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国家“大气污染综合治理”重点专项出炉!涉及VOCs的有哪些?

近日,科学技术部联合八部门发布《关于“十四五”国家重点研发计划“大气与土壤、地下水污染综合治理”等6个重点专项2022年度项目申报指南征求意见》的通知,其中涉及大气污染综合治理有24个研究任务,其中涉及VOCs监测治理及研发的内容也有不少如碳基 VOCs 吸附材料提质增效、结构优化与再生应用关键技术,非点源异味及低浓度 VOCs 污染溯源与治理关键技术一起来看一下吧~

 

国家“大气污染综合治理”重点专项出炉!涉及VOCs的有哪些?-世环会【国际环保展】

 

为支撑深入打好污染防治攻坚战,推动“十四五”期间大气、土壤污染防治两大行动计划实施,科学技术部、教育部、自然资源部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、水利部、中科院、气象局共同制定了国家重点研发计划“大气与土壤、地下水污染综合治理”重点专项实施方案,统筹部署大气 PM2.5 和臭氧协同控制和土壤与地下水污染协同防治科技创新工作。

 

本专项紧密围绕大气与土壤、地下水污染综合防治的科技需求,拟解决大气二次污染和区域土壤/地下水多介质污染的形成机理、气水土污染的相互影响两个基础科学问题,突破多要素立体监测预警、污染源实时智能监管、大气污染全流程高效协同治理、土壤复合污染绿色修复、能源-环境-健康-气候”综合调控等五大核心防治技术,建立 PM2.5 与臭氧双降、污染场地土壤与地下水协同治理、大气与土壤-地下水污染协同综合治理等三类集成示范区,形成气候友善型区域多污染物跨行业高效治理的“中国模式”。

 

本专项执行期为 2022—2026 年,按照分步实施、重点 2 突出原则,2022 年度指南拟在监测监管技术、成因机理研究、治理修复技术、决策支撑技术和典型区域实践等 5 个方面启动 41个研究任务,其中涉及大气污染综合治理有24个研究任务。

 

1. 监测监管技术 

 

1.1 臭氧及前体物多源卫星高分遥感与集成解析技术 

 

研究内容:突破高气溶胶和中等云覆盖率下高空间分辨的 O3垂直廓线及其前体物(NO2及甲醛、乙二醛、CH4等含碳化合物)对流层柱浓度的多源卫星遥感反演技术,获取全国范围内公里级的空间分布,识别平流层入侵引发的臭氧污染;重构卫星遥感历史数据集,定量我国对流层 O3 及其前体物的时空演变规律,发展近实时人群健康风险预警技术;以卫星遥感观测为基础,利用人工智能、大数据分析技术,融合地基、无人机等多平台立体遥感及地面原位监测、大气化学模式等多源数据,发展臭氧污染成因和来源集成解析新技术,开展重点区域百米级分辨率的 O3 及其前体物三维空间分布的实时监测和集成综合解析,在典型区域针对重点污 染源开展快速识别和溯源及健康风险预警应用示范。

 

考核指标:卫星遥感全国范围 O3 垂直廓线及其前体物 (NO2、甲醛、乙二醛、CH4 等)柱浓度的空间分辨率达到公里级,与地基遥感和探空对比误差小于 15%,CH4与地基遥感对比误差小于 1%,历史数据集不少于 10 年,集成分析产品实现近实时发布(24 小时内);研发超光谱无人机遥感和地基成像遥感设备,实现对苯系物、醛类、酮类和酯类等 VOCs 等污染气体的探测,探测限达到 ppb 量级,工作环境适应-10℃~40℃,空间分辨率≤10 m,单目标成像时间分辨率≤15 min,数据采集时效性≤10 min,自动化无故障工作时 4 间≥3000 小时;集成分析技术实现重点区域白天 O3及其前体物三维分布观测数据的水平和垂直分辨率均优于 100 m,时间分辨率达 1 小时;实现重点区域内臭氧污染前体物溯源到典型园区,准确率高于 90%;对公众健康风险预警达到近实时级别,建立 5 个以上示范点;发布我国对流层 O3 及其前体物的遥测时空历史演变状况蓝皮书;形成臭氧及其前体物多源卫星高分遥感和集成分析技术指南和规范 3~4 份。

 

1.2 大气有机过氧自由基和克氏中间体的精准测量技术 

 

研究内容:突破多类型大气有机过氧自由基(RO2)和克氏中间体(CIs)的高分辨率筛分技术,有效区分由不同种类挥发性有机物大气氧化生成的多种 RO2 和 CIs,研发适用 于超痕量浓度水平的 RO2和 CIs 高灵敏度、低干扰探测技术,建立RO2和CIs浓度测量的高准确度标定方法,建成大气RO2和 CIs 分类分物种在线测量设备和平台,实现对实际环境大气化学反应过程中含有不同官能团 RO2和 CIs 的高精准同步测量。

