劉文清，陳臻懿，劉建國(guó)，謝品華，張?zhí)焓?，闞瑞峰，徐 亮

1.中國(guó)科學(xué)院環(huán)境光學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230031 2.中國(guó)科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與光電技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230026

1 發(fā)展需求

近30年來(lái)，中國(guó)在取得高速經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)也付出了巨大的環(huán)境代價(jià)，大氣氧化、區(qū)域性/城市污染和PM2.5造成的嚴(yán)重環(huán)境污染和生態(tài)破壞已成為制約中國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、危害生態(tài)環(huán)境、影響人民生活和身體健康的突出問(wèn)題[1]。因此，必須對(duì)影響人類(lèi)生存和決定對(duì)流層成分的大氣過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)/觀測(cè)。目前發(fā)達(dá)國(guó)家的環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)建立了比較完善的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測(cè)技術(shù)與方法體系，領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)十分明顯。1995年美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)制定了驗(yàn)證環(huán)境創(chuàng)新技術(shù)的鑒定計(jì)劃(ETV)，通過(guò)評(píng)價(jià)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的性能(氣、水、土壤、生態(tài)系統(tǒng)、廢棄物、污染源等)，大大加快了先進(jìn)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備進(jìn)入國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)的速度。之后環(huán)境科技研究逐漸進(jìn)入以地球生態(tài)系統(tǒng)為對(duì)象的綜合集成研究階段，研究工作更加依賴于網(wǎng)絡(luò)化的長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)資料的積累和分析，例如：NOAA組織的包括70多個(gè)高質(zhì)量地基觀測(cè)站的大氣成分與溫室氣體變化探測(cè)網(wǎng)絡(luò)(NDACC)、德國(guó)BREDOM地基DOAS觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)、歐洲氣溶膠雷達(dá)觀測(cè)網(wǎng)(EARLINET)、亞洲沙塵暴觀測(cè)網(wǎng)(AD-Net)等[2-5]，這一系列大型國(guó)際外場(chǎng)監(jiān)測(cè)計(jì)劃推動(dòng)了監(jiān)測(cè)新技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)展了一系列在線監(jiān)測(cè)新技術(shù)、超級(jí)站、立體監(jiān)測(cè)平臺(tái)以及長(zhǎng)期定位觀測(cè)站，應(yīng)用于全球環(huán)境變化和區(qū)域環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)。

近年來(lái)，中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)取得了較大進(jìn)步，如開(kāi)展了環(huán)境痕量成分檢測(cè)的光學(xué)新原理、新方法研究，發(fā)展了痕量污染物和大氣成分的高分辨光譜探測(cè)方法及技術(shù)，包括紫外/可見(jiàn)/紅外光譜技術(shù)、激光光譜技術(shù)、光學(xué)遙感技術(shù)等，并發(fā)展了多平臺(tái)(地基、機(jī)載、星載)環(huán)境污染物/大氣成分(污染氣體、溫室氣體等)探測(cè)技術(shù)及系統(tǒng)集成以及空間大氣成分探測(cè)載荷、地基觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)[6-12]。部分“863”計(jì)劃成果已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，初步打破了多年來(lái)中國(guó)自動(dòng)在線環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器必須依賴國(guó)外進(jìn)口的局面，基本滿足了當(dāng)前空氣質(zhì)量指標(biāo)(SO2、NO2、PM10)監(jiān)測(cè)和水環(huán)境指標(biāo)(COD等)監(jiān)測(cè)的需求，為國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)能力建設(shè)提供設(shè)備支撐。一些高端監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備也為國(guó)家重大應(yīng)急環(huán)境工程提供了技術(shù)支撐。但是,由于中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)的業(yè)務(wù)范圍、應(yīng)用部門(mén)增多，監(jiān)測(cè)方式、內(nèi)容、精度發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變，對(duì)高新技術(shù)的需求比任何時(shí)候都更加迫切。

