“霾”這個詞筆劃復(fù)雜，若不是受“霧霾”困擾的范圍越來越廣、時間越來越長，或許不會有那么多人知道“霾”的讀音，也不會有那么多人用“自強不吸”、“霾頭苦干”來調(diào)侃霧霾天氣。在2017年的政府工作報告中，李克強總理就提出，加強對霧霾形成機理的研究，提高應(yīng)對的科學(xué)性和精準(zhǔn)性。摸清“病根”精準(zhǔn)治霾，需完善網(wǎng)格化監(jiān)控系統(tǒng)。

　　網(wǎng)格化監(jiān)控系統(tǒng)“真”面目 你看清了嗎？

網(wǎng)格化監(jiān)控系統(tǒng)是在現(xiàn)有國控空氣自動監(jiān)測站點的基礎(chǔ)上，大量應(yīng)用成本較低的小型化、微型化的監(jiān)測儀器，構(gòu)建覆蓋范圍更廣、響應(yīng)時間更短的監(jiān)控系統(tǒng)。通過對區(qū)域內(nèi)主要固定污染源、工業(yè)園區(qū)、道路交通、農(nóng)村面源、無組織排放源的監(jiān)測進(jìn)行高密度布設(shè)、重點監(jiān)控，可以準(zhǔn)確查找污染源、實時掌握網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的空氣質(zhì)量變化情況，為精準(zhǔn)治霾及時提供科學(xué)依據(jù)。

目前，市場上的網(wǎng)格化監(jiān)控系統(tǒng)也有很多產(chǎn)品和解決方案，但是，并不是所有的網(wǎng)格化系統(tǒng)都能發(fā)揮好“精準(zhǔn)治霾好幫手”的作用，一套真正意義上的網(wǎng)格化監(jiān)控系統(tǒng)需要具備很多必備因素。

單一參數(shù)的網(wǎng)格化，不是真正的網(wǎng)格化

在大氣污染防治工作中，部分區(qū)域?qū)⒅析埠头丽簿劢褂赑M2.5的監(jiān)測和管控。事實上，由于我國地域廣闊、四季明顯、各地工業(yè)產(chǎn)業(yè)差異大，不同地區(qū)不同季節(jié)的污染存在很大差別，僅監(jiān)測PM2.5是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要的。以2016年為例，全國、京津冀、長三角、珠三角首要污染物分布見圖1。

　　圖1 2016年我國首要污染物分布

從圖1可以看出，雖然PM2.5、PM10仍為我國大部分地區(qū)的首要污染物，但是全國大部分區(qū)域的6-9月份，以及長三角、珠三角地區(qū)，O3的污染也很嚴(yán)重。而且，即使我們關(guān)注霧霾，關(guān)注PM2.5污染，只監(jiān)測PM2.5也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

這主要是因為一般情況下，PM2.5的形成有三種方式：1、直接排出的一次粒子。主要產(chǎn)生于化石燃料(主要是石油和煤炭)和生物質(zhì)燃料的燃燒，但在一些地區(qū)某些工業(yè)過程也能產(chǎn)生大量的一次PM2.5。2、在高溫狀態(tài)下以氣態(tài)形式排出，在稀釋和冷卻過程中凝結(jié)成固態(tài)的一次可凝結(jié)粒子(尾氣排放)。3、由氣態(tài)前體污染物通過大氣化學(xué)反應(yīng)而生成的二次粒子。在大多數(shù)地區(qū)，硫和氮為所觀察到的二次PM2.5的主要組分，而二次有機氣溶膠在一些地區(qū)也可能是重要的組成部分。

因此，要想網(wǎng)格化監(jiān)控系統(tǒng)能準(zhǔn)確反映當(dāng)?shù)厥滓廴疚锏膩碓矗芤荒晁募径及l(fā)揮作用，不僅要監(jiān)測顆粒物的濃度，還需要監(jiān)測氣態(tài)污染物及特征污染物TVOC、H2S、NH3、HCL等參數(shù)。

無法保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的網(wǎng)格化，不是真正的網(wǎng)格化

對于快速鎖源，除了數(shù)據(jù)的全面性之外，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性就是另外一個關(guān)鍵因素了。

以顆粒物傳感器為例，目前，市場上PM2.5傳感器采用的是光散射原理，這種傳感器實質(zhì)上就是粒子計數(shù)器，能夠計量出空氣中小于等于2.5微米粒子的總個數(shù)，然后再與粒子平均密度相乘就轉(zhuǎn)化為了質(zhì)量濃度。

