大氣污染防治的“眼睛”與“智囊”

鄭秀亮

全球領先的大氣PM2.5在線源解析質譜系統、多物種高時空分辨率的走航系統、大氣VOCs吸附濃縮在線監測系統、超復雜大氣組分分析系統……由廣州禾信儀器股份有限公司（以下簡稱“禾信儀器”）開發的多種質譜儀器產品，在“藍天保衛戰”中對PM2.5、VOCs等進行實時在線監測及分析，為大氣污染防治工作提供科學指引和重要技術支撐。

作為目前中國少數在質譜儀器制造領域進行正向研發（自主研發）、擁有完全自主知識產權的企業，禾信儀器研發的質譜儀器，成為各地大氣污染防治工作的“眼睛”與“智囊”，為污染攻堅立下汗馬功勞。

自主研發，打造國產質譜儀

質譜儀是一種按離子或者碎片離子質荷比不同進行分離測定的高精密度分析儀器，具有靈敏度高、分辨率高、分析速度快等優勢。雖然它在全球發展的歷史才近110年，但在醫療健康、食品安全、環境監測、工業分析、國家安全領域，具有不可替代的作用和舉足輕重的地位。

由于涉及精密電子、精密機械、高真空、軟件工程、自動化控制等技術，以及電子離子光學、物理化學等學科，質譜技術投入大、產業化周期長，因此一直以來被少數幾個國家所壟斷。質譜技術在中國起步較晚，到目前僅有斷斷續續的60年左右。在一代代人的不懈努力下，市場上逐漸有了國產儀器的身影。在當前國內實現質譜儀器產品自主正向開發的規模化企業中，禾信儀器是少數企業之一。

“由于國內起步晚、技術儲備少，開展質譜儀器產品研發時，我們面臨著資金缺乏、人才缺乏以及技術條件不足等情況。”禾信儀器負責人表示，國內科學儀器市場一開始對國產質譜儀并不看好，但禾信儀器始終堅持自主研發。一方面是國家級、省級、科技部等撥付的部分專項基金，另一方面就是“堅持做中國人的質譜儀器”的信念，長期保持高水平的研發投入，以實現技術不斷創新。

“人員組成上就可以看出我們對研發工作的重視。”禾信儀器負責人指出，公司目前擁有員工400多名，其中研發人員就超過100人，而且一直注重“產學研用金”相結合的發展模式，與20所國內著名研究所、高校建立了密切的合作關系，廣泛開展技術研究、應用示范和人才培養等工作，“我們一直注重與國外高端質譜研究機構深入合作，包括俄羅斯科學院物理化學研究所、德國吉森大學、美國加州大學、日本島津公司等。”

目前，禾信儀器已成功研制出在線單顆粒氣溶膠質譜儀、在線揮發性有機物質譜儀、大氣壓電離飛行時間質譜儀、基于飛行時間質譜技術的金屬化殘余氣體檢測儀等，使我國成為國際上少數掌握高分辨飛行時間質譜核心技術的國家之一，還曾創造過中國大型高端科學儀器初次出口歐美的歷史。

針對市場需求，

研發環境治理產品

成立之初，禾信儀器跟鋼鐵研究總院合作，研制用于鋼鐵類產品生產檢測的質譜儀;后來又研制生物檢測類質譜儀;之后又嘗試過用于石油勘探檢測的質譜儀等等。幾經周折，在2010年研發出應用于環境領域的質譜產品，并廣受市場歡迎，從此開啟專業化質譜發展道路。

如大氣PM2.5在線源解析質譜系統，可實現PM2.5小時級別的來源解析。在單機運行模式下即可同時、實時提供顆粒物粒徑及顆粒物上元素和物種信息，并且能夠發現單個顆粒物上各化學物種之間的聯系，無需繁雜的后續樣品處理，避免了多臺儀器數據處理難度大的問題，同時源解析結果時間分辨率可達1小時，較傳統方法幾個月的時間分辨率有了飛躍提升。

大氣VOCs秒級多組份走航監測系統，具有實時、快速、在線的特點，可實現空氣和水環境中VOCs及惡臭氣體定性定量檢測，能在秒級測量到空氣中幾百種污染物質，節省了離線方法中對樣品采樣、存貯、運輸等過程所需要的時間，目前也可車載，在車輛行駛的過程中邊走邊實時在線連續監測多種VOCs成分，可實時獲取不同物種濃度分布和變化規律，快速深入了解區域污染物分布情況，鎖定關鍵物種，實時追溯污染物來源，精確判定污染區域、行業，甚至是污染企業，為實施空氣VOCs污染精細化管理提供技術支撐。

大氣VOCs吸附濃縮在線監測系統滿足《環境空氣揮發性有機物氣相色譜連續監測系統技術要求及檢測方法》（HJ1010—2018）標準要求，可同時實現環境空氣中C2～C12組分不少于一百多種揮發性有機物的在線定性與定量分析，為用戶提供實時、準確的空氣VOCs組分信息，同時通過該系統還可以開展臭氧來源解析工作，支撐掌握臭氧污染成因及來源。

……

根據這些產品的功能特點，禾信儀器還形成了一套綜合性的大氣環境污染防治解決方案，這套方案為空氣質量改善、排名提升、應急事件處理及服務企業等環境管理目標提供技術支撐、大氣環境污染防治綜合解決方案和核心技術，形成“找問題、找原因、開藥方、做評估”閉環的大氣污染攻堅戰技術支撐服務體系。

服務客戶需要，

提供有效解決方案

2018年11月—12月期間，廣州市某轄區某小學因地處某產業園周邊，學校師生反映經常聞到刺鼻的氣味。區政府接到投訴后高度重視，立即委派禾信儀器前往周邊進行排查。基于異味氣體快速源識別系統，禾信儀器對周邊130余家涉氣企業進行了源譜采集，并使用污染源識別應急監測車定點監測，監測完進行溯源比對，最后發現了幾家企業污染排放貢獻尤其突出，根據排查結果環保部門對這幾家企業進行了約談整改。

2019年1月，廣州市黃埔區委托禾信儀器開展大氣污染防治綜合服務，綜合運用PM2.5在線源解析、VOCs走航等多種技術手段，分析污染特征及來源，找到問題區域、問題企業、問題工段，有針對性地開展整治。到了年底，黃埔區環境空氣中各項主要污染物顯著下降，區域大氣污染防治效果明顯。

其實早在2006年，禾信儀器就開始進行質譜技術應用于環境污染防治的技術和產品研發，在全國范圍內協助各地生態環境部門有針對性地開展大氣污染防治工作。截至目前，VOCs走航監測覆蓋全國將近30個省、230多個城市，累計走航行程超過20萬公里，幫助國內50多個工業園區解決惡臭擾民投訴事件;PM2.5在線源解析服務范圍覆蓋全國30多個省、220多個城市，采集超過8.5萬天的監測數據，僅京津冀及周邊區域就向中國環境監測總站提供區域應急報告170余期，助力各地打好打贏“藍天保衛戰”。