環境監測技術在大氣污染治理中的應用

戚琳

摘要：伴隨著我國經濟和工業的快速發展，對各種能源的消耗量也越來越大。石油、天然氣等能源的使用在為現代生產生活提供便利的同時，也加重了大氣污染程度。因此，如何降低大氣污染物，加強環境保護以及大氣污染治理已經引起全社會的廣泛關注。而環境監測技術可以為大氣污染治理提供污染物種類、濃度等數據信息，有助于大氣污染物的監測，在大氣污染治理中發揮了重要的作用。本文首先對大氣污染的成因、污染物進行了分析，介紹了光譜監測（DOAS）、氣體監測等四種常用的環境監測技術及其應用，并提出了強化大氣的防治對策。

關鍵詞：環境監測；監測技術；大氣污染；應用

近年來，各類工業化、社會生產活動釋放的化學氣體攜帶大量污染物排放到空中，加重了大氣環境污染，同時也加大了大氣污染治理難度。目前，灰塵、煙塵和煙霧等顆粒狀污染物和分子狀污染物充斥著人們的日常生活，一定程度上損害著人們的健康。因此，大氣污染治理面臨著前所未有的挑戰。如何應用科學規范的環境監測技術手段，提高大氣污染治理的效率，并通過完善和規范排污企業的排放標準，全面推動大氣污染防治成效，是當前大氣污染治理的關鍵。

1? ? 導致大氣污染的主要成因

1.1 工業廢氣排放

隨著工業化進程的不斷發展，我國工廠的數量不斷增加，工業生產運作的過程中釋放了大量化學氣體。與此同時，石油化工、煤礦等行業在生產中會產生大量氫氧化物以及其他顆粒狀污染物，對大氣層造成嚴重污染[1]。如果這些有害氣體能夠嚴格按照國家的環保標準，經過相應的環保設施處理后排放，將排放量控制在合理范圍，就能很大程度上減少對大氣層的損害。但是，大部分工廠在工業化生產中為了控制成本，并沒有對污染氣體進行專門的處理。相關研究表明，城市化進程發展越快的城市，其大氣污染問題越嚴重。大氣污染不僅給人們的生存環境和健康構成威脅，也制約著城市經濟的發展?！堵迳即墪r報》曾報道說，蘭州的200萬市民天天忍受著惡劣的環境，吸口氣就像抽了一包煙似的，因為里頭含有太多的煤灰、汽車廢氣和塵土，看上去就像個“只冒煙卻沒有窗戶的黑房子”，所以蘭州一度被稱為“看不見的城市”。

1.2 交通尾氣排放

近些年，我國居民家庭對汽車的需求量越來越大，家庭人均汽車數量不斷增加。推動交通行業快速發展的同時也使得環境污染問題日益凸顯。大部分城市都出現了高峰期交通堵塞的情況，汽車在堵塞和低速行駛過程中會加劇超標尾氣排放，不僅污染大氣環境，也對人類健康構成了威脅[2]。雖然一氧化碳排放已成為城市大氣污染的最大污染源，但是目前我國并未出臺相應的應對措施從源頭控制排放，由此引發環境問題進一步惡化，加大了環境治理難度。

1.3 燃料燃燒氣體

每年11月份到次年3月份都是北方集中供暖的時段，在此期間，很多地方廣泛采用以煤炭為主要燃燒原料的傳統供暖。煤炭燃燒后直接排放到空氣中，釋放出大量有害有毒的氣體，污染大氣環境。雖然目前我國有脫硫煤新能源資源，但在很多地方并未得到大力推廣，煤炭的能源主體地位并未改變，存在很大的環境治理難度。

2? ? 大氣污染中污染物的主要類型

2.1 分子狀污染物

分子狀污染物包括一氧化碳、臭氧、硫氧化物、氮氧化物、鹵代烴、碳氫化合物等。此外，根據環境區域大氣污染不同特點，可吸入顆粒物、二氧化氮、總氧化劑、碳氫化合物、氟化物、鉛等特征污染物也屬于分子污染物范疇[3]。