但在實際應(yīng)用中，因為各種因素影響，往往會出現(xiàn)很大誤差。1、與國標(biāo)法中規(guī)定的貝塔射線法和微量振蕩天平法相比，PM2.5光散射傳感器對于粒子的測量粒徑有上限和下限，低于測量粒徑下限和高于測量粒徑上限的粒子，往往存在檢測不出來的問題。2、隨著污染成分、時段、季節(jié)、地區(qū)的不同以及天氣環(huán)境的變化，粒子的平均密度也在動態(tài)地發(fā)生變化，因此，粒子平均密度也會存在誤差。3、顆粒物在環(huán)境濕度超過80%后，會出現(xiàn)明顯的吸濕增長現(xiàn)象，從而帶來較大的測量誤差。4、霧氣的影響也不可忽略。霧氣是以液態(tài)粒子的形式出現(xiàn)，因此對測量帶來的誤差影響往往成倍數(shù)關(guān)系。5、校準(zhǔn)問題。受到室外環(huán)境臟空氣的影響，光散射光學(xué)視窗往往會變臟，測量值會逐漸衰減。

真正的網(wǎng)格化需全參數(shù)監(jiān)測，并建立完善的質(zhì)控體系

綜上，各區(qū)域的復(fù)合型大氣污染問題突出，單一參數(shù)的監(jiān)測，很難說清污染來源及空氣質(zhì)量變化情況。真正的網(wǎng)格化必須以多參數(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對大氣污染物的全方位監(jiān)測，準(zhǔn)確反映區(qū)域空氣質(zhì)量狀況。在監(jiān)測參數(shù)上，需覆蓋常規(guī)空氣六參數(shù)(PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3)及VOCs、H2S、HCL、NH3等多種特征污染參數(shù)，以及各點位的溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、大氣壓等氣象參數(shù)，并根據(jù)污染源特征科學(xué)定制監(jiān)測指標(biāo)。

要想提高傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與長期運行穩(wěn)定性，一套成熟的校準(zhǔn)體系是必須的。目前，將傳感器技術(shù)與國標(biāo)法組合使用是一種普遍被接受的理念，但是不同廠商的做法也有所差異。

本文以“大數(shù)據(jù)融合聯(lián)動修正”技術(shù)為基礎(chǔ)而建立的三級修正、四級校準(zhǔn)體系為例,介紹校準(zhǔn)體系在提高氣體傳感器應(yīng)用過程中數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和長期運行穩(wěn)定性的作用。三級修正指的是廠內(nèi)基礎(chǔ)性校準(zhǔn)、環(huán)境自適應(yīng)修正、全生命周期漂移修正，通過三級修正體系的傳感器設(shè)備，可以極大提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，達(dá)到對傳感器本身的篩選、研判、數(shù)據(jù)基因變量修正的作用，提升每套傳感器設(shè)備數(shù)據(jù)與準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的相關(guān)性。四級校準(zhǔn)系統(tǒng)保證了傳感器在出廠前后全生命周期的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。第一級校準(zhǔn)是標(biāo)物校準(zhǔn)，使用標(biāo)準(zhǔn)氣體對傳感器進(jìn)行標(biāo)定，達(dá)到微型站基本的品質(zhì)保證。第二級是環(huán)境校準(zhǔn)，通過實驗艙模擬不同環(huán)境狀況及污染特征，建立傳感器算法模型，形成微型站獨有基因變量。第三級是監(jiān)督校準(zhǔn)，在儀器應(yīng)用現(xiàn)場，與國家標(biāo)準(zhǔn)方法儀器組合布點應(yīng)用，實時監(jiān)督數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)漂移后自動校準(zhǔn)。第四級是周期性校準(zhǔn)，采用裝有國家標(biāo)準(zhǔn)方法儀器的移動校準(zhǔn)車對已經(jīng)安裝的網(wǎng)格化儀器進(jìn)行定期質(zhì)控和校準(zhǔn)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)長期準(zhǔn)確性。

圖為校準(zhǔn)前后數(shù)據(jù)散點圖比對，通過嚴(yán)格的修正及校準(zhǔn)，傳感器技術(shù)數(shù)據(jù)與國標(biāo)法數(shù)據(jù)的相關(guān)性有了很好的提升

綜上，只有通過全面的監(jiān)測數(shù)據(jù)與完善的校準(zhǔn)體系，才能保證網(wǎng)格化監(jiān)控體系全面、準(zhǔn)確的反應(yīng)大氣污染情況，并保證數(shù)據(jù)的真實、全面、有效。此對大氣污染防治實施精細(xì)化管理具有重要意義。