安徽省提名项目公示

（一）项目名称

工业园区有毒有害气体光学监测技术及应用

（二）提名意见

针对工业园区有毒有害气体来源识别、排放监控、以及突发事件应急预警的技术需求，国家急需建立“数据准确、响应及时、覆盖全面”的工业园区有毒有害气体监测技术体系。

十余年来，该研究团队通过承担国家863、国家支撑计划和地方科研任务，与企业合作，创新发展了工业园区有毒有害气体光学监测技术和方法，创建了有毒有害气体高温光谱测量数据库和模型，突破了高气溶胶背景大气痕量气体成分卫星反演技术，研发了工业园区有毒有害气体点-线-面-区域全方位光学监测系统，开展了系统在典型工业园区的示范应用和监测设备的产业化。

该研究团队所研制的系统已在四川、云南、安徽、甘肃、江西、内蒙古等地石化、冶金、水泥、电力等行业，以及鄂托克旗建元煤化、山东钢铁、山东金诚重油化工、四川普光气田，福建泉惠石化，山东京博石化，甘肃庆阳石化，溧阳新材料工业园区，苏州吴中等工业园区得到了广泛的应用。该系统的实际应用，有效弥补了现有监测技术在工业园区监测手段、监测内容和监测范围的不足，填补了工业园区有毒有害气体全方位监测领域技术空白，为我国工业园区有毒有害气体控制与治理提供了重要的科学数据，取得了很好的经济、社会和环境效益，为我国工业园区有毒有害气体环境风险预警体系建设提供了技术支撑。

项目材料填写规范，内容真实，经公示无异议。对照国家科学技术进步奖授奖条件，提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖

（三）项目简介

工业园区有毒有害气体排放种类多、成分复杂、分布范围广、突发事故风险巨大，不仅是我国大气污染的主要来源，也直接威胁人民生命和健康。对工业工艺过程及园区污染排放的定量监测是进行污染防治的基础，传统采样分析技术由于监测范围有限、响应时间慢，难以为工业园区污染防治措施制定和效果评估提供全面数据支撑。急需建立“数据准确、响应及时、覆盖全面”的工业园区有毒有害气体监测技术体系，以满足工业园区对有毒有害气体来源识别、排放监控、以及突发事件应急预警的技术需求。

十余年来，项目组通过承担国家863、国家支撑计划和地方科研任务，与企业合作，创新发展了工业园区有毒有害气体光学监测技术和方法，创建了有毒有害气体高温光谱测量数据库和模型，突破了高气溶胶背景大气痕量气体成分卫星反演技术，研发了工业园区有毒有害气体点-线-面-区域全方位光学监测系统，开展了系统在典型工业园区的示范应用和监测设备的产业化。

项目主要创新点包括：

①创建了工业园区有毒有害气体高温光谱数据库和排放通量解析算法。利用专门设计的高温气体光谱参数测量装置实验测量了60余种有毒有害气体在100~1500℃高温的吸收光谱，建立和完善了包含300余种有机和无机成分的光谱吸收数据库，提出并验证了测量整层大气太阳红外吸光谱来定量反演VOCs垂直柱浓度的方法。

②创新发展了系列恶劣工业环境下光谱分析应用技术。设计了一种高温取样探头和高温气体在线红外分析系统，实现对工业回转炉和燃烧炉VOCs、CO、CO2等有毒有害气体的在线监测；设计了一种收发一体式激光吸收光谱测量光学和机械结构，实现在高温高粉尘环境下氨气（NH3）、氯化氢（HCl）、氟化氢（HF）、氰化氢（HCN）等有毒有害气体排放的连续自动监测；研制的全光纤信号传输的开放光路激光吸收光谱测量系统，实现对管线泄漏硫化氢（H2S）和甲烷（CH4）等气体的防爆安全在线检测；采用双臂扫摆式迈克尔逊干涉仪结构等机电综合设计，克服振动对傅里叶变换光谱仪的影响，实现对园区周边挥发性有机物（VOCs）的开放光路连续监测，以及整层大气VOCs浓度的车载走航观测。