2.2 顆粒狀污染物

顆粒狀污染物是指除了氣體分子狀污染物之外的物質，粒度范圍一般在0.01～100 μm之間。有些粒徑大或者顏色深的顆粒狀污染物肉眼便可看見，比如煙塵，粒徑小的則需要在電子顯微鏡下才可觀察到，一般將微粒直徑在10 μm以下的顆粒物稱為PM10，也稱為可吸入顆?；蛘唢h塵?？晌腩w粒在空氣中可以持續很長時間，對人體健康和大氣能見度都會造成影響。一部分顆粒狀污染物直接排放，另一部分和空氣中的硫化物、氮氧化物、碳氫化合物等有機化合物和其他化合物相互發生氧化或者其他化學作用形成極細的顆粒物。人類吸入可吸入顆粒物積累在消化呼吸系統中會引發肺心病、呼吸道疾病等。因此，大氣污染對患有肺心病尤其是老人、兒童等抵抗力低的敏感人群影響較大。

3? ? 常見的環境監測技術

3.1 光譜監測（DOAS）技術

光譜監測是大氣環境污染監測中最為常用的技術手段。日常使用的光譜監測包括傅里葉紅外光譜法、差分光學吸收光譜法。傅里葉紅外光譜儀最核心的部分是邁克爾遜干涉儀。邁克爾遜干涉儀發生多色光相干，通過樣品吸收之后，檢測器檢測到含有樣品信息的紅外干涉光的干涉圖信號，再經過計算機將干涉圖信號經過傅里葉變換，才轉換成紅外光譜。差分吸收光譜技術（DOAS）原理是利用空氣中帶吸收特性的氣體分子來鑒別氣體成分，并根據窄帶吸收強度來推算出微量氣體的濃度，這種技術憑借的是其簡單且低廉的設備裝置和出色的監測能力[4]。目前，國外已經將DOAS技術廣泛應用到大氣監測及其大氣研究領域，并對DOAS技術的工作原理、濃度反演方法及其在大氣研究領域內的應用與發展前景做了較為詳細的介紹，為今后在大氣監測領域里研究和應用DOAS技術提供了必要的理論知識，填補了國內對DOAS技術認識的空白。

3.2 氣體監測技術

氣體污染物監測主要是對二氧化硫、氮氧化物的監測。二氧化硫是大氣中常見的污染物，其排放不僅對大氣環境造成污染，而且對人類健康構成威脅。煤炭等傳統資源能源在工業生產活動中會大量釋放出二氧化硫等有害氣體，污染空氣環境。對此，我們可以采取恒電流庫侖法、光度法等監測技術方法來對二氧化硫污染物進行監測，通過監測，可以合理判斷大氣污染情況，為大氣污染防治和治理提出可行性方案。氮氧化物污染物主要是由交通工具排放產生的?？梢园仓闷囄矚馀欧疟O測裝置或者使用精密儀器來對氮氧化物的濃度進行監測，把握汽車尾氣排放情況，計算得到污染物的含量情況，為進一步治理二氧化硫污染提供幫助。

3.3 顆粒狀污染物監測技術

大氣中的固體顆粒物成因非常復雜。開展監測需要專門儀器設備的輔助，更精確地掌握污染物的濃度含量、成分、污染源頭等各類數據指標，可以為后續制定大氣污染防治工作提供精確的數據參考，簡化大氣污染防治治理工作。

3.4 遙感監測技術

大氣中的固體顆粒物成因非常復雜。大氣污染治理中，大氣污染物的含量、成分監測也是關鍵的，通過大氣的遙感監控技術可以準確了解污染物的成分和含量，進而采取相應的應對措施。在污染問題不斷嚴重的今天，為了提高環境治理效率和環境監測精準度，專業部門和人員會在不同區域環境開展全方位監測，在監測過程中選用溫室氣體、輻射、臭氧總量等指標，一方面可以更好地預測污染物的變化規律、污染情況和持續時間，另一方面可以快速、準確地把握大氣污染的全貌，掌握環境污染的數據信息，并在此基礎上提出針對性的治理措施，為我國的環境污染研究奠定理論基礎[5]。比如，杭州市生態環境局率先開展企業“環保碼”試點工作，企業“環保碼”可以實時采集和更新在線監控、電力監控、應急管理、日常檢查等數據，并結合排污許可證、環評審批、二污普、環境信用評價等業務系統，按照賦碼規則給企業賦予“紅黃綠”三種顏色。通過數字化的運用，為該市健全了環境污染問題發現機制。遙感監測技術可以科學精準地發現環境污染問題，有助于智能環境監管與服務體系的建設。