 

考核指标:建成大气 RO2和 CIs 的分类分物种在线测量设备和平台,实现对不少于 4 种 RO2和 3 种 CIs 的同步在线探测,能够示踪典型人为源和天然源挥发性有机物的大气氧 化途径,典型 RO2和 CIs 物种的检测限小于 2 ppt,测量误差小于 20%,时间分辨率 5 min,设备适合外场观测。

 

1.3 大气反应活性精细化监测与定量表征技术

 

研究内容:突破大气卤素自由基(OClO, OIO, IO)的高精准在线检测技术,研发小型化、抗干扰、高精准度的大气 OH、HO2 和 NO3 自由基在线检测技术与设备,研制自由基总反应性的分类在线检测测量设备,建立高准确度标定方法,构建移动式大气反应活性精细化综合监测平台,实现对实际环境大气中自由基浓度和反应速率的精细化同步检测,并在典型地区开展技术应用示范,实时解析大气污染过程中大气反应活性的构成和主要来源。

 

考核指标:大气卤素自由基(OClO, OIO, IO)浓度检测限达到 10 ppt,时间分辨率小于 60s,测量误差小于 20%;大气 OH、HO2和 NO3自由基检测限分别达到 0.02 ppt、0.2ppt 和 3ppt,测量误差小于 10%,实现大气 OH 和 NO3自由基总反应性的在线检测测量,检测限达到 0.5/s,测量误差小于 15%,设备时间分辨率小于 30s,可适用于移动式平台。

 

1.4 挥发性有机物激光雷达与便携式质谱探测技术

 

研究内容:突破挥发性有机物(VOCs)面源和无组织排放源的激光雷达和质谱便携高精度快速走航测量技术,攻克自主可控的专用激光光源和色质联用核心方法,研发自主 可控的高时空分辨率三维立体监管设备和便携式气象色谱-四极杆质谱联用仪,形成 VOCs 排放源的精确定位能力及污染物实时定性定量测量能力;研究排放通量与总量精确测算方法,研发系列化 VOCs 激光雷达排放通量监测技术装备和小型化 VOCs 排放通量实时高频测量设备,建立相关标定、质控技术体系,形成不依赖园区条件快速灵活部署的监测系统和精细化监管平台,实现对典型面源和无组织源立体精确定位和监测监管,并开展应用示范。

 

考核指标:研发挥发性有机物面源和无组织源的系列化激光雷达设备,至少实现对短链烷烃\烯烃\炔烃\芳香烃类各 1 种的空间分布监测和排放源定位能力,空间分辨率达 20m,时间分辨率小于 2min,测量误差小于 20%;完成 VOCs 排放源原位测量设备研制,色谱流量≥1mL/min,VOCs 测量质量范围 2~520amu,浓度范围 0.1ppb~100ppm,浓度测量精度小于 10%;排放通量与总量估算误差小于 30%,排放通量测量频率30min ,可测VOCs 种类> 50 种 , 包络 ≤60cm×100cm×200cm,体积 40×39×23m³,重量不超过 17kg (不含电池);以上技术装备的国产化率均不低于 90%,适合外场观测和移动平台,可在园区外灵活部署独立开展监测工作。

 

1.5 固定污染源超低排放高精度监测与质控技术

 

研究内容:研究固定源可凝结 PM2.5、前体物及温室气体等高精度监测与质控技术,构建烟羽环境演化系统,开发电力、钢铁、建材等固定源超低排放改造后可凝结 PM2.5 及 其前体物(SO3、NH3、HCl、VOCs 等)的高精度监测与质控技术设备,研制适用于固定源烟气的 CO2、CH4、δ13 CO2等温室气体和烟气流量的高灵敏在线监测技术设备,研发固定源 CO2捕集系统有机胺逃逸在线监测质谱仪,开发颗粒物发生、检测等准确标定与质控技术设备,构建固定源超低排放高精度监测平台,在重点污染源开展应用示范。

 

考核指标:形成具有自主知识产权的固定源超低排放高精度监测和质控技术设备,满足国家固定源超低排放管理的新需求,建立相应的技术规范。自主研发的固定源可凝结 PM2.5监测设备检出限小于 0.2mg/m³,气体吸收偏差小于 5%;SO3 检出限小于 0.3mg/m³,NH3、HCl、VOCs 检出限小于 0.1ppm;CO2、CH4、CO 检测限分别可达 1 ppm、0.1 ppm 和 0.5 ppm,δ13 CO2检测精度小于±2‰,烟气流量测量相对误差小于±2%;有机胺检出限可达 10ppt,时间分辨率达 1 分钟;形成质控所需的微米、亚微米和纳米颗粒物发生和检测技术装备;现场测量量值传递技术方法指南和质控技术规范 1 套。

