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在线分析仪器助力环境监测——专访中国工程院魏复盛院士

已有35658次阅读  发布时间:2012-08-21
   编者按: 环境污染是 21 世纪人类面临的重大问题之一, 在解决环境污染问题中, 预防与监测的重要作用毋庸 置疑。将分析技术与自动化技术有机地结合起来, 更好地实现预防与监测, 使在线分析仪器的应用越 来越成为必需。在线分析仪器在环境保护中的应用状况如何?我国在线分析仪器在市场中占据怎样 的地位?我国的企业应当如何发展创新?带着这些问题,日前有记者专访了中国工程院魏复盛院士。
   魏复盛,中国工程院院士,全国人民 代表大会常务委员会委员,曾任中国环境监测总站副 站长、总工程师,承担了国家一系列重大科技攻关课 题,取得一系列重要成果,曾获国家科技进步二等奖 2 项(此 2 项也获得部级进步一等奖) ;获部级科技进 步二等奖 3 项;获部级三等奖 1 项。他在 20 世纪 70 年代中期开始进行环境监测分析技术与方法的研究, 80 年代中期领导并组织了全国按照“水和废水”“空 、 气和废气” “土壤” “固体废物”等要素进行监测分 、 、 析方法的研究、统一验证和标准化,对建立和发展我 国的环境监测技术与方法体系做出了重要贡献。
记者:魏院士,您好!首先感谢您在百忙之中接 受我们的采访。污染问题是21世纪要迫切解决的重 大问题之一,请您向读者介绍一下目前中国乃至全球 的污染现状如何?另外,有毒污染物即持久性的有机污染物的问题。 这类污染物浓度虽然低,却影响人们的身体健康,有 “三致” (致癌、致畸、致突变)效应及生殖毒性和免 疫毒性等。国内外都普遍存在这个问题,我国现在正 在启动环境健康行动计划,希望借此来提升人们的环 保健康意识。 解决环境污染问题,一方面需要加大环境 治理的投入,另一方面是加强环境监测的研究。目前 随着计算机及信息技术的飞速发展,在线分析仪器在 各行业起到重要作用。请您谈谈环境监测方面在线分
魏院士:中国目前首先亟待解决的是耗氧有机物 的污染问题,这不仅关系到水环境的安全,更关系到 公共饮用水的安全问题。水,是人类赖以生存的重要 资源, 饮用水受到污染, 直接关系到人民的身体健康,这是一个比较严峻的问题。
第二是大气污染, 主要是指大气中颗粒物的污染。 大气颗粒物、氮氧化物、臭氧污染,容易造成呼 吸系统病症的高发,影响人的呼吸健康。第三是全球气候变化的问题,中国能源的消耗量 不断增长,二氧化碳的排放量很快就会超过美国成为世界第一位。减排温室气体不仅是我国面临的问题,也是全 球各国所面临的挑战。 《京都议定书》 就是为了解决 这一问题而签订的。
记者:在环境监测和保护方面,中国仪器仪表 析仪器主要起哪些作用?
魏院士:将分析技术与自动化技术结合起来的这 一技术集成对搞好环境监测起到很好的作用,主要在 以下几个方面得到体现:
环境质量的自动监测 如空气地面站的自动监测系统,包括对颗粒物、氮氧化物、臭氧及其他气象参数的自动监 测,自动监测系统可以做空气质量报告及预报。现在 国内许多城市已经建立了空气地面监测系统,应用到 很多类在线分析仪器, 对环境保护起到相当大的作用。
另外, 水质的在线自动监测也是十分重要的一环。 为了明确河流及湖泊的污染责任人,国家环保总局在 流域的省与省之间、市与市之间、县与县之间的交接 处都安装了在线水质监测系统,对包括 pH值、溶解氧、氨氮、总氮、总磷、水温、电导率等项目 进行了实时监测,这些项目的数值是对水质做出评估的重要参数。在线水质监测系统获得数据后,通过卫 星传递到中国环境监测总站, 对水质生成周报、 月报, 分析水质的变化趋势,这样就可以明确分出是上游污 染了下游,还是下游自身污染的问题,明确责任归属问题。
