我国区域大气污染监测技术将进入全方位立体时代
日前，中科院安徽光机所开发的区域大气复合污染立体监测技术系统成果发表在最新一期的《大气与环境光学学报》上，该成果及其应用将推动我国区域大气污染监测技术进入全方位立体时代。
区域大气复合污染立体监测技术系统，是针对我国经济快速发展过程中大气环境污染问题，以我国重大环境应急监测工程需求为牵引，以先进环境监测技术为核心构建的多种大气复合污染时空分布综合立体监测系统，该系统将固定点连续监测和典型过程流动加强监测相结合，地面监测与垂直测量相结合，地面遥测、航空遥测与卫星观测相结合，常规观测与高技术手段观测相结合，经实验证明是适合中国国情的全方位立体监测手段。
现有监测技术瓶颈亟待突破
“看不见蓝天”已成为许多城市的共同忧患，大气污染给人体健康带来新的威胁，区域人群呼吸道疾病患病率显著上升。煤烟型污染、汽车尾气污染及有机气体的光化学污染的共存和相互耦合，形成了发达国家也未遇到过的复合型大气环境污染，国际上也没有成功的经验可资借鉴。
而当前，我国的城市空气污染数据主要由地面空气质量监测网提供，空气质量评价指标仅包括SO2、NO2和PM10最基本的污染数据。因没有足够的信息确定污染物的动态时空演化过程和化学反应过程，而难以揭示污染的形成、来源、发展趋势等根本问题，导致对污染浓度水平必要了解和预见能力的缺失，无法为政府决策者制定污染控制策略提供依据。
出路在何方
污染形成和演变主要是边界层内对流层底（从地面至几百米）发生的光化学反应造成的，对流层底是大气主要污染区。而较低对流层中的风环流也会导致边界层内大气污染混合输送或水平对流。因此，大气污染物输送扩散的风向指标——大气垂直廓线会不断发生变化。
测量痕量气体和气溶胶颗粒物浓度（其他参数如大气辐射强度）是实验研究大气污染监测和大气光化学反应的前提，迄今还没有单一的测量技术能满足痕量气体检测的多种要求。只有发展各种新技术或者多种技术结合，才能完成大气研究、污染控制、大气变化监测等多项任务。
科学家认为，近年来环境监测技术已由较窄的局部监测、单纯的地面环境监测，向全方位遥感遥测相结合的方向发展。环境监测手段向物理、化学、生物、电子、光学等技术综合应用的高技术领域发展，根据这一思路，我国科学家开展了大量的研发工作，并根据研究结果撰写了《区域大气复合污染立体监测技术系统与应用》一文。
该文重点介绍了主要用于颗粒物区域输送通量监测、气态污染物区域排放通量监测以及区域污染物垂直柱浓度监测的区域大气复合污染监测和大气化学研究的几种激光和光谱分析技术，科研人员围绕城市区域环境空气质量和污染源监测进行了技术示范，选择了典型城市区域（城市群）大气复合污染和区域背景监测开展技术示范。
北京的监测示范
北京，作为拥有1300多万人口、处于快速发展时期的特大型城市，面临的严峻问题之一就是严重的空气污染。大气污染已成为政府和社会关注的焦点。
北京已拥有覆盖全市主要地区的常规空气质量自动监测系统，在监测的质量控制和质量保证方面也建立了一套相对完整的体系，可以较好地反映北京市大气环境的实际状况。但由于地形和自然环境所形成的污染物区域间传输和汇聚，北京市的颗粒物来源及变化规律十分复杂：市区人口稠密，汽车尾气、工程施工、扬尘等产生颗粒物问题严重；与周边地区存在明显的污染物传输过程，在某些天气条件下，这种传输导致的污染物汇聚，使北京市的空气质量迅速恶化，但周边省市地面常规监测数据不足以反映区域间的污染物输送状况。
世界上对北京光化学污染的关注也对环境监测提出了新的要求。因此亟须一种大气环境立体监测技术手段，开展对污染物的输送通道的连续监测，以弥补北京市大气环境例行业务在监测手段、内容和范围等方面的不足，评估北京与周边区域大气污染及其相互影响的特征。
2005～2008年，中科院安徽光机所结合2008年北京奥运空气质量保障工作，以北京地区大气复合污染监测为对象，开展了大气环境污染立体监测技术示范。示范采用了气溶胶颗粒物区域输送通量监测技术、气态污染物区域排放通量监测技术、挥发性有机物（VOCS）区域排放通量监测技术、区域气态污染垂直柱浓度与廓线监测等多项技术，通过区域大气复合污染立体监测技术系统集成，对污染物的区域传输过程、量化特定地区的污染物排放总量进行系统监测，为机动车排放污染的监测、高排放源的排查提供依据，并对与光化学污染有关的前体物的检测等发挥重要作用。需要指出的是，这些技术也是目前国际上在卫星平台实现全球范围内痕量气体的时间和空间分辨遥感的主要手段。
通过在北京的监测示范，在对大气污染物的监测及区域传输过程充分了解并进行深入分析的基础上，专家们建议政府在制定控制、减少大气污染方针政策时，结合现有的气象数据，研究制作当地污染物详细排放目录并不断更新，鉴别并量化主要排放源的各种污染物；使用DOAS、FTIR、TDLAS、传统化学分析仪和卫星数据监测近地面层和更高空间污染物；进一步研究空气污染机制和循环方式；将主要排放源的监测数据输入到大气化学污染预报模型中，研究短期和长期情况，最终实施有效必要的策略控制减少空气污染；为减少大气污染排放包括工业污染排放和机动车污染排放、提高当地空气质量，必须制定实施有效的空气污染方案。
引领监测技术发展趋势
监测技术未来的发展将集中在连续、在线监测仪器以及仪器小型便携化方面，从而使仪器适宜于地基、车载、船载、无人机、气球等多种测量平台。
激光和光谱学技术具有多组分测量、空间分布、高时间分辨率、高选择性、高监测灵敏度等优势，是近年来国际大型外城实验观测的发展趋势。光谱学技术的应用，还使在大气中瞬息万变的物种监测成为可能，其在区域环境污染评估监测、各种短寿命反映气体监测和光化学烟雾的重要污染物监测方面，都具有优势，是对常规监测技术的有力补充，同时也是在卫星平台上观测全球大气痕量气体成分和气溶胶颗粒物的唯一途径。
中科院安徽光机所所取得的这项成就，为我国区域大气污染监测技术的发展揭开了全方位立体化的新篇章。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