 

1.6 大气污染源全组分谱库建立及排放清单编制

研究内容:建立适用于主要排放源类的细颗粒物组分、活性氮、全挥发性区间有机物及全相态 Hg、Cl 的采样和源谱测量和质控方法;构建覆盖全挥发性区间的有机物和全相 态 Hg、Cl 的综合排放源成分谱库,研究重点源的氮、汞同位素指纹;建立全国尺度包含上述化学成分的全物种动态 放清单及在线技术平台,评估排放时空变化趋势、成分演变特征及驱动因素。

 

考核指标:形成构建主要排放源全组分成分谱的采样分析与评价技术规范 2 项,建成包括超过 300 条成分谱的全组分源谱库;建立包含颗粒物全组分、活性氮、500 种以上不 同挥发性区间有机物及全相态 Hg、Cl 的全国大气污染源排放清单并通过在线技术平台公开共享,不确定度在 50%以内,空间分辨率 3 公里,重点区域达到 1 公里,实现逐年动态更新。

 

1.7 臭氧和细颗粒物智能精准预测技术与污染过程调控系统

 

研究内容:集成环境大气-地表跨层关键过程机制表征和溯源新技术、智能化的全尺度空气质量预报模式和多元资料同化技术,支撑全球-区域-城市-园区空气质量的精准预报 预测;研制并集成 PM2.5和 O3双降和基本消除重污染天的等多目标大气承载量高分辨率动态估算技术和跨界传输高精度动态预测技术;研究区域污染过程臭氧和细颗粒物协同影 响机制和智能耦合模拟新方法;形成预测集成平台和污染过程调控系统,在典型地区开展示范应用。

 

考核指标:实现多污染物预报由城市尺度向园区尺度、由日均浓度向日变化小时峰值预报的转变,精准溯源预报落实到点源和街区;形成自主可控的基于全尺度空气质量预报 模式的精准预测系统,支撑全球-区域尺度空气质量 14 天预测、城市-园区尺度空气质量实现小时日变化的智能精准预报,臭氧 4 天预报准确率达到 70%;污染过程的容载量估算和调控指标空间精度到市/县,时间尺度到天,并在国家级平台实现区域示范。

 

2.成因机制研究

 

2.1 二次颗粒物生成与老化及其对大气辐射的影响机制

 

研究内容:结合外场观测、实验室和数值模拟实验,量化多元前体物的新粒子生成及增长对颗粒物污染的贡献,阐明气态硫酸、氨气、有机胺、有机酸、高含氧有机物等前体 物的作用;开展不同粒径有机气溶胶及前体物精细溯源,在分子水平上揭示人为源和生物源挥发性、半挥发性有机物等相互作用下生成二次有机颗粒物的机理;弄清非均相反应对颗粒物污染形成和物化性质的影响机制,明晰颗粒物无机和有机组分的耦合作用;研究吸光颗粒物老化过程中理化特性的演变,揭示其对吸湿性和云凝结核活性的影响,定量表征老化过程对大气辐射的影响。

 

考核指标:量化不同环境条件下多元前体物新粒子生成与增长机制及对颗粒物污染贡献;获得人为源和生物源挥发性、中等挥发性、半挥发性有机物生成二次有机气溶胶分子水平气相氧化机制,明确颗粒物无机组分和有机组分相互作用机理;参数化吸光颗粒物老化过程中理化特征及云凝结核活性演变规律,定量表征老化过程对颗粒物吸湿性、相态、光学性质及其大气辐射影响。 

 

2.2大气活性氮化合物收支及其 PM2.5和臭氧污染形成作用机制

 

研究内容:选择典型区域,开展大气活性氮化合物 Nr (Nr:NO、NO2、NO3、N2O5、NH3、HONO、HNO3、PAN 等)的精细测量,掌握 Nr 的演变规律,在分子水平上厘清大气中 Nr 各物种之间的相互转化机制;开展选择区域的典型下垫面(农田、森林或城市)的 Nr 地气交换通量研究,结合人为排放源和大气转化机制,量化大气 Nr 或主要物种的收支平衡及关键过程;定量表征大气 Nr 对大气氧化性增加(自由基浓度及去除速率)的影响机制,建立大气 Nr 循 环与 PM2.5和臭氧污染形成的定量关系与调控原理。

 

考核指标:建成典型区域大气活性氮 Nr 观测网络或综合观测站,主要 Nr 物种大气浓度测量误差低于 10%,通量测量误差低于 30%;形成大气 Nr 转化机理和收支模型,明 确影响区域大气氧化性的关键 Nr 物种、转化机制和主要来源;量化大气 Nr 浓度及转化机制对臭氧和 PM2.5污染形成的作用,提出实现臭氧和 PM2.5 协同控制的活性氮阈值调控区间及主要措施。

