复气体监测仪

图说：天基碳监测突击队的科研人员利用积分球模拟太阳光谱 新民晚报记者 陶磊 摄（下同）“看清”更多温室气体碳达峰，深入人心。可做得怎么样，得用科学数据来说话。“从天上往地面看气候变化”，上海技术物理研究所走在了前面，从2008年就率先开展天基温室气体监测技术的预先研究。天上飞着的碳卫星，有好几位不同国家的“前辈”了。高光谱温室气体监测仪，又“炼就”了哪些不一样的绝活？以我国2016年12月发射的全球二氧化碳监测科学实验卫星为例，它通过看“颜色”来识别二氧化碳气体。上海技术物理研究所所长、仪器主任设计师丁雷说，温室气体可不止二氧化碳，还有水汽、甲烷、氧化亚氮等。“看”水是“基本功”，“看”二氧化碳是“进阶本领”各有千秋，而“看”甲烷可是“头一遭”，自然难得多。“要利用宽谱段高光谱方式来对地观测，这就要求监测仪能‘看到’的色彩更丰富、有更多细节，同时还要看得更远。”丁雷介绍。国际上同类仪器的视场幅宽普遍为10多公里，天基碳监测突击队却直接添了个零，要“看”100公里，“能有效缩短对全球和敏感地区的探测周期。”看得广还看得远，数据量随之增多，信息处理难度也陡增。记者了解到，全球首台宽幅高精度温室气体监测仪样机已完成研制。相比国际上同类载荷性能指标，其光学总视场角增加7.3倍左右，光谱分辨率提升一倍，光谱采样率提升50%，信噪比提升30%。图说：团队对载荷主光轴进行配准讨论技术迭代 队伍传承和照相机定格山川河流不一样，探测仪“看到”的是“虚”的，太阳高度角、风速、阴天晴天，都会对“所见”造成变化。科研人员获取的数据，得和大气成分做物理上的反演，建立起稳定的数学关系。“我们要把温室气体反演精度提高至1ppm，通俗讲就是，当大气中某一温室气体含量变化超过百万分之一时，监测仪就能发现。”丁雷解释。天基温室气体监测技术，在上海技术物理研究所，接力棒已在四届博士生手中传递过。这支数十人组成的攻关团队，年龄跨度覆盖了“60后”到“00后”，载荷亦不知更新迭代了多少回。光学副主任设计师成龙从攻读博士学位就开始瞄准这项技术，不知不觉已在所里奋斗快十年了，“很幸运参与到国家需要的前沿项目研究中去。”拿探测仪的“体重”来说，为满足科研需求，最初的设计直奔600公斤，可卫星上天也有“承重量”，对探测仪来说是个“既要又要”的难题——得轻些，稳定性还不能降低要求，这可是个无先例可循的创新活儿。机械副主任设计师雷松涛费尽心思，不同零件用上满足各自要求的复合材料，总算“减重”到了300公斤，“不同温度、重力环境下，载荷的结构形变不能超过微米级。”“根据科研任务的安排，研发的温室气体监测仪马上迎来阶段验收。春节期间，恰好是要在真空环境中联合测试。”综合电子学主任设计师张冬冬没觉得假期工作有什么大不了的，“测试需要24小时有人盯着，大家轮流过节，设备不歇。家住甘肃、贵州的科研人员，过了年初三也都陆续回来了。”图说：科研团队在进行真空光校测试准备“小考” “上马”新载荷一边紧锣密鼓地开展宽幅高精度温室气体监测仪的装校和定标实验，为三月到来的“小考”做好准备；另一头，一台新的载荷也在春节期间“上马”。团队也要“两条腿走路”，还得走得快而稳。“甲烷在平流层和对流层，可能会和不同成分发生反应。若将之作为一个科学问题看待，有很多环节缠绕在一起，以目前的技术手段，较难全面探测。”丁雷展望道，“未来天基温室气体监测必然朝着更多要素、更广范围发展。我们现在看到的是柱状浓度，今后希望能像CT一样，得到温室气体在大气中的垂直分布信息。”

中国共产党第二十次全国代表大会于10月22日上午在人民大会堂胜利闭幕。习近平总书记在报告中指出，大自然是人类赖以生存发展的基本条件。尊重自然、顺应自然、保护自然，是全面建设社会主义现代化国家的内在要求。我们要推进美丽中国建设，坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理，统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化，协同推进降碳、减污、扩绿、增长，推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展。