展國際論壇暨展覽會”(CIOAE 2018)在南京國際展覽中心舉辦了隆重的開幕式。儀式結束后，來自中國科學院合肥物質科學研究院的劉文清院士成為本屆論壇的第一位報告人。
中國科學院合肥物質科學研究院 劉文清院士
劉文清院士是我國環(huán)境光學監(jiān)測領域專家，成功將光譜學技術應用于環(huán)境監(jiān)測，開拓了中國環(huán)境光學監(jiān)測技術新領域。他發(fā)展了高靈敏環(huán)境監(jiān)測新方法、新技術，并達到了國際先進水平。此外，還研發(fā)了一系列先進的環(huán)境監(jiān)測設備，促進了中國環(huán)境監(jiān)測技術的進步。作為本屆在線分析儀器論壇的重要嘉賓，劉文清院士為與會人士帶來了題為《環(huán)境監(jiān)測中的光譜學技術進展》的主題報告。
在本次報告中，劉院士從需求背景、技術進展以及發(fā)展思路三大方面出發(fā)，闡述了環(huán)境監(jiān)測中的光譜技術進展。他首先介紹了二次細顆粒物的主要來源，并指出，目前國內大氣臭氧污染有惡化和蔓延的趨勢。眾所周知，VOCs是二次顆粒物和臭氧的共同前體物。盡管我國已經推出了一系列大氣污染控制方案，但是VOCs的控制仍然大大落后于全國大氣環(huán)境保護的要求。有研究顯示，VOCs是“大氣十條”實施后排放仍在增長的唯一污染物。劉院士認為，目前我國城市大氣污染仍然較為嚴重，區(qū)域性污染問題突出，秋冬季重污染天氣多發(fā)頻發(fā)，給環(huán)境保護工作帶來了挑戰(zhàn)。
隨后，劉院士重點介紹了當前環(huán)境監(jiān)測技術的研究與應用進展。他首先分別根據專業(yè)化程度、測量范圍、技術達到的空間分辨率以及技術原理，對環(huán)境監(jiān)測技術進行了分類。比如，根據技術原理來看，環(huán)境監(jiān)測技術可以分為氣相色譜分析(通用型、在線型)、光譜學分析(通用型、在線型、遙感型)、質譜分析(通用型)以及其他監(jiān)測技術(化學發(fā)光、電化學、高性能液相色譜、離子色譜)等等。劉院士以測量時間、靈敏性/選擇性/精確性為兩大維度，對質譜技術、氣相色譜和離子色譜技術、化學&電化學技術、DOAS&FTIR技術、幾種環(huán)境監(jiān)測技術性能進行了比較。此外，他還特別介紹了光學發(fā)展與諾貝爾物理獎之間的淵源，尤其是近幾年來以光學成就獲獎的幾位科學家。
談及目前所在單位研發(fā)的技術成果，劉院士列舉了主/被動差分光學吸收光譜學(DOAS)、主/被動傅里葉變換紅外光譜學(FTIR)、半導體激光光譜學(TDLAS)、環(huán)境監(jiān)測激光雷達(LIDAR、Raman)、光與激光散射和吸收(LiSA)、激光誘導熒光光譜學(LIFS)、激光擊穿光譜學(LIBS)等一系列大氣環(huán)境污染現(xiàn)場監(jiān)測技術，以及在線現(xiàn)場監(jiān)測、地基平臺監(jiān)測、機載平臺監(jiān)測、球載平臺監(jiān)測、星載平臺監(jiān)測等應用領域。
不過就目前而言，大氣氧化性測量相關儀器還存在一些科學問題。劉院士談到，自由基對大氣氧化性的貢獻在90%以上。由于自由基化學活性高、壽命短，而且時空變化劇烈，濃度極低，因此自由基的準確場測量是大氣化學領域最富挑戰(zhàn)性的研究工作之一。他隨后列舉了目前的三大OH自由基探測技術——FAGE(氣體擴張激光誘導熒光)、DOAS(激光差分吸收光譜)和CIMS(化學電離質譜)，并分別介紹了三者在探測限分子、時間、精度和性能上的差異。
關于OH氣體擴張激光誘導熒光，他詳細介紹了技術原理和一些關鍵技術，包括高效低損耗采樣(超音速射流設計)、激光波長穩(wěn)頻技術(參考池)、高效熒光收集技術、PMT門控熒光探測以及定標技術。談及OH自由基標定、系統(tǒng)性能，劉院士提出采用同時光解水汽、氧氣來產生OH自由基進行標定，并介紹了FAGE-HOx系統(tǒng)外場測試方面的研究。
報告會現(xiàn)場
劉院士提出，傅里葉紅外干涉儀有著廣泛的實際應用價值，可以彌補目前例行業(yè)務監(jiān)測手段、內容和范圍的不足。目前的實際應用已經包括危險化學品泄露遙測系統(tǒng)、便攜式VOCs多組份分析儀、污染源排放車載遙測、固定源VOCs在線分析儀、開放光路VOCs現(xiàn)場監(jiān)測等等。
就具體的應用案例而言，劉院士介紹了園區(qū)全方位、網格化在線監(jiān)測;甘肅慶陽石化園區(qū)對VOC排放實施的預警性監(jiān)測;采取天地空一體化大氣環(huán)境綜合觀測技術，針對大氣重污染成因與治理進行攻關;掌握污染狀況和變化規(guī)律;在高分五號衛(wèi)星方面的應用等等。
最后，劉院長談到了環(huán)境監(jiān)測中光譜學技術的發(fā)展思路。他從環(huán)境技術的國家需求出發(fā)，點明了未來的幾大重點發(fā)展方向：
影響國家環(huán)境安全，涉及重大國際環(huán)境問題與履約等環(huán)境戰(zhàn)略，國家急需用監(jiān)測數(shù)據來說明問題但還沒有手段的大氣環(huán)境監(jiān)測技術和儀器設備研發(fā);影響生態(tài)環(huán)境改善，危害人體健康，進而影響國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實施的環(huán)境問題中涉及的環(huán)境監(jiān)測技術和系統(tǒng)研發(fā);基于地基(點源、面源、移動源、無組織源)、機載、球載和星載平臺的新型環(huán)境監(jiān)測技術與系統(tǒng)研發(fā)。此外，還有推進互聯(lián)網+智慧環(huán)保以及研發(fā)小型化輕量化傳感器等發(fā)展趨勢。
特此聲明：
1. 本網轉載并注明自其他來源的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點。
2. 請文章來源方確保投稿文章內容及其附屬圖片無版權爭議問題，如發(fā)生涉及內容、版權等問題，文章來源方自負相關法律責任。
3. 如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發(fā)表之日內起一周內與本網聯(lián)系，否則視為放棄相關權益。