 

2.3 PM2.5和臭氧污染形成的天气耦合机制及协同控制原理

 

研究内容:研究大气环流及边界层气象要素变化对 PM2.5与 O3影响的异同特征,突破 PM2.5与O3污染形成的天气耦合机制和双向反馈原理,揭示多尺度 PM2.5与 O3耦合机 制与天气气候变化的相互作用关系;建立评估平流层-对流层-大气边界层的跨层污染物交换过程和机制分析平台,量化天气气候因素在PM2.5与 O3变化趋势及污染过程中的多尺度(垂直和水平)影响;阐明应对碳达峰碳中和减排背景下大气复合污染与气象条件影响机理,支撑  PM2.5与 O3复合污染成因与来源综合解析,提出量化气候变化和天气要素在协同控制中的作用和调控原理并示范应用。

 

考核指标:建成含括全国各典型区域气候变化、多维气象垂直观测、细颗粒物、臭氧及其前体物垂直廓线和模式模拟集成数据集,时间跨度不少于 30 年(包括 1995—2025 年但不限于),大气边界层内不少于 5 层;明确  PM2.5与 O3耦合机制与天气气候变化的相互作用,形成大气复合污染天气气候影响的量化评估技术体系;量化碳中和减排背景下大气复合污染与气象条件之间的相互影响,提出协同应对的技术途径;形成相应的技术规范 3~4 项,在国家级平台上实现业务化运行和区域示范。

 

3.治理修复技术

 

3.1 燃煤电站烟气非常规污染物短流程高效耦合协同碳减排技术装备

 

研究内容:针对碳中和之前燃煤电站低碳清洁化的技术需求,在现有超低排放技术的基础上,研究常规和非常规污染物短流程高效耦合治理与二氧化碳协同减排技术与装备, 重点突破非常规污染物(可凝结颗粒物/三氧化硫/汞/砷/硒/ 铅等)高效脱除、二氧化碳协同减排、治理工艺过程智能调控等关键技术,显著降低系统运行能耗,并在典型主流机组开展工程应用示范。

 

考核指标:建立主流典型机组应用示范工程,常规污染 物(NOx/SO2/颗粒物)满足国家最新超低排放标准,三氧化硫和氨的排放浓度小于 2 mg/m³,汞/砷/硒/铅四种重金属总 排放浓度小于 30 μg/m³,烟气污染治理系统运行能耗整体下降 10%以上,二氧化碳协同减排 30%以上。

 

3.2 工业锅炉烟气多污染物低能耗高效协同治理技术及装备

 

研究内容:针对作为我国重要热能动力设备的工业锅炉烟气排放特征和能源清洁高效利用的重大需求,优化提升现有 NOx、SO2、颗粒物常规污染物的超低排放工艺,突破三 氧化硫、重金属汞/砷/硒/铅、VOCs 以及 CO 等非常规污染物高效协同脱除关键材料和技术瓶颈,开发氨逃逸等次生污染物精准控制关键技术和核心设备,研发全流程智能化控制 系统,降低运行能耗并协同降碳,形成工业锅炉烟气多污染物、全流程、高效协同治理技术与装备,在不同类型主流锅炉开展工程应用示范。

 

考核指标:常规污染物(NOx/SO2/颗粒物)满足国家最新工业锅炉超低排放标准,三氧化硫排放浓度≤5 mg/Nm³, 氨排放浓度≤2 mg/m³,重金属汞/砷/硒/铅、VOCs 以及 CO 的排放浓度满足国家最新排放标准,降低运行成本10%以 上,降低运行能耗 10%;完成 2~3 个不同类型主流锅炉应用示范工程。

 

3.3 典型溶剂型产品 VOCs 源头替代技术与产业化应用

 

研究内容:开展有机/无机杂化水性树脂设计合成研究, 突破多相复合、新型功能填料制备、碳纤维涂装等关键技术,研制超低 VOCs 含量水性涂料与智能封闭涂装工艺,实现规 模化生产,在轨道交通、工程机械、金属防腐等行业示范应用。创制零 VOCs 含量无溶剂型新产品新技术,实现在人造板材涂装、聚合物粘结等领域的工程应用,建立规模化产业生产基地。研究水性涂料、油墨、光固化涂料等产品应用过程的排放特征,开发污染物高效预处理、深度净化治理技术, 实现 VOCs 近零排放。

 