4? ? 強化大氣污染治理的對策

4.1 加強污染物來源的控制力

污染物來源涉及空氣、水體、土壤等多項生態內容，采取環境監測對區域環境進行監測和數據分析，是大氣污染治理中最有效的方式。雖然工業化加快發展帶來嚴重的大氣污染，大氣污染治理面臨很多挑戰，但是我國通過環境監測手段找到了污染物的根源，能更好地掌握區域環境污染物的污染程度、污染范圍等，可以更好地制定出環境保護方案。比如，私家車數量的不斷增多加劇了大氣污染，我們可以在區域內通過限號等手段，實時掌握該區域通過車輛的尾氣排放情況，定位目標車輛，這在一定程度上減少汽車尾氣對環境的污染。

4.2 建立健全大氣污染環境數據監控平臺

大數據可以將監測的環境數據進行分類和收集，及時預測區域環境的變化，并做好應對策略。建立大數據監控平臺一方面可以識別大氣中的污染物，分析污染程度等基礎數據，之后傳遞到后臺監控系統，幫助相關人員根據信息分析和掌握大氣狀況，找到科學有效的治理方法；另一方面，可以大大提升環境數據的準確性，便于對環境質量作出合理的評價。

相關部門可以通過環境監測準確把握開展項目的污染程度、潛在的污染問題，并對數據實時進行分析，保障決策的科學性。目前可以利用物聯網、大數據分析等先進技術手段打造覆蓋全區域智能化大氣污染防治，構建智能化大氣污染防治治理體系，并建設區域化精細管理運轉機制，在區域內實施精細化管理，構建綜合指揮平臺監測，納入網格管理體系，采用科學合理的監測技術監測空氣質量，對監測數據加以分析、存儲，做好數據分析統計，以便相關部門做出科學合理的大氣污染防治和治理決策。同時，也可以借力第三方機構進行巡查，對環境保護進行全程監督，形成大氣污染防治閉環管理，打造大氣污染預防、治理、監測、督查一體的大氣監測平臺，實現區域覆蓋、社會各界共同參與的機制。

4.3 嚴格控制污染物排放

大氣污染首要關鍵是要控制污染物的源頭和排放。相關部門可以通過環境監測技術手段，對空氣質量和污染物進行實時在線監測。此外，還要在排污單位內安裝和設置監測系統裝置，設立排放濃度標準，對污染物排放實行濃度控制，對于超過標準的排放企業要加以懲罰，迫使企業將污染物處理達標后進行排放。另外，國家要加強污染物總量控制?？偭靠刂剖悄壳白羁茖W的一種控制污染政策，在一定區域內，對所有的污染者排放的污染物總量有一個限制，必須是在環境自凈能力允許的范圍內[7]。各個區域的排污者可以將污染指標進行轉讓，如果排污者的排放量超過國家規定的排放標準，那么他就可以把自己多余的排污指標轉讓給其他排污者，如此可以促使其他排污者把排污量控制在合理的范圍內，增強大氣環境保護自覺性，還可刺激排污者不斷創新和開發先進減低污染物排放的技術手段，將環境質量維持在一個可以容許的范圍內。通過現代科技手段，可以實現環境管理系統聯網，對涉及的排污單位納入統一監管。比如微軟的Urban Air系統可以利用大數據分析監測技術實現對空氣質量的監測，并可監測空氣中的污染物和顆粒大小、能見度等，該系統被環境保護相關部門納入環境監測技術中應用，目前在我國京津冀、長三角、珠三角、成渝城市群等上百座城市用來進行未來48 h的空氣質量預測。而且實現氣象數據、交通流量數據、廠礦數據、城市路網結構等不同領域的數據互相疊加，相互補強，從而預測空氣質量狀況[8]。

5? ? 結語

綜上所述，環境監測技術可以提供區域大氣環境污染物的時空變化規律。因此，相關部門要加強對環境監測技術的科學合理的應用，掌握大氣污染物的時空變化的準確數據，不斷加強對大氣污染物的監測，并根據大氣環境污染物的時空變化規律，不斷優化大氣污染物排放標準，使大氣環境污染物治理得到有效控制。與此同時，大氣污染治理也需要社會各方力量的配合，使之形成互相聯動的整體，從而全面提高大氣污染治理的效果。

參考文獻

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