③突破了工业园区有毒有害气体卫星遥感反演技术。通过模拟标定卫星在轨特性，以及对地基大气垂直廓线同步观测结果的同化，实现算法优化，在精确反演二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）的基础上，首次实现了对我国工业园区甲醛（HCHO）、乙二醛（CHOCHO）等VOCs对流层柱浓度的卫星遥感监测和区域输送观测。

④提出并实现了工业园区有毒有害气体全方位光学监测系统解决方案。系统集成工业园区有毒有害气体光学监测方法、光谱数据库系统、光谱分析软件系统，利用自主研发的点源排放连续监测、线源泄漏自动检测、面源排放通量光学遥测、以及面源排放总量车载走航观测等光学监测设备，结合大气痕量气体成分卫星反演算法软件，形成工业园区有毒有害气体点-线-面-区域全方位光学监测技术系统。系统先后在安徽安庆石化、甘肃庆阳石化、鄂托克旗建元煤化、山东钢铁、山东金诚重油化工等工业园区开展了整体技术示范应用，形成了一种工业园区有毒有害气体全方位光学监测系统解决方案。

研发的系列监测技术设备，总体性能指标达到国际先进水平。项目成果支持了我国环境监测仪器骨干企业发展，为我国工业园区污染控制和总量减排提供了重要技术支撑，为我国工业园区有毒有害气体环境风险预警体系建设提供了技术支撑，促进了我国环境监测仪器产业的跨越发展。

（四）客观评价

1、项目验收及成果鉴定

2012年7月20日，国家高技术研究发展计划（863计划）资源环境技术领域办公室在北京组织召开了“重要大气复合污染物快速在线和时空分布监测技术系统开发”（2009AA06A311）验收会，验收专家一致认为，课题完成了合同中规定的任务，达到了合同规定的考核目标和技术指标，课题构建了基于自主研发设备的大气复合污染快速在线和时空分布监测系统，实现了大气环境污染卫星遥感监测系统的业务化应用。

2018年6月21日，科技部社会发展科技司、资源配置与管理司在北京召开了“化工园区工业排放现场监测技术系统与应用示范” （2014BAC19B00）验收会，验收专家一致认为，项目完成了全部研究内容，达到任务书规定的考核指标和各项技术指标，突破了多项工程化关键技术。研究成果在典型化工园区开展了应用示范并服务于国家重大活动的空气质量保障与评估工作，取得较好的经济和社会效益。

2009年11月27日，安徽省科技厅组织召开了“工业有毒废气激光在线监测技术及其产业化”（0701*******）课题验收会，验收专家组一致认为，课题“提出了波长自校准算法，解决了测量光谱信号和气体标准吸收谱线波长校准问题，提高了气体浓度反演的准确度”，“将自适应算法应用到定量光谱数据处理中，消除了高温和粉尘等环境参数对测量结果准确度的影响”。

2016年6月23日，安徽省科技厅组织召开了“有毒有害气体泄漏快速遥测设备研发及应用”（1301041024）课题验收会，验收专家组一致认为，“该项目的实施，带动了应急监测仪器设备产业发展，提升我国公共安全领域监测仪器的自主创新能力和装备水平”。

2007年12月28日，安徽省科技厅召开了“天然气站场甲烷和硫化氢气体连续监测与报警系统”科技成果鉴定会（皖科鉴字[2007]352号），鉴定委员会一致认为，“该系统具有自主知识产权，填补国内空白，达到国际先进水平”。

2009年1月4日，安徽省科技厅召开了“工业有毒废气激光在线监测技术及系统”科技成果鉴定会（皖科鉴字[2009]12号），鉴定委员会一致认为，“该系统中新型开放光路设计、温度修正和波长自适应校正技术为国内领先水平”。