考核指标:水性改性树脂生产规模达到年产2万吨以上,涂料产品总 VOCs 含量<30g/L, 防腐水性涂料耐盐雾>3000h, 在轨道交通、工程机械、金属防腐等行业实现规模应用;无溶剂产品 VOCs 含量达到未检出水平,生产规模达到年产 1 万吨以上,在人造板涂装行业应用规模达到 5 万 m² /年以上。针对 3 种以上类型环保型产品使用过程和喷涂工艺,完成污染治理示范工程,排放气体中 VOCs 含量达到现有直排标准值的 30%。

 

3.4 在用机动车高污染成因诊断与治理关键技术研发及示范

 

研究内容:开展大样本全车型的实验室台架和实际道路 18 测试,涵盖所有重要污染物类别和有机物排放全挥发性区间,建立在用车的控制技术、工况条件和油品特征代表性完善的机动车污染物全化学成分谱和排放模型系统;研究融合年检、OBD、在线监控、路边监测等多技术、大数据的城市 在用车污染评估技术方法,开发精准高效的高污染车辆成因识别与诊断关键技术;重点解决高效催化剂、后处理及蒸发 系统安装匹配与控制等技术难点,研发适用于在用机动车 (汽油车、柴油车、天然气车)污染治理的低成本、自主可控、耐久可靠的集成式后处理技术、设备及系统;在大气污染重点区域开展城市在用车治理与远程监控示范,形成可复制可推广的城市在用车污染治理技术体系与排放监管模式。

 

考核指标:建立在用机动车排放全化学成分谱 1 套(测试不少于 300 辆次),实现典型在用车重要污染物类别和有机物排放全挥发性区间的定量识别;获取 20 个以上典型城 市在用机动车排放大数据,实现车辆覆盖率不低于 50%;建立 100 万辆以上的高排放车辆样本库,实现污染成因的快速识别和精准诊断能力;完成适用于在用车治理的后处理和蒸发全系统开发,实现不少于 2000 辆在用车的减排治理示范与在线监控,主要污染物 VOCs 和 NOx 协同减排 50%以上;形成识别-诊断-治理-监管-评估在用车污染治理综合解决方案,提出不少于 5 项标准、规范和指南,在大气污染防治重 点区域开展不少于 5 个城市的示范应用。

 

3.5 碳基 VOCs 吸附材料提质增效、结构优化与再生应用关键技术

 

研究内容:设计研制高热稳定性和多级孔骨架结构的新型碳基或复合碳基吸附材料,研究提高碳基材料比表面积、疏水性、热稳定性和高效定向吸附的创新制备及工业成型技 术,阐明碳基吸附材料在失效和再生过程中表面和结构的演变规律,提出具有普适性的碳基吸附材料再生活化流程和方案,突破碳基材料稳定、长效、安全运行与再生应用关键技术,形成工业应用验证的成套工艺装备,在医药、化工等行 业完成规模应用。建立碳基材料分散吸附治理-集中收集-再生循环利用综合治理技术方案和运行管理机制,在重点区域 工业集聚区完成示范应用。

 

考核指标:研制 3~4 种新型碳基或复合碳基吸附材料,比表面积≥1000 cm² /g,CTC≥65%,碘值≥950,强度≥98%。在再生活化工艺中,骨架重量单次再生损失率≤10%,比表面积单次再生损失率≤5%,形成量产规模年再生碳基材料≥10 万吨。在重点区域或典型工业园区(含企业 50 家以上)完成活性炭分散治理-集中处置再生应用综合治理技术方案和运行示范验证。

 

3.6 非点源异味及低浓度 VOCs 污染溯源与治理关键技术

 

研究内容:针对区域非点源存在的异味(恶臭)及低浓度 VOCs 污染溯源、收集与治理难题,研发工业园区和畜禽 20 养殖区等非点源异味快速准确的大气污染物监测诊断技术, 建立精细化污染源谱及高分辨率排放清单,结合数值模拟开展异味及低浓度 VOCs 智能诊断、溯源与预警体系的工程验证;研发工业园区异味及低浓度 VOCs 废气高效低耗的收集和输配技术,研发生物法等高效绿色安全治理技术装备,并进行工程示范;研究针对畜禽养殖大风量低浓度废气去除效 率高和无二次污染的绿色经济型深度处理技术,并建立工程示范。

 

考核指标:形成非点源异味及低浓度 VOCs 多污染物协同治理净化技术,完成 1 家工业园区(含企业 10 家以上或园区规模年产值 500 亿元以上)、1 家畜禽养殖(规模以上) 等非点源异味及低浓度 VOCs 污染溯源技术的工程验证和治理示范工程。示范工程气量规模不小于 20000 Nm³/h,工业 园区废气净化效率大于 90%,畜禽养殖区处理后尾气臭气浓度小于 70(无量纲),满足相应的国家排放标准。制定相关 VOCs 治理设施技术标准或指南。

 

4.决策支撑技术 

 

4.1 大气污染全组分暴露测量技术

 

