[实用新型]一种臭氧前体物排放判定装置

说明书

本实用新型公开了一种臭氧前体物排放判定装置，包括舱体、进气管、吸气泵和控制面板，其特征在于，所述舱体由内舱和外舱组成，进气管穿过外舱壁连通内舱，在进气管上从外向内依次串联过滤膜套、硅胶罐和向内的单向阀；吸气泵位于内舱和外舱之间，用于将待测气体从外部经进气管抽入内舱；内舱内安装有用于连续监测VOCs和NOx的气体传感器，以及温度传感器和风扇；控制面板设置在外舱表面，包括显示屏、控制元件和控制键。该装置可以从源头处快速判断VOCs和NOx的相对水平及臭氧生成模式，并提出排放控制策略。

技术领域

本实用新型涉及臭氧前体物监测的装置，具体涉及一种用于监测集中排放的臭氧前体物，并从源头利用EKMA曲线判断排放是否失衡或者超标的装置，属于环境监测仪器技术领域。

背景技术

臭氧污染是中国颗粒物污染达峰后最重要的空气质量问题，与我们的日常生活息息相关。臭氧具有强烈的刺激性，低浓度的臭氧暴露可以引起上呼吸道黏膜刺激，浓度达到0.1-0.2 mg/m³的臭氧可以引起哮喘发作和视觉问题。高浓度的臭氧暴露可以导致神经系统和肺部的严重损伤。除此之外，臭氧暴露还会导致组织缺氧、甲状腺功能受损、染色体畸变等人体健康问题。2013年世界卫生组织的报告中指出，长期的臭氧污染暴露与人群死亡率表现出明显的剂量关系，特别是慢性心血管-呼吸系统疾病的死亡率。

臭氧污染受到挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NOx)这两类前体物的浓度，以及两者之间的比值的影响。进行臭氧防控，除了需要对臭氧浓度进行连续监控之外，还要同步监测VOCs和NOx浓度，并使用EKMA曲线等技术方法预测臭氧的生成模式。但是，目前的臭氧前体物监测存在如下的几个问题：1)前体物监测往往集中在臭氧问题严重的区域，这个区域并非一定是前体物排放的源头区域，两个区域之间前体物的传输存在太多变化，浓度峰值也存在明显的错峰。换言之，通过臭氧问题严重的区域的前体物浓度，反过来规定源头排放的前体物浓度限值难度很高，准确性无法保证。2)从源头监测臭氧前体物只监测VOCs 和NOx浓度，并未考虑其比例。但是，臭氧前体物和臭氧之间并非简单的线性关系，缺少 VOCs和NOx相对比例的信息，无法快速初步判定臭氧前体物对于臭氧生成模式的影响，也就无法实现从排放源头对臭氧进行精细化控制和预测。与此同时，也容易忽略低浓度前体物带来的高臭氧生成问题。3)VOCs和NOx监测互相独立，时间分辨率和窗口并不匹配，计算臭氧生成模式时会产生偏倚。4)VOCs种类繁多，不同物种的监测方法存在明显的差距，目前的监测过程缺少针对性，容易漏检区域内关键领域的关键VOCs排放物种，从而导致VOCs 整体含碳数浓度或等效丙烯浓度计算值偏低。

下面对已有的几项用于臭氧前体物排放判定的技术进行描述。

中国发明专利CN110057983B提供了一种基于臭氧前体物的观测数据和大气化学反应机制分析臭氧来源的分析方法。该方法首先测定环境空气中的VOCs浓度，然后输入观测期间的NOx浓度和其它参数，利用反应箱模型计算臭氧生成率，并推算臭氧来源。此方法是典型的基于臭氧问题严重区前体物浓度，反向进行源解析并意图对臭氧前体物源头排放进行控制的方法。这类源解析模拟方法无法完全真实的反应源头排放情况，只是在排放发生之后滞后地分析哪类源是臭氧生成的关键因素，无法针对每个排放源提出排放控制策略。VOCs和NOx 的数据源并不匹配，并没有针对潜在源区域的VOCs排放特征修正监测数据，这些都有可能给源解析结果带来很多误差。

中国发明专利CN107421992B提供了一种臭氧及臭氧前体物的监测方法，具体涉及一种使用阵列传感器同时监测臭氧及前体物的方法。该方法可以根据前体物种类进行传感器的不同驯化以达到不同源的适应性，可以同时输出VOCs和NOx前体物的数据，有潜力设计出使用不同臭氧前体物排放场景的直接监测方法。但该方法未进一步利用VOCs和NOx前体物数据计算其臭氧生成模式，也就无法在监测阶段快速反映，提出对某些前提物进行针对性的控制策略。另外，臭氧前体物的实际排放场景往往存在高温高湿高粉尘的情况，对传感器的性能产生极大的影响。