2 環(huán)境監(jiān)測(cè)光譜技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用

大氣環(huán)境污染常用的監(jiān)測(cè)分析方法主要分為非光譜方法和光譜方法[13-14]。相比而言，以光學(xué)和光譜學(xué)遙感技術(shù)為基礎(chǔ)的光譜技術(shù)以其大范圍、多組分檢測(cè)、連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方式成為大氣污染監(jiān)測(cè)的理想工具。其主要優(yōu)點(diǎn)包括但不局限于：高靈敏度，通過(guò)選擇合適的光譜波段，可測(cè)出低于10-9的污染物體積混合比濃度；多物種性，可利用同一波段實(shí)現(xiàn)非接觸在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)多種污染物的濃度；寬測(cè)量范圍，測(cè)量范圍可從100 m擴(kuò)展至數(shù)千米，無(wú)需多點(diǎn)采樣即可獲得區(qū)域污染平均濃度，且光譜技術(shù)是唯一能夠在星載平臺(tái)觀測(cè)全球大氣環(huán)境變換的技術(shù)手段。所以，光學(xué)和光譜學(xué)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并逐漸成為當(dāng)前重要常規(guī)污染物在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)主流和發(fā)展方向。

2.1 痕量氣體紫外-可見(jiàn)-紅外光譜探測(cè)技術(shù)

大氣微量成分和痕量成分具有壽命短、化學(xué)活性等特點(diǎn)，可以通過(guò)化學(xué)過(guò)程形成酸雨、光化學(xué)煙霧等。因此，對(duì)這些大氣微量成分的研究已成為大氣化學(xué)的重點(diǎn)之一。基于光學(xué)原理的大氣成分在線監(jiān)測(cè)技術(shù)以光學(xué)中的吸收光譜、發(fā)射光譜、光的散射以及大氣輻射傳輸?shù)葹檠芯炕A(chǔ)，主要形成了以差分光學(xué)吸收光譜(DOAS)技術(shù)、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)技術(shù)、非分光紅外(NDIR)技術(shù)、激光雷達(dá)(LIDAR)技術(shù)、光散射技術(shù)、熒光光譜技術(shù)、激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)技術(shù)、光聲光譜技術(shù)等為主體的環(huán)境光學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)體系，并研發(fā)了用于區(qū)域、立體、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系列設(shè)備，如表1所示，由于篇幅所限，筆者只介紹其中的幾種技術(shù)。

表1 大氣污染物監(jiān)測(cè)技術(shù)與儀器[15-20]

2.1.1 DOAS技術(shù)

DOAS技術(shù)最早由德國(guó)Heidelberg大學(xué)環(huán)境物理研究所的PLATT教授在1977年提出，主要是利用吸收分子在紫外到可見(jiàn)波段的特征吸收來(lái)研究大氣層(平流層、對(duì)流層)的痕量氣體成分(CH2O、O3、NO2、SO2、Hg、NH3等)，見(jiàn)圖1。1982年，DOAS技術(shù)首次被用到了氣球上，進(jìn)行NO2的分布研究[21]。1985年首顆衛(wèi)星DOAS被用于監(jiān)測(cè)全球臭氧的變化[22]。如今最前沿的DOAS技術(shù)已與以前的技術(shù)有了很大的差別，包括用太陽(yáng)光、天空散射光作為光源(被動(dòng)DOAS)，大氣垂直廓線測(cè)量，星載DOAS測(cè)量技術(shù)以及運(yùn)用多束光線組成的DOA-斷層掃描技術(shù)，來(lái)獲得痕量氣體二維或三維的濃度分布場(chǎng)?；诘脱鼋荗4的吸收，研究并解決了被動(dòng)DOAS技術(shù)獲取痕量氣體吸收光程的難題，實(shí)現(xiàn)了痕量氣體近地面混合比計(jì)算。同時(shí)商業(yè)用途的DOAS系統(tǒng)也開(kāi)始專門(mén)用于城市、地下通道、工業(yè)礦區(qū)的SO2、NOx、O3、CH4等有害氣體的監(jiān)測(cè)[23-25]。

