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2020年环境监测行业发展评述

发布时间:2021-04-14 13:54 编辑者:周世红

一、行业发展

1、大气环境监测方面

随着近年来超低排放的发展,企业减排、管控的落实,环境空气质量得到了显著提升。细颗粒物的污染有了较大程度的下降,臭氧(O3)污染开始凸显;而从目前已知的颗粒物形成机理可以看出,O3对于二次颗粒物的生成有着很大的推进作用。因此,强化多污染物协同控制,加强细颗粒物和O3的协同控制,成为2020年比较重要的市场动向。在明确的政策支持下,作为O3前体物的VOCs组分的监测需求,如工业园区、产业集群的VOCs组分走航、固定站监测,及O3超标城市、一般地市的光化学组分监测等,在今年的环境监测领域得到了爆炸性地增长。

另一方面,移动源的管控,如尾气遥感监测、黑烟抓拍及重型柴油机车、船舶、非道路移动机械等尾气排放监测及管理平台建设,也是今年各级政府、环保机构关注和投入的重点。

针对环境空气污染物浓度降低,空气质量提升到达瓶颈等情况,市场对于污染物浓度、组分监测的精确度要求都有所提高,环境监测总站、地方环保机构也陆续根据市场需求补全设备检测规范,加快检测实验室的建设,如《环境空气颗粒物(PM10和PM2.5)连续自动监测系统技术要求及检测方法》(HJ653-2013)修订,VOCs组分分析仪、重金属分析仪的检测规范,长三角生态绿色一体化发展示范区挥发性有机物走航监测技术规范等。

2、水环境监测方面

纵观2020年全年投标情况,户外多参数水质监测系统的占比较往年略有提升;伴随着“十三五”收官,黑臭水体在线监测系统占比大幅提升。以往黑臭水体监测都是采取人工采样、实验室化验分析的方式进行,但随着监管需求的提升,有向在线化监测发展的趋势;针对水质自动监测系统的辅助装置出现了多种多样的定制化需求,如废液处理、离心预处理、风光互补清洁能源等。

(1)小型水质监测站应用逐渐丰富

随着微型部件、高精度定量、低试剂分析方法的研究的不断成熟,水质监测分析仪外形体积大幅缩小,试剂消耗量大幅降低。常规监测的氨氮(NH3-N)、高锰酸盐指数(CODMn)、总磷(TP)、总氮(TN)、水质重金属[砷(As)、汞(Hg)、铬Cr(Ⅵ)、铅(Pb)和镉Cd)]以及化学需氧量(CODCr)等监测仪,采用内部紧凑的小体积结构、低试剂消耗量、低功耗设计等,满足小型水站(占地2m2以内户外柜式)使用要求。

水质环境监测系统由原来标准机柜式集成方式,发展成小型站(7m2左右)、微型站/户外小型站(占地面积小于2m2)、浮船监测站等集成方式。系统均配置完备的采样预处理单元、质控单元、试剂冷藏单元、电控单元,以及相应的空调系统。采用低电压和低功耗的设计,依靠太阳能供电方式进行连续监测。

(2)新技术不断在水质环境监测中得到应用

目前,常规水质环境监测系统一般监测五参数(水温、pH、溶解氧、电导率、浊度)、氨氮、高锰酸盐指数、总氮、总磷、叶绿素、蓝绿藻等因子。以质谱检测器(MS)或者氢火焰离子检测器(FID)为主的水中VOCs在线监测仪、以X射线荧光光谱(XRF)、等离子体-质谱(ICP-MS)为检测方法的水质重金属或水质溯源监测设备逐渐在市场上崭露头角。

(3)环境监测仪器存在的问题

在大气监测仪器方面,还存在需要攻克的难题:①网格化监测溯源应用与质控;②天地一体监测体系多源融合难度大;③大气污染物自动监测技术和方法标准需要健全。

在水质监测仪器方面,常规水环境在线连续监测仪器大多采用化学+光电检测技术,在仪器技术和应用方面还存在待解决问题:①仪器可靠性偏低,维护工作量大;②水质在线监测非实时工作;③水质在线设备无法实现源头质控;④水质在线监测无法实现断面通量监测。

二、关键技术

1、大气环境监测关键技术

(1)颗粒物传输通量激光雷达:利用相干探测技术,多普勒原理和后向米散射原理同时获取风和颗粒物在大气中的垂直空间不同高度的分布,实时捕捉颗粒物的传输方向和传输量,追溯颗粒物传输来源,判定对区域颗粒物污染的影响。

