基于无人机平台的甲烷监测技术及其在油气行业的应用

对甲烷排放的精准监测是油气行业实现温室气体减排与管控的基础和前提。无人机具有灵活、可操作性强、覆盖范围广、运行成本低等特点,以无人机为飞行平台的甲烷监测技术在油气行业区域甲烷排放监测领域具有巨大的应用潜力。详细阐述了基于无人机平台的甲烷监测技术的优势,梳理了不同的无人机类型,并根据其飞行性能及载荷能力进行了比对,归纳了无人机有效载荷类型、特点及应用场景,总结了国内外无人机甲烷监测技术在油气行业的应用,旨在为基于无人机平台的甲烷监测技术在我国油气行业的应用提供理论和技术参考。     

甲烷气体标准样品的研制

对称量制备甲烷气体标准样品的制备方法进行了详细研究 ,对可能引起甲烷量值不确定度的各种误差来源进行了分析。文中提出的甲烷气体标准样品制备方法具有很好的重现性 ,所制备的甲烷气体标准样品具有良好的压力稳定性并已能在三种气瓶中稳定保存 1 8个月 ,其量值准确、可比 ,并已在全国环境监测网试用。     

气相色谱法检测废气中甲烷、非甲烷总烃的问题研究

气相色谱法检测废气中甲烷、非甲烷总烃的方法存在诸多问题。针对标准参考气体的选择、采样方式、样品保存、配气方式、仪器配置等方面做了重点研究。结果表明,使用甲烷作为标准参考气体最佳,根据污染源的实际状况,可选择动力采样或玻璃注射器手动采样。样品气保存在惰性气袋中比玻璃注射器更好,实验分析更推荐双柱配置的气相色谱,手工配制标准气系列、使用填充柱也可很好的满足检测的质量要求。     

我国环境空气中温室气体监测技术研究进展

开展温室气体监测,获取温室气体浓度水平并以此开展相关研究是实现碳达峰、碳中和的重要支撑.简述了世界气象组织、我国气象部门及生态环境部门制定温室气体监测标准情况,分析了非色散红外法、气相色谱法、光腔衰荡光谱法、离轴腔积分系统法等温室气体监测技术方法的测量原理、应用场景及优缺点,以及进样系统与标校系统的研究进展,展望了温室...     

VOCs在线监测进样方式对非甲烷总烃测定的影响

采用正压、负压、大气平衡3种进样方式，研究了VOCs在线监测系统对非甲烷总烃测定的影响。探讨在大气平衡进样方式下定量环内压力、平衡时间、进样流量对非甲烷总烃测定的影响，研究结果表明：采用正压进样方式，定量环内正压增大，非甲烷总烃质量浓度偏高；采用负压进样方式，定量环内负压增大，非甲烷总烃质量浓度降低；采用大气平衡进样方式，定量环内压力、平衡时间、进样流量的增大或减小对非甲烷总烃测定没有明显影响。比较3种进样方式，大气平衡进样方式的VOCs在线监测系统能够提高非甲烷总烃在线监测结果的准确性和可靠性，更适用于污染源废气在线监测。     

直接进样-气相色谱质谱法同时测定固定污染源排气中的含氟温室气体

建立了一种直接进样-气相色谱质谱法同时分离和测定固定污染源排气中三氟甲烷、四氟甲烷、六氟乙烷和六氟化硫等含氟温室气体的方法。使用CP-Sillica PLOT毛细管填充柱可使上述4种目标化合物实现基线分离。分别用全扫描模式和选择离子扫描模式进行定量分析,方法检出限分别为0.12,0.19,0.10,0.08 mg/m~3和2.8,3.4,1.7,3.1μg/m~3。探讨了样品保存容器与保存时间对样品浓度衰减的影响,指出Tedlar采样袋或铝塑复合膜采样袋可以较长时间保存样品,在常温下,样品可保存至少7 d。实际样品测定结果表明方法快速、简便,适用于固定污染源排气中含氟温室气体的测定。     

气相色谱法测定非甲烷总烃

本文采用《空气和废气监测分析方法(第四版)》P585~P587总烃和非甲烷总烃测定方法一(B)利用六通阀定量环进样来测定环境空气以及废气中的非甲烷总烃浓度,对仪器条件进行优化,方法的检出限为0.13 mg/m3,标样总烃相对标准偏差为0.4%,甲烷的相对标准偏差为1.2%,总烃的加标回收率为100.9%~101.6%,甲烷的加标回收率为102.4%~102.6%,该方法操作简单,分析速度快,实验结果满意。     