2010年12月16日，安徽省科技厅召开了“重点污染面源排放VOCs及温室气体连续自动监测设备”（皖科鉴字[2010]第416号）和“大气污染多组分排放通量快速遥测系统”（皖科鉴字[2010]418号）科技成果鉴定会，鉴定委员会一致认为，“重点污染面源排放VOCs连续自动监测系统填补了国内相应技术与设备的空白，在多组分气体浓度检测限、检测精度、动态范围等方面达到国际先进水平”；“大气污染多组分排放通量快速遥测系统填补了国内相应技术与设备的空白，在污染源多组分气体柱浓度检测限、通量检测限、实用性等方面达到国际先进水平”。

2、第三方检测报告

2017年8月15日-24日，上海市环境保护产品质量监督检验总站对自主研发的开放光路面源排放VOCs气体分析仪进行了检测，检测指标合格，并获得中环协（北京）认证中心颁发的环境保护产品认证证书（CCAEPI-EP-2017-615）。

2011年9月，安徽省计量科学研究院发布计量器具型式评价报告，指出AGHJ-LGAI型红外激光光谱气体在线分析仪、AGHJ-NLLM型开放空间天然气泄漏激光检测仪、AGHJ-VOCs型开放光路面源排放VOCs气体分析仪的外观、功能、测量范围、示值误差、安全要求、环境适应性、防护性能等均为合格。

2012年11月至2013年1月，石油和化学工业电气产品防爆质量监督检验中心对自主研发的开放空间天然气泄漏激光检测仪望远镜系统进行了检测，产品获得石油和化学工业电气产品防爆质量监督检验中心颁发的防爆合格证证书（CE13.2035）。

3、用户评价

安庆石化安全环保部的应用证明，系统在中国石化股份有限公司安庆分公司开展了整体示范应用，获取了主要生产区域及周边厂界附近的特征污染物排放情况，以及整个园区的排放通量，为有效掌握不同生产阶段的排放状况，为评估安庆石化的污染排放提供了数据参考。

庆阳市环境保护研究所的应用证明，系统在中国石油庆阳石化公司厂界下风向区域开展了整体应用，完整地获取了庆阳石化园区向东北方向排放的气态污染物浓度水平及变化趋势，实现了对甲烷、丙烷、丙烯、氨气、臭氧、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、甲基叔丁基醚、苯酚、甲醇等10多种污染物的在线预警监测，利用车载走航观测，获取了周边不同区块的污染分布情况。通过整体应用，为准确评估甘肃庆阳石化地区的污染水平和区域分布状况，为庆阳市制定相应污染控制对策，拟定区域污染保障方案，改善庆阳空气质量，提供了先进可靠的监测设备和数据支撑。

山东京博控股股份有限公司的应用证明，针对京博工业区占地面积大、工业工艺过程复杂、监测难度大等特点，系统在园区无组织排放、泄漏源排放、边界预警和园区排放通量全方位监控，在博兴县经济开发区化工项目集中区风险防控与预警监测中发挥了重要作用。

环保部卫星环境应用中心认为项目研发的卫星遥感反演算法在2014年北京APEC峰会、2015年纪念抗日战争胜利70周年大阅兵、2016年杭州G20峰会和2017年厦门金砖国家峰会期间，及时、有效的分析了重点工业园区有害气体的排放、传输规律，为空气质量保证提供了重要的数据支撑。并在“大气重污染成因与治理攻关”研究中得到了示范应用，为工业园区有害气体监管和控制提供了技术支持。

江苏省环境科学研究院的应用证明，为了掌握苏州吴中化工园区特征污染物排放情况，系统在园区无组织排放、泄漏源监测、边界预警和园区排放通量全方位监控，园区风险防控与预警监测中发挥了重要作用。