研究内容:以暴露组学思路发展大气污染的全组分暴露测量与分析技术,突破生物样本(血液、尿液、呼出气)中内暴露标志物监测与检测、个体暴露的多种气态污染物测量 技术和颗粒物毒害组分测量技术,实现大气颗粒物全组分表征并识别毒害组分,结合现有的大气污染人群健康影响的队列研究,自主建立人口密集地区评估大气污染健康的颗粒物全组分、高时间分辨率数据集,开展示范应用。

 

考核指标:一套包括但不限于生物样本(血液、尿液、 呼出气)中内暴露标志物的测量技术,包括具有明确健康影响或指示作用挥发性有机物 VOCs、半挥发性有机物如多环 芳烃 PAHs、硝基芳香烃等,以及与体内生物分子反应生成的代谢产物等,实现不少于 500 种有机物检测并识别潜在的暴露生物标志物;一套用于个体暴露测量的多种气态污染物测量技术和大气颗粒物全组分测量技术。气态污染物的个体暴露测量目标污染物为臭氧、氮氧化物、一氧化碳、二氧化 硫、以及 VOCs 和醛酮等有机物,时间分辨率为 10 分钟。大气颗粒物个体暴露全组分测量针对的颗粒物粒径为 PM2.5和 PM1.0,目标物质包括颗粒态重金属、半挥发性脂/水溶性全有机组分(从不少于 1000 种有机分子中筛选出关键危害组分或来源指示物),时间分辨率为 1 小时至 1 天;一套适用于人口密集地区大气污染健康影响评估的颗粒物全组分、 高时间分辨率的暴露测量技术体系和参数集。

 

4.2 中国居民对大气污染响应的全生命过程健康效应谱

 

研究内容:基于高精度全国尺度关键大气污染物同化数据集、多组分观测和暴露评价新技术,开展高时空精度、覆盖全生命周期的暴露评估关键技术标准化研究(包括方法、 参数)。整合全国尺度、大样本人群健康监测平台和代表性队列,采用国际标准化暴露评价技术,定量阐明我国居民全 生命周期大气污染暴露特征和多系统健康效应谱。结合我国 大气污染治理进程、人口年龄构成变化和经济发展趋势,构建适合我国人群疾病负担测算的综合暴露-反应模型;创新评估和预测大气污染多系统健康风险,开展脆弱人群(包括儿 童和青少年、孕产妇、老年人等)健康风险预警预报技术研究。集成并突破高精度暴露评估和健康风险预测预警技术, 开展环境与健康综合监测体系示范研究。

 

考核指标:一套我国居民全生命周期大气污染暴露的多系统健康效应谱,生命周期覆盖 6 个年龄段,包括孕期及胎儿、婴幼儿(0-3 岁)、儿童(3-14 岁)、青少年(14-18 岁)、成年(>18 岁)、老年(>60 岁)。大气污染暴露包括 3 种污染物的暴露:颗粒物、臭氧和氮氧化物。健康效应谱包括但不限于大气污染暴露与 8 类疾病循环、呼吸、生殖、发育、神经、免疫、肿瘤、代谢等疾病相关的不少于 20 个生物指标, 包括呼吸与循环系统炎性因子、内皮功能及氨基酸、脂质代谢分子等的暴露效应关系;以及这 8 类疾病的发病率和死亡率的暴露反应关系。发现我国大气污染物(颗粒物、臭氧和氮氧化物)长期(不少于 1 年)和短期(小时尺度到周尺度) 暴露影响人体呼吸(哮喘、慢阻肺等)、心血管(缺血性心脏病、高血压、动脉硬化等)、和代谢(糖尿病等)系统疾病发病和发展的重要生物学机制至少 3 条。我国居民的大气污染暴露健康风险双嵌套时空分布数据集,包含六类易感人群(包括儿童和青少年、孕产妇、老年人、慢性疾病患者等),从百万级人口的典型城市、千万级人口的重点区域到全国覆盖,空间分辨率达 1km,时间上从日到十年尺度。建成特大城市高精度大气污染与健康综合监测、预警及预防干预示范应用平台,空间分辨率达 100 米,预报时长 3 天。发布覆盖全生命周期的暴露评估关键技术标准指南(征求意见稿)2~3 项。

 

4.3 室内空气净化与病原体消杀技术

 

研究内容:针对室内空气净化和病原体消杀技术需求,创建微生物无损采集、生物气溶胶远程采样、特定病原体和空气毒性实时在线检测技术,开发耐热型快速灭菌、兼具空 气净化和病原体消杀性能的环保功能新材料,突破有机毒性和氧化活性细颗粒定量评价、有机污染物识别阵列与数字传输技术;揭示适应性贴附通风气流组织对室内空气净化与病原体驱除效果的机理,研究室内生物气溶胶、室内外交换、人为污染源动态变化规律、多相耦合作用机制与健康效应;研制室内超细颗粒捕集、SVOCs 空气净化、病原体消杀、高效通风除湿去污、降碳节能等空气质量调控关键技术,形成室内空气净化与病原体消杀系统解决方案并示范应用。