近两年国家出台一系列政策，从“十四五”生态环境监测规划、碳监测评估试点工作方案，再到碳达峰碳中和目标的提出，政策明确提出开展温室气体监测和评估，推进碳排放实测技术发展和信息化水平提升等内容。预期在双碳战略下，温室气体监测将成为未来一段时期环境监测的重点，也将为整个环境监测市场带来新的增长点。这个增长点如何把握？仪器信息网为此采访了河北子曰企业总经理杨龙。仪器信息网：当前双碳等一系列政策出台将给环境监测市场带来哪些热点机遇？杨龙总经理：国内“30达峰60中和”的大背景下，温室气体的监测数据的数量和质量显得尤为重要。从国家战略角度出发，国家对温室气体监测设备的国产化进程以及国内自主核心技术的突破予以了高度重视和强力支持，这给国内从事环境监测领域的相关厂家带来了巨大的机遇。仪器信息网：基于当前的大环境，温室气体监测仪器的作用体现在哪里？杨龙总经理：温室气体监测设备的作用体现在以下几点：高精度温室气体监测设备能为我国开展标准化、常态化、高质量区级温室气体排放清单编制工作奠定数据基础，进而为我国全面建立区级温室气体清单并逐年更新，准确掌握各区温室气体排放情况，为碳排放精细化管理提供扎实基础。建立温室气体排放基础数据，强化温室气体排放基础数据积累，完善区级温室气体清单统计体系，有助于推动大气污染物源排放清单与温室气体排放清单协同编制，提高生态管理部门的工作效率。综上，开展减排路径研究、政策制定，均需要高精度的监测仪器进行数据采集。高精度温室气体监测仪器，可为我国碳核算做出数据贡献，也可对各地区区域内温室气体的排放进行实时监测，做到精准化管理等。仪器信息网：关于温室气体监测，目前国内外市场竞争格局是怎样的？有哪些技术被广泛使用？ 杨龙总经理：国内温室气体监测领域目前处于测试及初期应用阶段，各厂家应用的技术路线有所区别。可供各个客户选择的仪器其实并不是很多。在高精度温室气体监测领域，基本仍是国产仪器和国外仪器设备的竞争。国外仪器在全球应用广泛，有较强的技术积累。国内仪器厂家需要市场给予机会，促使技术更加完善以及更稳定。目前国内企业以及研究院所广泛应用的技术为：光强衰荡技术和离轴积分技术以及光声光谱技术等。仪器信息网：在这样的竞争格局下，贵公司有哪些技术上的竞争优势？杨龙总经理：我司技术完全自主化，主要部件均系自主开发，技术基本成熟。我司仪器现在已经更新到了第三版，仪器内部除了激光器本身外，均已实现了自主化及国产化，如内部的核心部件腔室反射镜片、探测器、电路控制系统、嵌入式程序、进样系统、信号斩断等。仪器信息网：具体来说贵公司的温室气体监测仪采用什么技术？克服了哪些难题？ 杨龙总经理：我公司温室气体监测仪采用光腔衰荡技术。公司原来掌握的是TDLAS技术，在研发期间对光腔衰荡技术、激光斩断以及衰荡信号的调试控制中遇到诸多困难。这些困难，都通过与国内的专家学者进行沟通得以攻克。作为一个以军工产品代工发展起来的企业，公司基本上仍以生产核心产品模块，提供技术服务为主营方式，主要为环保和气象行业内一些优秀企业进行战略合作或者OEM（Original Equipment Manufacturer）。河北子曰产品外型图河北子曰产品内部图监测结果展示：信号斩断10次后的重复性衰荡曲线图（斩断信号稳定且无漂移）仪器信息网：贵公司在温室气体检测产品线目前有哪些产品？杨龙总经理：我司定性为技术型企业，产品以OEM为主。目前公司主要主营方向在光谱和质谱类。现有产品包括：VOCs GC-MS质谱仪、光腔衰荡温室气体监测仪、黑炭仪、高光谱气体成像仪、机动车尾气遥感监测仪器、黑烟车抓拍系统等。仪器信息网：目前，贵公司温室气体监测仪的销售情况如何？有哪些典型的应用领域？杨龙总经理：我司的温室气体监测仪现在基本以战略合作模式居多，同时也包括国外市场。销售业绩在逐步上升阶段，国内环境行业标准出台后预计明年会有更大的提升和落地项目。从客户类型上来说，我们的用户基本集中在三大领域：环境领域、气象领域和学术领域。仪器信息网：贵公司将来重点关注和拓展的方向是什么？当前气体监测与分析领域还有哪些热点？目前已经在开展或将开展哪些气体监测创新仪器/应用的研究？杨龙总经理：我司未来拓展的方向仍然是光谱和质谱两大方向。光谱方向将在后期对高光谱以及多光谱技术进行拓展落地。质谱方向将在后期对高分辨质谱仪以及同位素和源解析工作细化以及生命科学领域进行升级拓展。公司生产车间实照公司4层1000平研发楼实照