圖1 京津冀地區(qū)DOAS網(wǎng)絡(luò)污染氣體垂直廓線

2.1.2 TDLAS技術(shù)

TDLAS技術(shù)是一種基于半導(dǎo)體激光與長(zhǎng)光程吸收池技術(shù)的痕量氣體檢測(cè)方法[26]，其原理是利用二極管激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧特性, 獲得待測(cè)氣體特征吸收光譜, 從而實(shí)現(xiàn)待測(cè)氣體的定性或定量分析，并根據(jù)不同探測(cè)需求，選擇不同波段，主要分為0.78～2.6 μm的近紅外光譜和3～13 μm的中紅外光譜。前者相應(yīng)于某些分子的“泛頻”譜帶，后者則為分子特征的“指紋”區(qū)。與光聲光譜技術(shù)不能調(diào)諧相比，可調(diào)諧半導(dǎo)體激光在單模運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的典型線寬為0.000 2 cm-1，且可在所希望的波長(zhǎng)區(qū)連續(xù)調(diào)諧，其中鉛鹽半導(dǎo)體激光器，發(fā)射激光波長(zhǎng)在2～30 μm波段區(qū)域，在液氮溫區(qū)運(yùn)行時(shí)，典型的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍達(dá)到100 cm-1，能滿足中紅外區(qū)光譜測(cè)量的要求。TDLAS技術(shù)的高靈敏度、高分辨率測(cè)量與應(yīng)用多次反射吸收池技術(shù)分不開(kāi)。多次反射吸收池結(jié)合多種類(lèi)型的調(diào)制光譜技術(shù)，TDLAS可對(duì)一些分子的體積比檢測(cè)限達(dá)到10-12，而對(duì)大多數(shù)痕量大氣分子，檢測(cè)限一般都可達(dá)到10-9量級(jí)，已經(jīng)廣泛用于大氣中多種痕量氣體的檢測(cè)以及泄漏氣體的檢測(cè)。國(guó)外，如意大利、德國(guó)、美國(guó)等都開(kāi)展了大規(guī)模的TDLAS技術(shù)研究[27-30]，包括近紅外測(cè)量二氧化碳和甲烷，中紅外的鉛鹽和量子級(jí)聯(lián)激光器測(cè)量一氧化二氮和其他溫室氣體。德國(guó)的馬普化學(xué)所利用TDLAS技術(shù)對(duì)稻田和大氣對(duì)流層的甲烷進(jìn)行了探測(cè)，美國(guó)的科羅拉多大學(xué)利用近紅外的TDLAS技術(shù)研制了用于對(duì)流層甲烷的測(cè)量系統(tǒng)等。國(guó)內(nèi)，中國(guó)科學(xué)院安徽光機(jī)所、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、天津大學(xué)等也開(kāi)展了大量的研究工作[31-35]，近年來(lái)小型化TDLAS系統(tǒng)還進(jìn)行了球載CO2廓線探測(cè)外場(chǎng)[36]，如圖2(a)所示。圖2(b)為不同海拔下的吸光度信號(hào)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，壓強(qiáng)和高度呈負(fù)相關(guān)，海拔越高，吸收線展寬越小，為研究痕量氣體監(jiān)測(cè)分析和分子結(jié)構(gòu)的信息及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供了技術(shù)支持。