 

考核指标:建立微生物气溶胶无损采样标准,比 Andersen 采样器效率高 3~5 倍;生物气溶胶采集流量>600 L /min,切割点<0.6μm,实现基于 ATP 的生物气溶胶实时在线监测,响应时间<1min,达到批量生产能力。有机物识别阵列技术可识别 5 种以上气体污染物,灭菌材料热稳定性> 200℃,病毒抑制率>99%(1h), 室内空气净化设 30 备对PM1.0 和生物气溶胶捕集效率>99.999%, 达到批量规模生产。建立低能耗高产水组件与装备规模生产线,空气吸水分离量>2.5 L/m²d。适应性贴附通风的污染物平均浓度降低 量>20%,换气次数降低量>15%。

 

4.4 面向污染物全过程周期协同减碳的四大结构调整优化技术

 

研究内容:厘清能源供需全过程链对大气多污染物与温室气体排放的动态驱动机制,建立不同能源利用途径的全过程周期多污染物排放及大气环境影响评估技术,空间量化结 构调整的环境效益;构建钢铁、有色、建材、石化、煤化工等重点行业技术转型与结构调整措施的大气多污染物与温室气体减排及成本核算模型,阐明近 30 年重点行业的多污染物排放趋势及其驱动因子,并建立长时间序列特征数据库;研究产业链与运输链协同的区域物流行业运输结构清洁低碳优化方法,构建关键运输节点能源转型和效率提升等交通基础设施绿色转型方案;突破“能源、产业、交通与用地” 四个结构调整的优化集成技术方案与效益评估方法,开发经济能源系统与大气环境系统的动态耦合模型,提出推动高质量发展的结构调整减污降碳路径。

 

考核指标:构建涵盖能源供需全过程大气污染物和温室气体排放空间生命周期评估模型,空间分辨率达到公里级;提出典型区域的四大结构调整关键技术方案编制指南;构建长时间序列(近 30 年)大气污染物与温室气体协同减排特征数据库,空间达到市县尺度;建立经济能源系统-大气污染物和温室气体排放系统-大气环境系统精细化动态耦合减污降碳评估模型;提出到 2060 年分阶段的协同减排的产业、能源、交通运输结构调整路径,并被国家有关主管部门采纳。

 

4.5 环境空气质量评估与标准制修订关键技术及应用

 

研究内容:开展现行 GB3095-2012《环境空气质量标准》 评估,分析标准要求与经济社会发展的适应性,以及可借鉴的国际经验,研究提出适合我国的环境空气质量评估新方法;依据我国的健康研究成果,突破污染物项目选取、保护对象与功能划分、平均时间与限值水平、分区域分阶段保护目标设立、数据统计有效性规定、监测和评价方法等标准关键技术,形成科学合理、服务于“美丽中国”目标的环境空气质量评估和标准制修订技术方法,实现从基于国控站空气质量评估向全地域人口分布系统集成评估的转变,并制定相应的基于我国人群健康队列数据的空气质量新标准;研究重点区域分阶段设立管控目标值的可行性,以及相应的管控策略;研究配套的环境质量评价方法以及政府环境质量目标考核方法;分析空气质量标准协同减排温室气体的潜力。

 

考核指标:发布环境空气质量标准评估报告、标准制订关键技术方法研究报告;提出适合我国的全地域人口的环境空气质量评估技术指南;构建重点区域、关键污染物分阶段空气质量目标值及管控策略,形成配套的监测、评价与考核方法体系;提出适合“美丽中国”目标的环境空气质量新标准;定量确定协同减排温室气体的潜力。

 

5.典型区域实践 

 

5.1 PM2.5和臭氧污染协同防控的工程化模式系统与支撑平台

 

研究内容:针对我国 PM2.5和 O3污染协同防控科技支撑体系未实现系统化、工程化应用难题,重点突破成因解析-精准溯源-科学决策的数值模式工程化和标准化等核心技术, 发展大气环境多源异构数据的融合分析应用方法,研发自主可控的大气二次污染成因和溯源的高效工程化数值模式系统及其业务化支撑系统,建立涉 VOCs 和 NOx 排放重点企 业治理技术信息数据库,研发基于人工智能等技术的智慧监管和执法技术平台,从污染特性、时空分布、管控对象和重点措施等方面实现快速精准解析和多学科跨部门会商诊断。

 