空气监测大幅增长 国产仪器快速夺回市场　　2013年1月以来，全国多地多次遭遇雾霾来袭，大规模的污染引起了国内外媒体和公众的高度关注，大气污染防治的相关政策也相继出台，如俗称&ldquo 大气国十条&rdquo 的《大气污染防治行动计划》(相关报道)、《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》(相关报道)等。而在《大气污染防治行动计划》发布之前，环保部新闻发言人曾表示，该计划预计将投入1.7万亿元，因此该计划带来的相关采购需求被看好，虽然这些需求需要一段时间来逐步释放，但&ldquo 国十条&rdquo 之后两个多月大气监测项目采购还是有明显爆发，环境空气监测网点建设加速，其中投入较大的项目包括采购金额6092.1万元的&ldquo 河北省环境监测中心站全省第一期县级环境空气监测网建设项目&rdquo ，总投资4519 万元的&ldquo 京津冀区域环境空气质量监测预报预警中心(一期)项目&rdquo 等。根据仪器信息网的仪器中标信息分析报告，2013年7月以来，各月环境领域仪器的招标采购金额均是最高，其中空气监测仪器占很大比例(分析报告)。　　受此类采购影响，PM2.5监测仪器成为2013年市场增长最快的一类环境监测仪器，先河环保、安徽蓝盾、聚光科技、中晟泰科等国产仪器企业今年拿下不少订单，进口仪器(如赛默飞世尔和Metone等)一枝独秀的局面不再出现。其中，以先河环保为例，其在2013年10月中标6000余万元的河北省第一期县级空气监测网项目及其他多个环境空气质量监测项目，单月中标或签订合同金额达到1.1亿元(据先河环保11月4日公告)，其中主要是PM2.5监测仪器。　　国产PM2.5监测仪器的快速发展主要是由于国产PM2.5监测仪器已逐渐从无到有再到成熟 而且一线城市的PM2.5监测网点建设逐渐完成，市场已转向二三线县市，国产仪器在市场和服务上的相对优势开始显现 另外，国产空气质量监测仪器获得的支持力度也在不断增大。环保部于3月22日印发的《空气质量新标准第二阶段监测实施方案》中称，在同等条件下，优先选择性价比高的仪器设备，按政府采购有关要求采购国产设备(相关报道)。在多方有利因素下，国产PM2.5监测仪器监测仪器正逐渐夺回市场份额。　　经过环境监测总站为期约一年的适用性比对测试后，九家厂商的十种PM2.5监测仪器将于2014年1月完成比对，这九家厂商中五家为国产仪器厂商(相关报道)。而在通过环境监测总站认证检测的十四种(截至2013年7月29日)环境空气自动监测系统中，除赛默飞世尔外，其他国外仪器厂商已全军覆没(相关报道)，连同在检仪器在内(截至2013年12月1日)也仅有两家国外厂商的四种产品。　　污染源监测仍是大市场 但空气质量监测才是增长点　　据不完全统计，目前我国23家亿元以上级的环境监测企业，大多都是由在线烟气监测业务发展到现在的规模。而在线烟气监测仪器的主力市场为脱硫脱硝监测市场，根据环境保护部6月发布的《2012中国环境状况公报》，截至2012年底，全国火电机组脱硫装机容量达7.18亿千瓦，占燃煤机组装机总容量的92%，脱硫监测市场已饱和，但万余套设备的装机存量仍然确保了每年有约3000台/套的脱硫监测设备新购和更新需求，以及数亿元的运维市场。而安装了脱硝装备的火电机组仅27.6%，仍是很大的市场。预计到&ldquo 十二五&rdquo 末，全国大多数火电机组将安装脱硝装备，按装机量和仪器价格计算，未来两年脱硫监测仪器的市场需求将有40多亿元。　　《大气污染防治行动计划》对重点行业的脱硫、脱硝、除尘改造都有所要求，除了加速火电脱硝市场发展之外，还有可能开启非电力行业如工业锅炉的脱硫脱硝市场，结合其他政策来看，钢铁和水泥行业的市场有望先被开启，其次是石化和有色金属。《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》中，也确定了到2015年底，京津冀及周边地区新建和改造燃煤机组脱硫装机容量5970万千瓦，新建和改造钢铁烧结机脱硫1.6万平方米 新建燃煤电厂脱硝装机容量1.1亿千瓦，而全国新建燃煤电厂脱硝装机容量据专家估计将达4.2亿千瓦。　　