(2)氨气分析方法:氨气是大气中唯一的高浓度碱性气体,逃逸到大气中的氨与硝酸或硫酸等酸性气体发生反应,形成硫酸盐、硝酸盐等二次颗粒物,是大气环境中气态污染物转变成固态污染物的重要推手。研究表明,“非农业”的氨排放占比已达66%,华北地区尤为严重。因此环境空气中氨气的监测需求也日益凸显。环境空气中的氨气浓度低、易溶于水、易吸附,监测技术和准确性上有一定难度。目前常用的监测方法有化学发光法,采用转化炉的形式进行间接测量;或采用光腔衰荡光谱法直接测量;或采用量子级联激光光谱法的开放光程测量设备进行原位式测量。

(3)遥感监测技术:按照“遥感监测为主、地面校验为辅”的原则,结合模型算法,提高遥感监测精度。利用高空间分辨率、高时间分辨率的卫星监测,甄别污染高值区、指导地面走航监测;观测污染传输及区域面源的监测等;通过甲醛/N02、乙二醛/N02指标对03控制区进行判断,辅助治理决策。

(4)空气质量模型分析的定制化研究:空气质量模型分析的准确性受数据质量、数量的影响很大,在推动数据共享、监测手段多样化的前提下,现阶段的空气质量模型分析更趋向于根据项目实际情况,合理的规划能够获取的各类监测数据,如地面监测数据、地基雷达观测数据、卫星遥感监测数据等,用于二次驱动模型,修正、佐证空气质量模型分析的结果,提高预测、评估精度。

(5)环境监测设备智能化、远程化维护:疫情防控对环境监测网络的运行维护影响很大,迫使设备生产商开展监测设备智能化、远程化维护的研究。结合5G技术,实现远程诊断、远程质控、远程维护等功能,同时又兼顾数据信息安全。部分国外仪器厂商已经开始在其下一代产品中部署相关功能。

2、水环境监测关键技术

(1)微型水质自动监测站:将全光谱技术、光学传感器技术、离子选择性传感器技术等集成在小型户外机箱中,采取太阳能或市电供电,安装于水体周边的一种小型、方便搬移的高集成度的水质自动监测站。适宜于输水河道、水库、湖泊、景观水、管网水的水质自动连续监测,以及突发性污染事故的预警。可实现对水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、COD、BOD5、TOC、DOC、硝酸盐、亚硝酸盐、H2S、TSS、UV254、NO2-N、BTX、色度、指纹图和光谱报警、氨氮、叶绿素a、蓝绿藻、磷酸盐、盐度、氯化物、氟化物等指标的实时监测。

(2)水质综合毒性分析仪:生物法监测已经成为各种饮用水源地水质预警系统中不可或缺的部分。

三、面临的挑战和机遇

2020年,新冠肺炎疫情呈现出持续蔓延、控制、常态化的态势,给环境监测行业整体发展带来深远影响,也带来新的发展机遇。

1、面临的挑战

(1)行业、企业复工时间推迟,影响已经推进或开展项目的实施,导致企业资金周转压力陡增;

(2)受到不同地区、不同疫情防控要求的限制,仪器行业人员流动受阻,影响企业仪器设备生产、项目实施、运维服务;

(3)环境监测仪器企业现场操作、设备维护、现场质控等传统运营方式受到挑战。

2、发展机遇

(1)环境应急检测仪器设备:与生命安全、医疗健康、公共卫生等相关的环境应急检测类设备仪器,在疫情发生地域出现新的需求;

(2)健康安全类监测仪器:生物毒性、菌类等监测设备,在污水处理、医疗废水处理等疫区场景下得到更广泛应用;

(3)水环境、大气环境、应急监测、土壤监测和地下水监测等领域的监测深度、广度进一步加强;

(4)智能化、近场/远程交互:疫情下,设备的运营、质控、维护传统方式受到制约。5G、人工智能、大数据、区块链等技术的创新进展,对环境监测仪器设备的智能化、近场通讯、远程交互等提出新要求,推动仪器向“自主运行、自主/远程质控、自主/远程维护”进化;

(5)环境监测行业转型:疫情的出现,给传统监测带来新的机遇,引导生态环境监测从理化指标的常规监测,进入生命健康安全的生态安全监测领域;新的监测仪器、新的应用场景,需要新监测仪器、质控方式和运维方式。

信息来源:化工仪器网。如涉及作品内容、版权等问题,请与本网联系删除

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