高氟饮用水脱氟技术

综合了国内目前使用的高氟饮用水脱氟技术，重点介绍两种已用于设备制作的脱氟技术－－活性氧化铝和活化沸石。目的介绍了于高氟地区。对饮用水进行脱氟，对氟的地方病进行治理。     

非甲烷总烃样品保存时限探讨

非甲烷总烃在监测过程中,废气样品保存容器的选择和保存时间的长短对分析结果有重要影响。研究结果表明:使用玻璃注射器保存样品,应在8 h内完成分析;使用泰德拉惰性气袋保存样品,保存时间可延长至48 h,如废气中主要组分为沸点高于150℃的高沸点化合物,则应在8 h内完成非甲烷总烃的测定。     

非甲烷总烃测定中若干问题的研究

结合环境监测工作的实际情况,应用双柱双检测器气相色谱法,比较了非甲烷总烃不同的测定方法,探讨了在实际环境监测分析中非甲烷总烃测定过程的一些关键性技术问题,对色谱条件提出了几点优化建议,发现非甲烷总烃测定结果以甲烷计更接近实际监测情况,并验证了HJ/T 38—1999和HJ 604—2011方法中2种总烃标准曲线绘制方法的等效性,但在实际环境监测中HJ 604—2011方法操作更加简捷。双柱双检测器气相色谱法测定非甲烷总烃也存在严重的不足,基于FID响应值的非甲烷总烃不能准确全面反映空气有机污染程度,可能会掩盖空气中某些有机污染。     

北京市典型重污染过程中PM2.5载带水溶性无机离子污染特征分析

为研究北京地区冬季PM_(2.5)载带的水溶性无机离子组分污染特征,2013年1月在中国环境科学研究院内采用在线离子色谱(URG-9000B,AIM-IC)对PM_(2.5)中水溶性无机离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-、NH_4~+、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+))进行监测与分析。结果表明,采样期间总水溶性无机离子(TWSI)浓度为61.0μg/m~3,其中二次无机离子SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+(SNA)占比达72.3%,在PM_(2.5)中占比为40.29%,表明北京市PM_(2.5)二次污染严重。重污染天[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]表明,固定源污染较移动源更为显著。三元相图表明,在空气质量为优的情况下,NH_4~+(在SNA中占比为30.3%~65.5%,下同)主要以NH_4NO_3的形式存在,较少比例以(NH_4)_2SO_4存在;严重污染时,NH_4~+(47.3%~77.9%)主要以(NH_4)_2SO_4形式存在,其次以NH_4NO_3的形式存在,其余的NH_4~+以NH_4Cl的形式存在。[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]日变化表明,早、晚机动车高峰影响北京重污染发生。     

杭州秋冬季PM2.5污染特征分析

为研究杭州PM_2.5污染来源特征,利用2013—2019年杭州市PM_2.5监测数据和气象观测数据,分析了杭州市2013—2019年PM_2.5浓度变化,选取本地积累型和输入型2种PM_2.5污染过程,结合单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪（SPAMS）和在线离子色谱数据,探讨杭州市PM_2.5化学组分和污染来源。结果表明：每年秋冬季（11月至次年3月）杭州以东北风、西北风及偏南风为主,风速低于4 m/s时,大气扩散条件差,受本地污染物积累影响,PM_2.5浓度容易出现超标;风速较大且为东北风和西北风时,受上游污染输入影响,易出现PM_2.5重度污染。本地积累型和输入型案例中,PM_2.5化学组分中占比最大的为NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺;PM_2.5浓度上升过程中,二次NO₃^-和SO₄^2-转换率明显上升,其中NO₃^-上升更为显著,二次气溶胶污染严重。2次案例中,PM_2.5来源贡献占比前3位均为机动车尾气源、燃煤源和工业工艺源,其中本地积累型PM_2.5浓度上升阶段,机动车尾气源占比会明显上升;输入型案例中,输入阶段机动车尾气源占比显著上升,燃煤源贡献也小幅上升。     