除此之外，发改委还实施了调整电价的激励措施，从2013年9月25日起将燃煤发电企业脱硝电价补偿标准由每千瓦时0.8分钱提高至1分钱，对燃煤发电企业除尘成本也予以适当补偿，除尘电价补偿标准为每千瓦时0.2分钱，这也将加速脱硝市场需求的释放(相关报道)。　　长期以来，我国生产与销售的空气/气体监测仪器中，主要都是针对污染源监测的烟尘烟气类监测仪器，环境空气监测仪器无论是产销量还是销售额都只有烟尘烟气类监测仪器的零头。从今年的情况来看，烟尘烟气监测仪器市场仍然大于，但污染源监测仪器在经历了&ldquo 十一五&rdquo 期间的大规模建设后，其市场需求已经趋于平稳，环境空气监测仪器则由于&ldquo 十二五&rdquo 期间的减排规划，销量出现了每年至少一倍以上的快速增长。根据中国环境保护产业协会环境监测仪器委员会的统计数据，2010年全国烟尘烟气类监测仪器销量为10361台/套，环境空气监测仪器销量仅为160台/套，2011年烟尘烟气类监测仪器与环境空气监测仪器分别为8019台/套和439台/套，2012年则分别为9000余台/套和1400余台/套，2013年以现有的公开采购情况来看，环境空气监测仪器在空气/气体监测仪器中占据了更大的比重。《大气污染防治行动计划》等相关政策将进一步加速空气/气体监测仪器产业结构的变化。　　针对这一变化，一些仪器企业已提前布局。赛默飞世尔甚至把注意力投向了&ldquo 十二五&rdquo 之后的环境空气监测市场。11月在接受仪器信息网采访时，赛默飞世尔科技环境和过程监测仪器中国区商务经理王清华表示，CEMS已成&ldquo 过去式&rdquo ，由于新环境空气质量标准未来的生效，以及三类区并入二类区，工业区域将需要达到更高的空气质量标准，现在的工业用户也将产生整体空气质量监测需求，而不仅是采购污染源监测仪器，而赛默飞世尔已着手这一市场的推广并在石化等行业有所斩获(相关报道)。从12月27日环保部发布的多个最新的行业污染物排放标准来看，其共同点是增设大气污染物特别排放限值和企业周围环境质量监测的相关规定，这两个变化也预示着未来工业用户整体空气质量监测需求的提升(相关报道)。　　运营维护服务渐成环境监测仪器企业重要业务　　在2013年，环境监测运维服务也成为仪器企业一个较大的增长点。环境监测工作原来大部分是由各级环境监测站和污染排放企业自身来承担，但近几年，环境监测的第三方运营模式开始在国内兴起，专业化的第三方运营模式提高了中立性、专业性和公平性，减少了政府资源和财力投入，减少了企业在污染监测方面的造假等行为，使得环境监测设备的运维效率和监测数据的有效性得到了提高。这已经逐渐成为一种发展趋势，2013年春，仪器信息网对此做了专文分析(相关报道)。　　在2013年，先河环保、聚光科技、中科天融、雪迪龙等环境监测仪器企业也通过和环保企业合作，或是直接提供环境监测运维服务等方式，获得企业环境监测业务和环境监测系统空气/水质自动监测站的第三方运营维护业务。通过环境监测运营服务，企业不但可获得仪器采购安装、仪器管理维护、数据运营等业务，很多时候甚至也将日后的周期性仪器更新、突发环境事故处理等订单提前收入囊中。&ldquo 这(运维服务)已经成为我们稳定、可靠的业务来源。&rdquo 先河环保首席科学家管祖光表示。从年中财报来看，先河环保的运营服务营收同比增长219.09%，毛利率为51.01%，增长速度和毛利率是所有业务中最高的(相关报道)，雪迪龙的系统改造及运营维护服务营收同比增长103.67%，毛利率为65.88%，同样也是所有业务中最高的(相关报道)。　　2014年大气污染防治政策层面仍将给力　　12月25日，第十二届人大常委会第六次会议上发改委做了《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》实施中期评估报告。报告显示，我国环境污染呈现污染源多样化、污染范围扩大化、污染影响持久化特征，全国有60%左右的城市空气质量不能达标，能源消费强度、二氧化碳排放强度、能源消费结构、氮氧化物排放量4个节能环保方面的约束性指标完成进度滞后。氮氧化物排放量指标在2011年不降反升，较前一年上升5.74% 尽管2012年这项指标下降2.77%，但综合前两年的指标数仍比2010年高出2.82%。