圖2 小型化TDLAS系統(tǒng)球載實(shí)驗(yàn)及探測(cè)結(jié)果

2.1.3 FTIR技術(shù)

FTIR技術(shù)是基于對(duì)干涉后的紅外光進(jìn)行傅立葉變換，通過(guò)測(cè)量干涉圖和對(duì)干涉圖進(jìn)行傅立葉積分變換獲得光譜圖，從而對(duì)各種形態(tài)的物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的一種技術(shù)[34]。20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的FTIR光譜儀具有測(cè)量范圍寬、測(cè)量精度和分辨率高以及測(cè)量速度快等優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)其光源、干涉儀、檢測(cè)器及數(shù)據(jù)處理等各系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究與改進(jìn)后,傅立葉變換紅外光譜儀獲得了快速發(fā)展。20世紀(jì)90年代初,衰減全反射技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用到紅外顯微鏡上, 誕生了全反射傅立葉變換紅外光譜儀[37]。根據(jù)系統(tǒng)光源配置的不同，開(kāi)放光路傅立葉變換紅外光譜儀可以分為單站式與雙站式2種方式[38]。開(kāi)放光路傅立葉變換紅外光譜儀適用于大面積無(wú)組織面源監(jiān)測(cè)，并分為單站式和雙站式配置。抽取式傅立葉變換紅外光譜儀則利用最常見(jiàn)的多次反射懷特池，通過(guò)主副鏡之間多次反射來(lái)提高光程，從而提高探測(cè)靈敏度。近年來(lái)掩日通量傅立葉紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)(SOF-FTIR)成為發(fā)展方向，因太陽(yáng)在紅外波段有較強(qiáng)的輻射強(qiáng)度，大部分分子在紅外波段都有特征吸收，SOF-FTIR通過(guò)分析經(jīng)過(guò)氣體吸收后的太陽(yáng)光吸收光譜，識(shí)別反演氣體濃度。NDACC的紅外工作團(tuán)隊(duì)一直在利用SOF-FTIR監(jiān)測(cè)方法[39]，通過(guò)地基高分辨率FTIR光譜儀測(cè)量太陽(yáng)吸收光譜，對(duì)大氣痕量氣體整層濃度廓線進(jìn)行反演(圖3)。

圖3 2016年3月10—24日FTIR測(cè)量的VOC氣體廓線Fig.3 VOC concentration measured by FTIR in 10th-24th，March，2016

2.2 顆粒物光散射監(jiān)測(cè)技術(shù)

大氣氣溶膠是指空氣與懸浮在空氣環(huán)境中的固體或液體粒子共同構(gòu)成的多相體系，顆粒物就是分散在這個(gè)體系中的各種固態(tài)或液態(tài)粒子[40]。大氣顆粒物是大氣中影響環(huán)境空氣質(zhì)量的主要污染物之一，通過(guò)直接和間接方式影響著地球的輻射平衡乃至氣候變化。激光雷達(dá)可通過(guò)探測(cè)激光與大氣相互作用的輻射信號(hào)來(lái)遙感大氣顆粒物(圖4)。地基激光雷達(dá)是在地面定點(diǎn)進(jìn)行激光大氣探測(cè)，從而獲取其上空小范圍內(nèi)大氣氣溶膠和卷云的垂直分布和時(shí)間變化特征，研究人員也建立了激光雷達(dá)觀測(cè)網(wǎng)(如歐洲氣溶膠研究激光雷達(dá)觀測(cè)網(wǎng)、微脈沖激光雷達(dá)網(wǎng)和美國(guó)東部海岸氣溶膠激光雷達(dá)網(wǎng))，以獲得大氣氣溶膠和云的三維空間分布信息。美國(guó)EPA已利用激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行大氣污染環(huán)境監(jiān)測(cè)；日本通產(chǎn)省已著手研制能探測(cè)三維大氣物質(zhì)密度和成分的測(cè)污激光雷達(dá)，用以測(cè)量城市上空的SOx、O3、NOx、甲烷等氣體的三維立體分布；德國(guó)OHB公司生產(chǎn)的車(chē)載式差分吸收和米散射激光雷達(dá)(DAS)，主要用于測(cè)量臭氧和氣溶膠[41]。中國(guó)大氣探測(cè)工作者自20世紀(jì)60年代以來(lái)一直致力于激光雷達(dá)的研究工作[41-46]。中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所于1965年研制成功中國(guó)第一臺(tái)紅寶石激光雷達(dá)；中國(guó)科學(xué)院安徽光機(jī)所于20世紀(jì)80年代初開(kāi)始加強(qiáng)激光大氣探測(cè)的研究并于1991年建立了中國(guó)最大的探測(cè)平流層氣溶膠的L 625激光雷達(dá)。張寅超、胡歡陵等于20世紀(jì)末研制了中國(guó)第一臺(tái)車(chē)載激光雷達(dá)，初步實(shí)現(xiàn)了SO2、O3、NO2和顆粒物的立體掃描測(cè)量。2000年周軍、岳古明等研制了532～1 064 nm雙波段米雷達(dá)，用于對(duì)流層氣溶膠消光系數(shù)的垂直廓線探測(cè)[47]。在激光技術(shù)和探測(cè)技術(shù)的推動(dòng)下，激光雷達(dá)的種類(lèi)已由早期的米散射(Mie)激光雷達(dá)發(fā)展為喇曼(Raman)激光雷達(dá)、多普勒(Doppler)激光雷達(dá)、差分吸收(DIAL)激光雷達(dá)、共振熒光(Fluorescence)激光雷達(dá)等多種類(lèi)型的激光雷達(dá)，激光雷達(dá)的探測(cè)波長(zhǎng)也由單一波長(zhǎng)發(fā)展為多波長(zhǎng)。