2020年泰州市细颗粒物质量浓度高值区污染来源解析

2020年在位于泰州市主城区大气细颗粒物(PM_(2.5))质量浓度高值区的莲花国控空气站点进行手工采样,分析了大气PM_(2.5)的质量浓度和元素组成,以及离子、有机碳和元素碳的质量浓度。根据监测结果,采用正定矩阵因子分解(PMF)受体模型对其来源进行解析。结果显示,莲花站点大气PM_(2.5)中主要组分包括有机物、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、地壳物质、氯盐、钾盐、黑炭、微量元素和钠盐,占比分别为35.7%,25.6%,13.9%,11.9%,6.1%,2.3%,1.5%,1.5%,0.8%和0.7%,有机物、硝酸盐、硫酸盐、铵盐为首要污染组分,这4类物质对PM_(2.5)的累计贡献为87.1%。根据解析结果与实际污染特征,提出应优化城市路网结构,强化工地扬尘管控,全面取缔燃煤炉和严抓秸秆禁烧工作等控制对策。     

中国高分辨率近地面NO2浓度反演

通过分析2010年全国333个县级以上城市卫星遥感的NO2对流层年均柱浓度与地面实际观测浓度之间的相关性,发现两者具有一定的线性相关性(r=0.54,n=333),并建立了NO2"遥感柱浓度"与"地面观测浓度"之间的关联方程,通过该方程反演了中国0.125°分辨率近地面NO2污染分布特征。结果表明,全国近地面NO2浓度超过《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)要求的年均浓度二级标准(0.04 mg/m3)的区域约为5.95万平方千米,超标地区主要集中在华北平原、长三角地区、四川盆地和珠三角地区,这些地区NO2污染水平远高于333个城市的年平均值(0.028 mg/m3)。NO2污染极不平衡,以大中型城市为中心的区域污染特征显著。NO2人口加权浓度分析结果表明,NO2人口加权浓度高值区主要集中在能源消费量大、机动车保有量大及人口密集的地区,全国约5.7%的人口暴露在NO2超标区域。     

西宁市城区冬季PM2.5和PM10中有机碳、元素碳污染特征

2014年11月—2015年1月对西宁市冬季开展PM_(2.5)和PM_(10)的连续监测。利用DRI 2001A型热光碳分析仪(美国)对有机碳和元素碳进行分析,结果表明:西宁市冬季PM_(2.5)和PM_(10)中碳气溶胶所占比例分别为33.13%±6.83%、24.21%±6.27%,说明碳气溶胶主要集中在PM_(2.5)中;OC/EC值均大于2,说明西宁市大气中存在二次污染;SOC占PM_(2.5)和PM_(10)的质量浓度比例分别为46.50%和57.40%,PM_(2.5)中SOC浓度占PM_(10)中SOC浓度的61.88%,说明SOC主要存在于PM_(2.5)中,且SOC形成的二次污染和直接排放的一次污染都是西宁市碳气溶胶的主要来源;与其他城市比较发现,西宁市冬季PM_(2.5)中的碳气溶胶含量普遍高于其他城市,PM_(10)中OC质量浓度相对其他城市较高,EC质量浓度偏低;OC和EC的相关性不显著,说明来源不统一;进一步对OC和EC各组分质量浓度进行分析知,西宁市冬季碳气溶胶主要来源于机动车汽油排放、燃煤和生物质燃烧。     

大气14CO2的加速器质谱分析技术研究进展

利用加速器质谱技术测定大气¹⁴CO₂以示踪大气化石源CO₂成为当前减污降碳工作的热点。该文从加速器质谱¹⁴C分析基础出发,系统介绍了加速器质谱的工作原理、大气样品的采集及纯化、石墨化样品的制备和测定,阐述了大气碳监测领域14 CO₂测试的研究进展。随着加速器质谱技术的不断发展,大气¹⁴CO₂的研究将会更加广泛和深入,有助于进一步认识大气化石源CO₂的来源,更有针对性地开展减污降碳工作。未来应统一制定¹⁴CO₂监测方法标准,规范操作流程和质控手段,完善实验仪器配套设施,加快提升监测能力和水平。     

