邹敏，张维民，吴丽娟，孙惠茹，张梦莹

(1.江苏省环境科学研究院，江苏 南京 210036；2.江苏中美环境监测股份有限公司，江苏 苏州 215128；3.江苏省环境工程技术有限公司，江苏 南京 210019)

移动走航监测是大气综合监测的重要手段，在调查工业园区企业废气排放特征，明确污染重点区域等方面可以发挥重要作用[1-3]。吕立慧等[4]利用车载激光雷达的走航探测技术对大气中颗粒污染物开展了监测，对我国颗粒物的区域污染特征进行了研究。刘云松等[5]自主设计并集成了一套适用于海表大气氧化亚氮的船基走航连续观测系统。基于红外掩日通量-傅里叶变换红外光谱(SOF-FTIR)的走航观测技术，在污染物的柱浓度监测和排放量核算方面具有一定优势，不足之处是受日照条件等因素的影响较大[6]。

目前，工业园区企业存在排放节点较多、异味物质排放等问题。现使用配备有傅里叶变换红外光谱(FTIR)和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)2套设备的移动监测车，在移动连续监测数据及气象设备和地图软件的辅助下，可最终实现区域环境污染物的快速监测及可视化，并迅速定位污染物区域。所采用的被动式FTIR监测技术，具有检测扫描距离长、空间区域大、响应速度快、灵敏度高、检测因子多、能同时监测有机物和无机物等优点，弥补了“点”式移动监测车的不足，2套设备的检测数据可以在同一平台内进行比对，提高了检测能力和污染因子定性、定量的可靠性，对工业园区企业的污染物排放进行精细化管控提供了有效的手段。

1 被动式FTIR走航监测介绍

1.1 被动式FTIR走航监测系统

被动式FTIR开路空气污染监测技术的原理为：一束无害的红外能量光束从发射系统中射出，能够检测出在其光路上被各种自然光源反射出的不同化学物质的不同光谱，然后通过傅里叶干涉仪转换成信号频谱，该频谱被处理成为一个与化学物质浓度系数及光束路径之积相关的吸光度光谱，再与标准红外光谱图比对，完成化学物质的定性。在空气中，单一的化学物质受到距离、浓度的影响，被红外光线反射回红外监测设备中的干涉仪中，其转换成的信号频谱数值是不同的，经过程序计算取得平均数值，完成化学物质的定量。

应用被动式FTIR开路空气污染监测技术的车载系统可以动态、立体、实时地扫描监测车周围300～500 m空域气体中的污染物质，一次可检测260种有机物、100多种无机物，可针对较大范围内的空气污染进行实时扫描，检测更为快速、准确。但在白天有太阳光线干扰的情况下，FTIR监测设备接收到的红外信号频谱数值较少，因此，检测到的污染因子也较少，这是该设备的主要缺点。

被动式FTIR走航监测车同时配备了红外设备伺服装置，该装置可将红外监测设备实现上升、下降、±180°旋转、±(1～35)°抬升，也可将设备升高至车外，进行全方位扫描监测，在雨雪等恶劣天气情况下，可在车内开两侧窗户进行扫描监测，基本能够满足各种气候条件下的实时走航监测需要。

该监测车中还配备了由角度探测仪、红外测距仪和GPRS定位仪组成的污染气体排放装置坐标测量定位系统，能够对FTIR扫描过程中实时发现的超标或异常的有毒有害、易燃易爆、异味因子的排放装置进行及时定位和溯源，呈现在地理软件上，较好地解决了工业园区污染源溯源定位的问题。

1.2 被动式FTIR走航监测流程

(1)确定监测区域和路线：在走航监测之前，须根据工作要求，结合当天的主要风向、企业排放装置高度、道路状况等确定监测区域和路线。

(2)确定监测时间：根据企业生产、排放规律和时间确定监测时间，利用被动式FTIR监测技术的特点，可选择日出、日落和夜晚时间段开展移动监测。

(3)选择走航方式：对于不同的企业、位置、排放和生产装置高度，须采取低速走航+重点驻点的监测方式。在厂区边界采取低速走航监测方式，走航速度为5～20 km/h；对重点企业的重点装置，应采取平扫、仰扫、俯扫的监测方式，驻点停留1～15 min。