（五）推广应用情况

2010年以来在安徽安庆、江苏、山东、杭州、甘肃庆阳等地开展了工业园区有害气体光学监测技术系统综合示范应用。

本项目研究成果，经小批量生产、计量器具许可认证、环境保护产品认证、防爆认证后，与合作企业北京雪迪龙科技股份有限公司、合肥金星机电科技发展有限公司和安徽蓝盾光电子股份有限公司联合进行了产业化，并在很短时间内在全国推广应用。2016～2018年期间，已在四川、云南、安徽、甘肃、江西、内蒙古等地石化、冶金、水泥、电力等行业，以及鄂托克旗建元煤化、山东钢铁、山东金诚重油化工、四川普光气田，福建泉惠石化，山东京博石化，甘肃庆阳石化，溧阳新材料工业园区，苏州吴中化工等园区得到了广泛的应用，该系统的实际应用，有效弥补了现有监测技术在工业园区监测手段、监测内容和监测范围的不足，填补了工业园区有害气体全方位监测领域技术空白，为我国工业园区有害气体控制与治理提供了重要的科学数据，取得了很好的经济、社会和环境效益。为我国工业园区污染控制和总量减排提供了重要技术支撑，促进了我国环境监测仪器产业的跨越发展。

（六）主要知识产权证明目录

1、发明专利    一种精准测量高温气体光谱参数的装置     中国 ZL201310267905.0    2015年8月5日证书号第1743714号 中国科学院合肥物质科学研究院 刘建国；陈玖英；许振宇；阮俊；阚瑞峰；姚路；张光乐；戴云海；刘文清\有效

2、发明专利    一种高分辨红外标准光谱测量装置及测量方法 中国ZL201510482902.8 2018年8月3日证书号第3021888号    中国科学技术大学    刘建国；刘诚    \有效

3、发明专利    稳定紧凑型激光收发一体式探测光路结构中国    ZL2014105708.7    2017年3月1日证书号第2394526号    中国科学院合肥物质科学研究院    崔益本；张玉钧；何莹；尤坤；高彦伟；徐金凤\有效

4、发明专利    水泥转炉窑尾辐射光谱检测系统 中国ZL201510552584.8  2017年5月24日证书号第2497701号 中国科学院合肥物质科学研究院    李相贤；高乾坤；高闽光；张玉钧；王亚萍；李宏斌；王立明；石建国；徐亮；童晶晶； 李胜；刘文清    \有效

5、发明专利    利用天空散射光测量大气污染气体水平分布和近地面竖直分布的装置及方法    中国ZL201210213445.9

2015年3月18日    证书号第1606111号    中国科学院合肥物质科学研究院    谢品华；王杨；李昂\有效

6、计算机软件登记    星载大气痕量气体差分吸收光谱仪数据模拟软件V1.0.0    中国    2017SR2278    2016年12月5日    证书号第1813182号    中国科学院合肥物质科学研究院    司福祺；刘诚；周海金；刘建国；谢品华\有效

7、发明专利     扫摆式干涉仪控制系统 中国ZL201510555432.3  2017年6月20日    证书号第2525658    号中国科学院合肥物质科学研究院    李胜；李相贤；高闽光；张玉钧；王亚萍；；徐亮；金岭\    有效

8、发明专利    一种污染源气体排放通量红外多组份监测方法    中国    ZL200910184849.8    2011年8月10日    证书号第823452号    中国科学院合肥物质科学研究院    刘志明；高闽光；刘文清；；金岭；张天舒；徐亮；魏秀丽    \有效

9、发明专利    一种高温取样探头和高温气体分析系统 中国    ZL200910080943.9 2011年1月5日    证书号第724937号    北京雪迪龙科技股份有限公司     敖小强；陈华申\有效

10、发明专利    一种运动平台上的太阳自动跟踪方法

中国    ZL2013101008.X    2016年3月30日    证书号第2321904号    中国科学院合肥物质科学研究院    金岭；高闽光；徐亮；王亚平；\有效