圖4 2018年1月27日00：00—18：00激光雷達(dá)探測(cè)氣溶膠消光系數(shù)

2.3 區(qū)域大氣污染觀測(cè)技術(shù)

經(jīng)濟(jì)發(fā)展的長(zhǎng)期不平衡性導(dǎo)致中國(guó)大氣環(huán)境正面臨著各城市群、各區(qū)域的多污染物相互作用、多類(lèi)型污染源排放、多過(guò)程耦合及多尺度疊加的區(qū)域大氣污染的復(fù)雜局面。

2.3.1 針對(duì)區(qū)域污染物分布的定點(diǎn)觀測(cè)

為了獲取大范圍的數(shù)據(jù)比對(duì)，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家將一系列先進(jìn)的主被動(dòng)、多波段立體觀測(cè)儀器集成聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行了大范圍的數(shù)據(jù)觀測(cè)分析，獲得了大量近地面污染物的采樣、柱濃度和廓線信息，并運(yùn)用于全球氣候和環(huán)境變化領(lǐng)域。中國(guó)自2012年建立了廣東鶴山大氣監(jiān)測(cè)超級(jí)站后，北京、上海、重慶、江蘇、湖北等十余個(gè)省(市)環(huán)保部門(mén)以及部分科研機(jī)構(gòu)也開(kāi)始建設(shè)大氣監(jiān)測(cè)超級(jí)站，并逐步形成了以城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站、區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站和背景值監(jiān)測(cè)站為主體的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。2014年在中科院先導(dǎo)專項(xiàng)的支持下，京津冀區(qū)域以激光雷達(dá)、差分吸收光譜為觀測(cè)主題，部署了13個(gè)站點(diǎn)的顆粒物觀測(cè)網(wǎng)(圖5)。

圖5 區(qū)域顆粒物觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)

該顆粒物觀測(cè)網(wǎng)結(jié)合高塔分層梯度觀測(cè)和衛(wèi)星反演，對(duì)北京及周邊地區(qū)的PM2.5等大氣環(huán)境污染進(jìn)行綜合立體監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)區(qū)域和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上與北京市環(huán)境保護(hù)局行業(yè)常規(guī)監(jiān)測(cè)相互補(bǔ)充。利用常規(guī)污染物(NO2、SO2、O3)和顆粒物數(shù)據(jù)的綜合集成平臺(tái)，可以進(jìn)行區(qū)域灰霾污染模擬與跨界輸送權(quán)重識(shí)別。此外，地基聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)結(jié)果也常被用于測(cè)試和校驗(yàn)其他地基、機(jī)載、衛(wèi)星測(cè)量結(jié)果及反演算法，為大氣研究外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持，并測(cè)試和改善大氣理論模型。

