近日,受南京浦口局邀请,公司技术团队就浦口区可疑污染排放问题,前往现场协同作业。通过公司气溶胶通量探测激光雷达,对作业范围内的大气污染和风场信息进行同步监测,全面梳理分析浦口区存在的可疑大气污染排放源,高效、精准完成了污染源排放监测工作。
图1.泰爱信气溶胶通量探测激光雷达AERO-FLUX
气溶胶通量探测激光雷达AERO-FLUX是由南京泰爱信科技有限公司自主研发生产的监测设备,该激光雷达系统采用全光纤光路设计,利用极限灵敏度探测技术和多普勒技术,实现气溶胶和风场精准、同步、实时、快速的高时空分辨的探测。系统具有云雾穿透能力强、人眼安全、体积小、功耗低、高稳定性、低维护等特点。
作为国内最为先进的气溶胶通量探测激光雷达是采用相干探测技术实时监测高空、近地面污染分布及变化规律,区分本地和异地传输,标定污染高值具体位置信息、量化特定区域污染排放量、估算区域传输和局部地区污染排放对空气站点影响占比,提供三大服务:
1.在水平方向上,结合水平风场和气溶胶分布特征,实现本地污染排放的溯源和追踪。
探测实例:
图2为气溶胶雷达后向散射系数和二维风矢量的扫描结果。结合水平风场和后向散射系数,推断点源污染位于烟羽上游。污染正在向东北发展,影响下游地区。
图 2 .后向散射系数和二维风矢量水平扫描结果
为了获得烟羽的空间结构,在不同高程进行PPI扫描。最小探测高度为30m,烟羽输送至130 m高度。结合烟羽的空间结构和风场,追踪污染源的位置在地图的红色方框内,如图3 ( b )所示。红箱内有一个钢厂,如图3 ( c )所示。
图 3. (a) 烟羽轨迹,蓝色三角形代表激光雷达站点。(b) 红框区域是图3(a)中点源污染的跟踪结果。 (c) 对应的红框图(b)中的区域。
2.在垂直方向上,有效地监测跨区域污染传输,并有效甄别哪些污染是因为天气原因(天公不作美),哪些污染是因为人为因素(防控不到位)。
探测实例:
由于蒙古干旱少雨的气候条件和土壤荒漠化,华北地区在春季经常遭受沙尘暴。图四为2021年3月28 - 29日沙尘暴扩散分布监测图,沙尘暴已在内蒙古出现,自2021年3月28日0时起,沙尘暴首先向中国东南部蔓延,然后往西南扩散。沙尘暴于3月28日10:00抵达试验现场。
图 4.沙尘暴运动轨迹
采用垂直扫描方式获取垂直剖面,现场实验在我国山东省博兴县( 37°11′ N , 118°13′ E )进行。图5给出了2021年3月28 - 30日沙尘暴通过博兴时的观测结果。这股西北风从3月28日开始持续。通过垂直扫描,捕捉到来自外部传输的沙尘污染结构,该结构来自内蒙古,向东南方向发展。利用风廓线可以推断出这类外来污染的来源和扩散方向。
图 5.检测到的沙尘暴事件。(a)CNR,(b)后向散射系数,(c)水平风速,(d)水平风向,(e)垂直风速度。
3.进一步结合后向追踪算法和雷达探测数据,分析不同高度层的污染来源情况,获得污染高值的具体位置信息和排放强度。
图5.后向轨迹结果
后向散射系数很好地刻画了烟羽的运动轨迹,图5为后向轨迹结果,气溶胶激光雷达结合水平风矢量有助于点源污染的跟踪和污染扩散的预测。
泰爱信气溶胶通量探测雷达为溯源空气站点数据突高原因提供数据支撑,为复杂环境下采样、应急事件处置、数据实时传输反馈等环境监测工作提供便捷,有效提高区域环境污染调查监测与应急处置执法效率和执法精准度,可以用于环保局对污染的准确监测,也为政府决策提供有力依据。
绿色是美好生活的基础,是人民群众的期盼,更是泰爱信肩负的职责。我们为环境污染提供最优解决方案,用激光雷达服务全球造福人类。