污染源烟气的在线连续自动监测系统 首先,现代化的燃煤电厂要求排放的烟气和二氧化硫要达标,这就要求厂家必须安装相应的脱硫装置,以减轻空气中的二氧化硫污染。为了鼓励企业的环保行为并 减轻企业负担,国家出台了相关政策,安装脱硫系统 的火力发电厂每发一度电由国家补贴 0.015元。但是 国家补贴企业的前提是明确企业是否真正安装并启用了脱硫装置,而应用在线连续自动监测系统,就可以 实时对企业行为进行监控;其次,在线连续自动监测 系统也可以用来对烟尘、烟气、氮氧化物做出判 断,评定其是否达标,如超标是否应接受处罚、缴纳 排污费,这对排污管理起到很大的帮助;再有,氧气 不足时,燃烧不完全,产生了过量二氧化碳,污染环境,同 时也浪费能源。使用在线连续自动监测系统,可监测 烟气中的氧气浓度, 可以对生产起到有效的指导作用, 有助于节约能源,减少污染。
针对废水和污水的在线监测系统 我们都知道,企业降低排污量,一方面对环境保 护具有深刻意义,另一方面也是企业提高生产力,减 少能源损耗的动力。自动在线监测系统控制污染企业的废水是否达标排放,并且做到24小时实时监控, 对排污企业起到很好的监督作用。另外,有一些污水处 理厂虽然建立起来,但没有实际运行,既浪费国家的资金又对环境造成了危害。为了解决这一问题,要求 污水处理厂安装自动连续在线监测系统,检测氨氮、pH 值等项目,判断污水处理厂是否运行及所处 理污染物是否达标。
污染事故的预警或报警监测 对于污染事故,我们还是要以预防为主,防治结 合,尽量将污染事故控制在最低状态。预防就是在一 些高风险、高危险的生产企业或车间的重要部位安装 有防污染物泄漏的报警装置,譬如在可能产生氯气的 环境中安装对氯气的专门报警装置,当氯气的浓度比正常情况高时,装置就会报警,此时尽快采取措施就 可避免大的污染事故的发生。有一些煤气厂,安装二氧化碳的报警装置, 也可以起到防御的作用。 还有水质方面, 举例 来 说,四川 川 化的 氨 氮污 染 浓度 有 时会 达 到 1000——3000mg/L, 如果安装了报警装置, 可以实现随时 监控,一发现仪器出现警戒线,监测项目超标,尽快 采取措施,这样就不会出现沱江流域二十几天的停水 事故,以致造成 2 亿多元的经济损失。
生物的在线监测 这方面目前我们做的还很薄弱,譬如说湖泊爆发 富营养化,出现水华。营养盐的浓度,气象条件如温度、光照、风速等因素是爆发富营养化,出现水华的主要原因。譬如无锡的太湖,因为蓝藻的爆发,造成了太湖的水质发臭发黑,进而影响到市民的饮用水安全,严重影响了正常的生活与工作。
如果我们使用相 关仪器,在线监测藻的种类、浓度,以及营养盐的浓 度等参数,一旦发现一些因素已经到了预警的程度, 就可以在大爆发以前采取紧急措施,消除水华现象, 从而避免类似蓝藻事件的爆发。 另外,一些公共场所,如医院、大商场等容易出 现流行疾病的传播,这与空气中的细菌、病毒、微生 物的数量、种类、浓度很有关系。目前这方面的预防 监测工作做得还是比较少的,如果我们能够有这方面 的优秀仪器与自动化控制系统相结合,无疑对防治一 些疾病的流行会起到很大的作用。
记者:我国现在使用的环境监测仪器主 要是国外产品还是国内产品?
魏院士:大概在三、四年以前,由于环境监测对仪器的精度、技术水平要求高,很多国内产品无法达 到相应的水准,所以国内的环境监测仪器市场基本上由国外产品一统天下。近年来, 国内的企业通过引进、 消化、吸收、再创新,结合中国的国情,生产的自动 监测系统已经取得了很显著的进步,质量也在不断提 高,因此也有很多国产仪器在使用。 我在“九五”期间,曾经做了一个课题“污染物 总量控制监测系统关键技术的研究” ,在这方面也做 了一些工作:引进国外的仪器,进行测试和运行,支 持一些企业去研究。目前国内的产品还要进一步提高
很多国外的知名仪器仪表厂家定位在中 国市场,在中国获取了大量资金,也对中国的企业造 成了很大的压力。国内厂家的特点是以中小型企业为 主,所以投资力度不够,技术实力不够强,要走向世 界还有一定距离。中国的仪器厂家首先要搞好仪器创 新,力争在国内市场占据大量份额。另外,国内的仪 器仪表厂家一定要有世界的眼光,不仅要保证满足庞 大的国内市场需求,还要有强烈的世界意识,开拓国 际市场。

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