基于红外掩日通量遥感监测的挥发性有机物通量反演技术及其应用研究进展

挥发性有机物(VOCs)是导致城市二次有机气溶胶(SOA)和臭氧(O3)污染的重要前体物。工业园区是人为源VOCs的重要排放源,主要体现在以无组织形式排放的烷烃、烯烃、芳香烃等特征污染物。为有效控制工业园区的VOCs排放及评估管控与治理效果,对VOCs排放通量及分布进行监测具有决定性的意义。红外掩日通量(SOF)技术是当前场地VOCs无组织排放通量监测的最佳实用技术之一。本文详细介绍了SOF技术的原理、方法、发展历程与实际应用案例,并展望了SOF技术在我国工业园区VOCs排放通量监测的应用前景。

红外掩日通量遥感监测技术在石化VOCs排放监测中的应用

石化企业主要以无组织形式排放烷烃、烯烃、芳烃等挥发性有机物(VOCs),不仅污染大气,也引起加工损失。为有效控制和减少石化VOCs排放,有必要监测石化企业VOCs排放总量及分布。红外掩日通量遥感监测技术(SOF)是当前VOCs无组织排放通量监测最佳实用技术之一,简要介绍了其技术原理、测量方法、应用范围及在石化VOCs排放监控中的应用。

红外掩日遥感监测炼油厂非甲烷烷烃排放通量

采用红外掩日通量遥感监测(SOF)技术分别在2014年5月~2015年12月和2021年10月监测了我国7座大型炼油厂(其中6座原油年加工量均超过1000万t)非甲烷烷烃排放通量(kg/h)及分布.每座炼油厂监测3~8d,测量18~73次,总计获得328个排放通量测量数据,根据国内炼油厂VOCs排放烟羽中非甲烷烷烃质量分数估算了VOCs排放量,结合监测期间实际原油加工量计算了非甲烷烷烃和VOCs排放系数.结果显示:7座炼油厂2014~2015年的非甲烷烷烃排放系数测定值为0.016%~0.11%,平均为0.081%;VOCs排放系数估算为0.020%~0.14%,平均为0.10%.无组织排放约占炼油厂非甲烷烷烃排放总量的70%以上,其中轻油贮罐排放占比过半.国内7座炼油厂2014~2015年非甲烷烷烃排放系数的最好水平与美国南加州6座炼油厂同期SOF监测的最好水平相当,但非甲烷烷烃排放系数的平均水平约为其平均水平的3.9倍,国内炼油厂的VOCs排放控制水平更加参差不齐.国内1座千万吨级炼油厂2021年监测的非甲烷烷烃排放通量和排放系数分别较2015年削减72.4%和74.2%.SOF可为石化VOCs无组织排放监测、量化和排放清单修订提供最佳实用技术,本研究结果提供了国内石化行业VOCs综合整治初期典型炼油厂非甲烷烷烃和VOCs的基线排放实测数据,以及1座千万t级炼油厂6a后治理攻坚效果.

炼油企业挥发性有机物无组织排放通量监测现状与发展

炼油企业是重要的挥发性有机物(VOCs)人为排放源,排放的VOCs主要来自无组织源,监控及排放核算困难。笔者总结了国内外炼油企业VOCs排放通量监控及核算技术体系,综述了各类VOCs无组织排放通量监测技术的原理及适用范围,着重评述了工业场地VOCs无组织排放通量监测最佳实用技术--红外掩日通量监测(SOF)和差分吸收激光雷达(DIAL)及其在炼油企业的应用进展。总体上,SOF仪器及监测费用适中,但易受阳光等天气条件限制;DIAL几乎可全天候监测,但仪器及监测费用较高。SOF和DIAL监测的欧美炼油企业VOCs排放系数一般为0. 02%~0. 10%,约为排放清单值的3~10倍。国内炼油厂VOCs排放核算采用的排放系数约为美国排放清单值(0. 01%~0. 02%)的10倍,尚待实测校验和修订。VOCs无组织排放通量监测技术也可用于检查或评估炼油企业泄漏检测与修复(LDAR)等VOCs无组织排放控制效果。

基于红外掩日通量法(SOF)污染源排放气体浓度时空分布反演算法研究

介绍了在傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术基础上发展起来的一种监测污染源有害气体排放率的新方法——红外掩日通量(solar occultation flux,SOF)法.在理论上建立了太阳辐射两层传输模型,根据比尔定律阐述了计算污染物透过率的方法.详细介绍了如何从HITRAN,NIST和QAsoft三种红外数据库中提取气体标准吸收截面.介绍了基于Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法反演污染气体柱浓度的算法和污染源气体排放率计算算法.介绍了整套装置的组成部分和太阳跟踪装置的结构.对合肥某一化肥厂的氨气排放进行了测量,从实验结果可以看出,测量的柱浓度分布准确地反应了污染物排放和扩散情况,证明了污染源排放气体浓度时空分布反演算法的正确性.

基于红外掩日通量法的离轴仿真及波数校正

针对红外掩日通量法准直系统中光路聚焦点位置对光谱质量及气体质量浓度反演精度的影响,建立了参考坐标,推导了干涉腔内的光路,并提出了一种红外光谱修正算法。利用ZEMAX软件仿真分析了干涉腔内光路的离轴情况,结果表明,聚焦点位置的变化会导致碲镉汞探测器上光斑的大小、位置及强度发生变化。外场实验结果表明,光束离轴角的变化会引起光束干涉强度及信噪比的变化。静态测量情况下,传统算法和本算法的SF_(6)波数平均漂移量分别为0.2602 cm^(-1)和0.1146 cm^(-1);动态测量情况下,传统算法和本算法的SF_(6)波数平均漂移量分别为0.2355 cm^(-1)和0.0860 cm^(-1),且本算法反演的待测气体质量浓度精度更高。

遥感、空间光学仪器

P407 2003021579傅里叶变换红外光谱在大气遥感监测中的应用=Remotesensing detection of atmospheric pollutants bv Fourier trans-forminfrared spectrometry[刊,中]/黄中华(南京理工大学现代光谱研究室.江苏,南京(210014)),王俊德//光谱学与光谱分析.—2002,22(2).—235-238介绍了遥感傅里叶变换红外光谱在遥感大气层中痕量气体、污染源排放的废气、灭火过程产生的有毒气体、

基于SOF-FTIR方法走航观测南京市重点区域特征挥发性有机物

介绍了污染源挥发性有机物(VOCs)排放的常用监测方法,以及基于红外掩日通量-傅里叶变换红外光谱(SOF-FTIR)的走航观测系统结构与测试原理。以2014年南京青奥会期间对一些重点区域VOCs的走航观测为例,提出了借鉴前期现状调查结果,结合手工采样分析,确定特征目标组分的监测方案。观测结果表明,该方法在柱浓度监测和排放总量核算方面具有一定优势,不足之处在于受日照条件、走航速度和路况、地面风速限制,测量时需避开不利因素影响。