水平面法在无组织排放速率测量中的创新应用与验证研究

来自温哥华 landfill 的研究团队提出一种基于质量平衡法的创新水平面测量技术，用于解决无人机飞行高度限制下大范围羽流无组织排放速率（如甲烷）的量化难题。该方法通过水平采样面平行于风向测量浓度，成功测得181 g/s排放值（与航空测绘法结果差异仅+2.5%），并实现多排放源定位，拓展了无人机在环保监测中的应用潜力。

　　

水平面法（Horizontal Plane Method）作为一种测量无组织排放速率（fugitive emission rate）的新方法，基于质量平衡原理（mass balance approach）进行了创新设计。与传统在垂直测量面（垂直于风向）采集空气中物质浓度的方式不同，该方法通过在近似水平的采样面（平行于风向）测量浓度或积分浓度，突破了无人机（drones）操作升限对羽流（plume）整体采样的限制，并可适用于航空器存在最低飞行高度限制的场景。水平面分布图还能用于估算单个排放源的平面位置，从而高效实现大区域或多源无组织排放的量化。

研究指出最佳实施条件为晴朗白昼，在海拔110?m至120?m高度区间进行浓度测量。在温哥华 landfill 的实测应用中，结合水平面法（测量羽流上部）和传统质量平衡法（测量羽流下部），测得甲烷（methane）排放速率为181?g/s。与同日午后航空测绘法（airborne matter mapping method）测得结果177?g/s相比，差异仅约+2.5%。水平面分布图成功识别出 landfill 内四个高排放区域的估计位置。

研究意义在于：无人机虽是低成本高效监测平台，但受限于安全规范中的飞行升限，传统方法难以测量超越无人机升限的大型羽流。水平面法则通过方法学创新，在符合空域管制前提下拓展了无人机的排放量化能力，同时提供排放源定位功能，对大气环境监测与污染溯源具有重要价值。