空氣污染數(shù)值時時牽動著人們的目光，干凈的水、潔凈的空氣成為生活品的一部分。從盼溫飽到盼環(huán)保、從求生存到求生態(tài)，民眾對綠色發(fā)展的呼聲越來越高。
面對我國空氣污染的嚴(yán)峻形勢，越來越多的環(huán)保相關(guān)部門開始利用高科技的網(wǎng)格化監(jiān)控系統(tǒng)治理大氣污染。
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
數(shù)據(jù)來源：環(huán)保部公開數(shù)據(jù)
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(jī)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SO2、NOx、CO、O3，甚至特征污染物TVOC、H2S、NH3、HCL等參數(shù)的變化情況，并且連同環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象條件進(jìn)行協(xié)同分析才能快速鎖源。
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)格化需建立完善的質(zhì)控體系
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。