考核指标:建成PM2.5和 O3协同防控工程化模式系统及 其支撑平台,包括但不限于大气环境管理和科研综合数据 库,全国和重点区域 NOx、VOCs、SO2、NH3和一次 PM 近实时排放清单数据库,重点行业 VOCs 和 NOx 排放深度治理技术和应用成效案例库 2 个,涵盖双碳路径下的能源措施、源头替代及末端治理技术的备选措施技术库,PM2.5和 O3协同防控工程化模式系统,大气PM2.5和 O3复合污染成因实时精准溯源分析系统,包含但不限于人工智能等新技术手段的 污染源智慧监管和执法技术系统,PM2.5和 O3协同防控方案 优化与效果快速评估系统。平台实现典型区域和城市PM2.5和 O3污染精细化实时来源解析、应急减排措施优化、防控措施成效快速评估,可有效支撑国家和重点区域空气质量管理和重污染应对业务需求。

 

5.2 环杭州湾大石化聚集区臭氧污染防控与碳协同减排

 

研究内容:杭州湾大湾区世界级石化产业区密集,区域性 O3 污染突出,以环杭州湾石化和化工产业聚集区(包括但不限于上海和浙江沿海城市石化园区)为对象,提出适 用于我国石化化工产业园区的特征污染物监控网络技术规范和精细化预警方案;识别湾区重点石化园区 VOCs 及温室气体排放特征,构建生产装置源成分谱,并建立以企业为单 位和基于石化工艺过程的常规污染物、活性 VOCs 及温室气体实时排放清单;突破化工园区海陆空走航、雷达观测、扫描遥测等监测技术,开展环杭州湾区 O3 及前体物、温室气体天空地一体化观测,阐明环杭州湾石化污染分布特征、成 因与规律;集成碳同位素等多种溯源技术方法,定量识别人为 VOCs 排放和植被来源贡献;研究海陆风动力学机制对杭州湾区污染物传输和生成的影响规律,结合多尺度扩散模型的耦合分析,研究跨湾区大尺度及重点产业园区小尺度的 O3、VOCs、NOx、温室气体输送影响规律和排放贡献;开展碳减排约束下的湾区污染排放控制技术与对策措施研究,形成湾区 O3 污染防治与前体污染物减排监控、预警和评估体系,从污染监测、智慧预警、源头甄别、精准治理和成效评估等方面,提出 O3联防联控机制和减排路径。

 

考核指标:制定环杭州湾石化产业特征污染物监控网络设计方案,实现以装置为单元的特征污染物预警溯源,编制石化园区特征污染和温室气体监测技术规范;以复合型大气 污染成因研究和温室气体跟踪评估为目标,建成区域代表性的海岛站、边界层顶站和海上走航船各 1 套,形成 1 套数据集成系统,实现跨区域 O3 预警和动态来源识别;编制湾区 O3前体物和温室气体动态排放清单,精细化到生产装置,清单因子包括 PM10、PM2.5、CO、NOx、VOCs(含活性 VOCs 组分)、NH3、CO2、CH4等组分;搭建多尺度扩散模拟决策平台,建立湾区 O3污染预警联动和联防联控响应机制;发布海陆风系统影响下环杭州湾海陆石化污染迁移传输征与转化特征蓝皮书,明晰海陆大气垂直和水平交互界面递和交换对臭氧和 PM2.5 协同生成影响;提出湾区石化产业 “减污降碳”实施路径,开展不少于 2 个园区的碳减排约束下 VOCs 和 NOx 污染控制对策措施应用示范。

 

6.“青年珍珠链”项目(青年科学家项目)

 

6.1 大气复合污染追因与治理前沿技术

 

研究内容:突破大气汞和烟气汞高精度在线测量与质控技术、生物气溶胶多组分高灵敏度监测技术、甲烷及其碳同位素高精度在线探测技术、全边界层 PM2.5 关键组分遥测反 演新算法等高精监测预警技术;围绕大气复合污染的来源成因核心技术原理,开展硫转化机制与同位素示踪技术、VOCs 液相与固相氧化机制及分子识别技术、新粒子生成与增长机制与量化模拟技术研究;面向尖端治理技术前沿,布局运输排放靶向监管与控制技术、工业烟气非常规有机污染物协同催化控制新材料、稀燃式天然气车排放控制关键材料与新技术。

 

考核指标:聚焦关键科学难题,实现和技术突破,技术原理独特,突出自主可控,在大气污染高精监测预警技术、来源成因核心原理、尖端治理技术前沿等方面取得原创性成果。

 

拟资助项目数:10项。

 

文章来源:VOCs减排工作站

 

2022上海国际环保展将于6月8-10日上海国家会展中心隆重拉开帷幕。本届展会展示面积将达17万平米,汇聚超2,000家品牌展商。展示范围涵盖综合治理、水、大气、智慧环保、环境监测、资源再生、土壤、噪声8大环境污染治理领域。

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