(4)关注实时的监测气象条件：监测车顶部配备有能够满足移动要求的特定气象仪，可将采集到的气象变化数据及时传递给FTIR的RMMsoft软件和地理软件处理，以及时判别上游风向、风玫瑰图、扩散方向等。

2 应用案例

2.1 企业外部走航监测

江苏省某工业园区以生产农药、医药、化纤等化工类产品为主。2020年9月，应用被动式FTIR走航监测车对园区内5家重点企业厂区外部及内部进行监测，选择其中的A企业(化纤)和B企业(农药)的走航监测结果进行分析。

2020年9月23日，监测到A企业挥发性有机物(VOCs)最高质量浓度为457.35 mg/m3，B企业VOCs最高质量浓度为360.41 mg/m3。2家企业VOCS及无机物具体组成成分见表1，VOCs浓度分布见图1。

表1 2家企业VOCS及无机物组成成分

图1 2家企业VOCs浓度分布

2.2 企业内部走航监测

2.2.1 车间内驻点监测

2021年1月15日，利用被动式FTIR走航监测车对某企业进行驻点监测，在机械加工车间内进行升顶俯扫监测，监测时长10 min 20 s，扫描监测结果见表2，共监测到19种有机物和3种无机物。

表2 机械加工车间内部FTIR俯扫监测结果

2.2.2 车间外驻点监测

2021年1月15日，在机械加工车间外同一地点进行驻点平扫/仰扫监测，扫描监测结果见表3。结果表明，在同一地点，应用不同的监测方式，可以在不同高度上监测到不同的物质。污染物的扩散与气象条件及污染物排放位置、初始排放浓度、排放速率、比重等因素有关。由于驻点监测直接针对生产车间或生产装置通过俯扫、平扫、仰扫的方式进行监测，被动式FTIR监测车配备的由测距仪和红外监测设备仰扫、俯扫角度显示仪组成的污染气体测量定位系统，可以对污染物质进行准确定位，从而可以进一步了解车间内部污染物质对车间外部扩散的贡献值，有助于管理部门对企业进行实时监测和快速溯源。

表3 机械加工车间外平扫/仰扫监测结果

2.3 工业园区有毒有害、异味物质监测

2.3.1 有毒有害物质监测

对某工业园区进行走航监测时，在某生化公司厂界多次监测到氯甲基甲醚、n-二甲基亚硝胺等有毒有害物质，该公司光气车间的主要工艺装置设置在厂区的东南部，走航监测时风速小于一级，基本处于静风状态，氯甲基甲醚明显集中在厂区东南部，且质量浓度明显高于其他区域，最高质量浓度为0.044 64 mg/m3，因此，可以初步判定氯甲基甲醚排放源在厂区东南部(图2)。

图2 某生化公司氯甲基甲醚分布

2.3.2 异味物质监测

2020年9月10日，对某新型煤化工企业进行走航监测，共检测出主要异味物质15种，在厂区门口检测出主要异味物质10种(表4)。

表4 某企业厂区门口异味物质监测结果

3 结语

与传统的监测技术相比，走航监测技术具有监测范围大、响应快速、机动性强的特点，在园区及企业废气排放的监测监控、溯源定位方面应用较为广泛。被动式FTIR走航监测车配备有污染气体排放装置定位系统，能够较好地解决走航过程中对实时发现的有毒有害、易燃易爆、异味因子排放装置进行及时定位和溯源的难题。同时，此走航监测车可采用驻点平扫、俯扫和仰扫的方式，对生产车间或生产装置的有组织和无组织废气排放进行监测，对污染物质进行准确定位。因此，被动式FTIR走航监测车在工业园区及企业废气排放监测监控领域具有良好的应用前景。