大同市大气颗粒物浓度与水溶性离子季度分布特征

为研究大同市大气颗粒物质量浓度与水溶性离子组成特征,于2013年2、7、9、12月,分别对大同市及其对照点庞泉沟国家大气背景点进行了PM2.5及PM10的采样,通过超声萃取-IC法测定了样品中的9种水溶性离子,结果表明,大同市大气颗粒物污染1、4季度重于2、3季度,PM2.5季度均值全年均未超标,PM10仅第1季度超标1.4倍,污染状况总体良好,PM2.5与PM10相关系数R为0.75,说明大同市颗粒物污染有较为相近的来源,且不同季节均以粗颗粒物为主;大同市PM2.5中水溶性离子浓度分布为SO2-4、NO-3、NH+4Cl-、Ca2+K+、Na+F-、Mg2+,PM10中Ca2+浓度仅次于SO2-4、NO-3,控制扬尘将有效降低PM10的浓度;PM2.5及PM10中的9种水溶性离子在不同季度的浓度与颗粒物浓度分布规律类似,1、4季度较高,2、3季度较低;由阴阳离子平衡计算结果可知,相关性方程的斜率K为1.045,表明大同市大气颗粒物中阳离子相对亏损,大气细粒子组分偏酸性。NO-3与SO2-4浓度比值均小于1,大同市以硫酸型污染为主,大气中的SO2-4主要来源于人类活动排放。     

北京城区降水对PM2.5和PM10清除作用分析

基于北京市PM_2.5和PM₁₀质量浓度、组分浓度以及降水数据,利用数理统计、相关性分析等方法分别从降水总量、降水时长和降水前颗粒物浓度3个角度研究降水对PM_2.5、PM₁₀的清除作用,同时以一次典型降水过程为例,具体分析降水对颗粒物的影响。结果表明：降水总量的增加有助于促进PM_2.5、PM₁₀的清除,随着降水总量增加,PM_2.5、PM₁₀的平均清除率提高,有效清除的比例增加;连续降水可增强对大气颗粒物的湿清除作用,连续降水达3d可有效降低PM_2.5、PM₁₀浓度;降水对PM_2.5、PM₁₀浓度的清除率和大气颗粒物前一日的平均浓度有较好的正相关性。降水对大气颗粒物的清除可分为清除、回升和平稳3个阶段,各个阶段大气颗粒物的变化趋势不同。降水对于大气气溶胶化学组分和酸碱性的改变具有明显作用,对于大气颗粒物各种组分的清除效果不完全相同。对于大气中OC、NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺去除率较高,且这4种组分主要以颗粒态形式被冲刷进入降水中,加剧了北京市降水酸化程度。     

宜都市PM2.5与O3季节性分布特征及潜在源区分析

为了解宜都市PM_2.5与O₃的污染特征及潜在来源,利用宜都市2020年3月至2022年2月在线监测数据及气象数据,对宜都市PM_2.5与O₃质量浓度变化特征、气象影响因素及潜在源区进行了分析,结果表明:宜都市PM_2.5质量浓度冬高夏低,日变化呈双峰特征,O₃质量浓度夏高冬低,日变化呈单峰特征。高湿、静稳的气象条件以及较强偏北风作用下的区域污染传输对PM_2.5污染有重要影响,高温以及中湿度对O₃污染过程有重要作用。春、夏、秋季偏南方向气流轨迹占主导,且携带较高的污染物浓度,冬季来自湖北东北及西南方向的气流占比较高且携带的PM_2.5浓度较高;宜都市PM_2.5、O₃的潜在源区具有季节性差异,总体来看,主要分布在河南南部、湖北东部及湖南的北部区域。     

2021年青岛市一次PM_(2.5)和沙尘混合空气污染过程分析

以2021年3月青岛市空气自动站监测数据为依据,借助环境气象激光雷达、气溶胶激光雷达、在线离子色谱仪等技术手段,并利用后向轨迹模式(HYSPLIT)对青岛市一次PM_(2.5)和沙尘混合空气污染过程、气象条件、颗粒物组成以及传输路径等进行了综合分析。结果表明:静小风、湿度大、垂直方向逆温以及高空多次向近地面的污染物输送是第1阶段PM_(2.5)污染的主要原因,NO^(-)_(3)、SO^(2-)_(4)、NH^(+)_(4)浓度分别占水溶性离子浓度总和的51.7%,24.8%,22.4%,三者之和占ρ(PM_(2.5))的52.3%,机动车源、工业源和燃烧源贡献较大,其中尤以机动车源影响最显著;第2阶段各子站颗粒物浓度变化呈现明显的传输特征,PM_(2.5)中Ca^(2+)浓度升至第1阶段的6倍,沙尘源影响显著,污染气团主要来自蒙古国和我国内蒙古,前期由西北地区直接到达青岛,后期是经渤海湾、烟台到达青岛东南海域,最后回流至青岛;冷高压强度较弱导致近地面水平扩散条件不利,ρ(PM_(10))长时间维持在较高水平。