（七）主要完成人情况

刘建国，排名第一，项目负责人，研究员。工作单位与完成单位：中国科学院合肥物质科学研究院。是本项目的负责人，主持项目总体设计、研发和工程示范，对发明点 1、 2、 3、4 有贡献。

刘诚，排名第二，教授。工作单位与完成单位：中国科学技术大学。对发明点 1、 3、 4 有贡献。

张玉钧，排名第三，研究员。工作单位与完成单位：中国科学院合肥物质科学研究院。对发明点1、2、4有贡献。

李相贤，排名第四，助理研究员。工作单位与完成单位：中国科学院合肥物质科学研究院。对发明点1、2、4有贡献。

谢品华，排名第五，研究员。工作单位与完成单位：中国科学院合肥物质科学研究院。对发明点2、4有贡献。

徐亮，排名第六，研究员。工作单位与完成单位：中国科学院合肥物质科学研究院。对发明点1、2、4有贡献。

何莹，排名第七，助理研究员。工作单位与完成单位：中国科学院合肥物质科学研究院。对发明点2、4有贡献。

敖小强，排名第八，高级工程师。工作单位与完成单位：北京雪迪龙科技股份有限公司。对发明点2、4有贡献。

吴华峰，排名第九，高级工程师。工作单位与完成单位：合肥金星机电科技发展有限公司。对发明点2、4有贡献。

付强，排名第十，研究员。工作单位与完成单位：中国环境监测总站。对发明点2、4有贡献。

（八）完成人合作关系说明

中国科学院合肥物质科学研究院刘建国研究员技术研发团队（以下简称研发团队），包括申报本项目的刘诚、张玉钧、李相贤、谢品华、徐亮、何莹等七人共同承担了国家科技支撑计划课题“化工园区工业排放现场监测技术系统与应用示范” （2014BAC19B01）、863计划“重要大气复合污染物快速在线和时空分布监测技术系统开发”(2009AA06A311)和民用航天项目“GF-O3柱浓度紫外卫星差分光谱反演技术”（05-Y20A16-9001-15/17-2）等项目，完成了本项目核心技术研发。

刘诚系中国科学技术大学教授，中国科学院合肥物质科学研究院兼职研究员、中国科学院环境光学与技术重点实验室副主任，与研究团队其他成员共同承担了民用航天项目“GF-O3柱浓度紫外卫星差分光谱反演技术”（05-Y20A16-9001-15/17-2），完成了本项目中卫星遥感反演技术研究任务，并与研发团队其他成员联合发表多篇学术论文。

敖小强系北京雪迪龙科技股份有限公司董事长，北京雪迪龙科技股份有限公司作为共建单位参加合肥研究院组建“大气环境污染监测先进技术与装备国家工程实验室”的申报和建设工作，研发团队与北京雪迪龙科技股份有限公司开展了工业园区在线监测技术研发，目前共同承担了国家重点研发计划“精细化工园区大气污染全过程控制与技术集成示范”（2018YFC02141），公司董事长敖小强在项目中承担了相关技术的应用示范任务。

吴华峰系合肥金星机电科技发展有限公司董事长，合肥金星机电科技发展有限公司作为共建单位参加合肥研究院组建“大气环境污染监测先进技术与装备国家工程实验室”的申报和建设工作，研发团队联合合肥金星机电科技发展有限公司共同承担并完成了两项安徽省科技攻关计划课题“工业有毒废气激光在线监测技术及其产业化”（0701*******）和“有毒有害气体泄漏快速遥测设备研发及应用”（1301041024），公司总经理吴华锋在项目中承担了标准化和产业化相关任务。

付强系中国环境监测总站研究员，中国环境监测总站作为共建单位参加合肥研究院组建“大气环境污染监测先进技术与装备国家工程实验室”的申报和建设工作，研发团队与中国环境监测总站开展了工业园区在线监测技术设备的数据质量控制与校验工作，付强研究员在项目中承担了相关工作。下载本文