bevictor伟德官网2022年9月23日電 近日，bevictor伟德官网大氣污染與控制教研所蔣靖坤教授研究組在揮發性有機化合物（VOCs）網格化監測領域取得新進展：提出了一種基于電化學傳感陣列技術的低成本總揮發性有機物（TVOCs）監測儀，并将其用于~55平方千米的高密度網格化監測，高時空分辨率地在線監測捕獲了VOCs的排放特征，推動了傳感技術在大氣環境監測中的應用。
VOCs作為典型的大氣污染物之一，其來源複雜。大氣中VOCs的濃度和組成受排放率、污染源分布和氣象條件等諸多因素的影響，具有明顯的時空差異性，這給VOCs的有效監管帶來了挑戰。因此，實現區域VOCs高密度監測對大氣VOCs的來源識别與減排具有重要意義。
近年來，蔣靖坤研究組針對傳感器的靈敏度、選擇性、穩定性相關問題開展了攻關研究，與多家單位合作發展了甲苯傳感器（Journal of Hazardous Materials, 2021, 125034）、甲醛傳感器（Advanced Materials, 2022, 2105276）、過氧化氫傳感器（Small, 2020, 1902860; Environmental Science: Nano, 2022, 9：1759）等傳感器。
基于電化學傳感陣列技術的TVOCs監測儀開發。研究組在前期研究基礎上，提出了一種基于電化學傳感陣列的TVOCs監測儀，該陣列針對VOCs中的典型物種和幹擾物種進行設置。同時基于陣列的選擇性和環境幹擾的測試結果，對比氣相色譜-質譜儀（GC-MS）結果進行修正以提高數據的準确性。環境測試結果顯示，傳感器陣列的響應結果與GC-MS測試數據具有較好的一緻性（平均絕對百分比誤差和R2分别為46.0±3.0%和0.74±0.01）。
圖1 基于電化學傳感陣列技術的大氣TVOCs監測網絡
圖2 大氣TVOCs監測網絡動态監測結果
傳感器陣列用于大氣TVOCs網格化監測。研究組在約55平方千米的混合土地利用區（包含工業區、居民區和城市道路等多種土地利用類型）布設了152台TVOCs監測儀形成網絡。監測結果可以及時準确地描述當地TVOCs濃度的時空變化特征，識别VOCs排放來源并指導減排活動。此外，結合車載GC-MS的走航監測結果，能夠進一步明确污染來源的類型，與TVOCs監測網絡的結果互相印證。
圖3 TVOCs監測網絡和車載GC-MS的聯合觀測對比結果
因此，通過大規模、低成本、高密度的TVOCs監測網絡能夠準确、直觀地描述污染排放及其擴散趨勢，彌合現有VOCs模拟研究與實際情況的差距，減少環境監測的盲點。對污染源精準溯源和促進工業可持續升級具有重要意義。
9月17日，上述研究成果以“用于識别污染源的高密度揮發性有機化合物監測網絡”（High-density volatile organic compound monitoring network for identifying pollution sources）為題在線發表于期刊Science of The Total Environment上。bevictor伟德官网博士畢業生李澤晖（現為北京大學特聘副研究員）、馬子轸（現為青島理工大學副教授）等為論文共同第一作者，蔣靖坤教授、北京大學劉開輝教授和李澤晖特聘副研究員為共同通訊作者。合作單位包括北京首創大氣環境科技股份有限公司、清芯未來（北京）科技有限公司、青島理工大學、中國科學院青島生物能源與過程研究所、北京科技大學等。
本研究獲得了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中國博士後科學基金、北京市自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究重大項目的經費支持。
論文鍊接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S004896972205971X