发改委主任徐绍史表示，下一步将加强突出环境问题治理，加大主要污染物减排力度。(相关报道)　　为防治大气污染，环保部2013年发布了多个重污染行业的排放新标准，其中一些排放限值和污染物监测方法标准的调整也产生了一些检测服务和仪器设备的需求，仪器信息网曾对此做过一些相关分析报道。2014年，环保部预计将编制或修订12项污染物排放(控制)标准，42项环境污染物监测方法标准及监测规范，16项环境管理规范，4项核与辐射安全标准 另外，将对三项标准的实施进行评估，设计两项标准体系(相关报道)。值得注意的是，环保部还按照《大气污染防治行动计划》等文件要求，针对火电、钢铁、石化、水泥、有色、化工等企业以及燃煤锅炉项目等&ldquo 6+1&rdquo 类重点行业(领域)制定了大气污染物特别排放限值，涉及多项国家污染物排放(控制)标准制修订项目。而环保部官方信息显示，环保部&ldquo 十二五&rdquo 期间拟发布25项设置大气污染物特别排放限值的国家污染物排放(控制)标准，其中18项标准已经发布，涵盖了火电、钢铁、水泥行业和大部分有色行业、部分化工行业，其余7项设置了大气污染物特别排放限值的标准也将力争在2014年完成。(相关报道)　　大气&ldquo 国十条&rdquo 被认为是在今年的严重雾霾之后，比《重点区域大气污染防治&ldquo 十二五&rdquo 规划》更积极更有力的规划，社会各界也对其污染防治效果寄予厚望。但仍有多位研究人员和业内人士认为，目前国内在灰霾与臭氧形成机理、来源解析、迁移规律、监测预警以及大气污染与人群健康关系等各方面的基础研究上都还还存在难题，距离能够支持决策的程度还有非常大的差距。(相关观点)大气&ldquo 国十条&rdquo 本身也明确要求要&ldquo 加强灰霾、臭氧的形成机理、来源解析、迁移规律和监测预警等研究,为污染治理提供科学支撑。&rdquo 在9月29日《清洁空气研究计划》启动会上，环保部副部长吴晓青表示，&ldquo 底数不清、机理不明、技术不足&rdquo 是制约我国大气污染防治工作的瓶颈之一。　　而近日又爆出不同研究机构，甚至中科院不同课题组之间的研究结论也大相径庭。(相关报道)一些大气化学家认为，在缺乏足够科学研究的前提下，&ldquo 国十条&rdquo 仍是较为保守的政策，未来将有更多更具体的措施来防治大气污染。　　因此，能提供技术支撑的相关基础研究的进展值得注意，陆续启动的一些国家层次的大气污染重大研究项目包括，2012年2月14启动的国家自然基金重大项目&ldquo 大气二次污染形成的化学过程及其健康影响&rdquo 项目，2012年12月启动的中科院战略性科技先导专项(B类)&ldquo 灰霾追因与控制&rdquo 项目，2012年10月启动的科技部、环境保护部联合实施的《蓝天科技工程&ldquo 十二五&rdquo 专项规划》(据了解，投入约5亿余元)等。2013年9月29日，环保部启动了《清洁空气研究计划》，该计划预计将提出火电、交通、钢铁、有色、石化、建材、化工等重点行业污染物减排技术途径和监管技术体系，形成能够真实反映我国大气污染特征、面向大气环境管理长期需求的环境空气质量标准和评估指标体系，突破空气质量模型选型及本地化，污染源精细化成分谱库建立、快速溯源技术等技术难点等。据了解，该项目将投入约20亿元，2013到2017年的五年经费约为10亿元。卫生和计划生育委员会10月15日启动的&ldquo 2013年空气污染(雾霾)人群健康影响监测工作&rdquo ，开展了雾霾特征污染物监测和成分分析，主要分析PM2.5中重金属和类金属元素、多环芳烃、阴阳离子等的含量，检测方法和监测点设置已见诸报道(相关报道)。据媒体报道，2014年6月底前,北京、天津、石家庄将给出源解析的初步结果 2014年底前,京津冀、长三角、珠三角将完成源解析的初步工作(相关报道)。　　从各方信息来看，2014年还将有多项大气污染防治的相关政策、措施及标准出台，虽然空气质量监测网点建设的很多项目已完成，但空气/气体监测仪器行业仍不缺乏增长动力。撰稿：魏昕　　声明：此为仪器信息网研究中心的研究信息，未经仪器信息网书面形式的转载许可，谢绝转载。仪器信息网保留对非法转载者的侵权责任追讨权。如需进一步信息，请联系刘先生，电话：010-51654077-8032。