2.3.2 針對(duì)污染源排放的車(chē)載走航觀測(cè)

車(chē)載系統(tǒng)作為地基觀測(cè)的移動(dòng)補(bǔ)充，通常用于應(yīng)急監(jiān)測(cè)和預(yù)警預(yù)報(bào)。一般車(chē)載系統(tǒng)主要由太陽(yáng)跟蹤器、光譜儀、GPS接收機(jī)、計(jì)算機(jī)、風(fēng)速風(fēng)向儀、車(chē)速儀、升降臺(tái)組成。以車(chē)載FTIR系統(tǒng)為例，太陽(yáng)跟蹤器負(fù)責(zé)跟蹤太陽(yáng)并將太陽(yáng)光導(dǎo)入FTIR光譜儀；FTIR光譜儀負(fù)責(zé)測(cè)量經(jīng)氣體吸收后的太陽(yáng)光譜；GPS接收機(jī)通過(guò)接收定位衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算并記錄測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度；計(jì)算機(jī)是整個(gè)裝置的控制中心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各部分工作，結(jié)合GPS定位和FTIR算法反演就可以獲得污染物分布特征(圖6)。

圖6 車(chē)載FTIR觀測(cè)甲酸(CH2O2)和甲醇(CH3OH)

目前國(guó)內(nèi)已開(kāi)展了車(chē)載移動(dòng)平臺(tái)上的區(qū)域及污染源污染物分布及排放信息光學(xué)遙感監(jiān)測(cè)方法研究，并獲得了基于大氣輻射模型的污染物柱濃度獲取方法、多種大氣干擾效應(yīng)校正方法、云干擾修正方法、污染物排放通量算法等；車(chē)載激光雷達(dá)，則已實(shí)現(xiàn)了傳輸通道上的氣溶膠粒子走航觀測(cè)，為識(shí)別高濃度污染氣團(tuán)，判斷其可能來(lái)源提供信息。在實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)于不同的排放對(duì)象，通常采用2種方法。

對(duì)于高架點(diǎn)源排放，車(chē)載系統(tǒng)位于煙羽下風(fēng)向進(jìn)行煙羽剖面掃描，假設(shè)在每條測(cè)量譜的積分時(shí)間(采樣點(diǎn))Δt內(nèi)，儀器的運(yùn)動(dòng)距離為Δx，煙羽在風(fēng)的作用下移動(dòng)了Δy距離，假設(shè)煙羽運(yùn)動(dòng)方向(即風(fēng)向)與觀測(cè)面(車(chē)行方向)成α角，則Δt內(nèi)垂直通過(guò)面的通量(Fluxi,j，單位時(shí)間垂直通過(guò)單位面積的污染物的量)可以用式(1)表示：

(1)

因?yàn)棣=V車(chē),jΔt，Δy=V風(fēng),jΔt，V風(fēng)⊥,j=V風(fēng),jsinα，所以式(1)可以寫(xiě)作：

Fluxi,j=VCDi,jV車(chē),jV風(fēng)⊥,jΔt

(2)

式中：VCDi,j為第i種物質(zhì)在第j個(gè)Δt間隔內(nèi)的垂直柱濃度；V車(chē),j為第j個(gè)Δt間隔內(nèi)的車(chē)速；V風(fēng)⊥,j為第j個(gè)Δt間隔內(nèi)垂直于車(chē)行駛方向上的風(fēng)場(chǎng)。

對(duì)于無(wú)組織面源排放監(jiān)測(cè)，車(chē)載監(jiān)測(cè)車(chē)對(duì)無(wú)組織區(qū)域面源圍繞測(cè)量，按照高架點(diǎn)源排放監(jiān)測(cè)原理，可計(jì)算區(qū)域面源上風(fēng)向的SO2、NO2、VOCs排放通量為Flux上和下風(fēng)向的SO2、NO2、VOCs排放通量為Flux下，則無(wú)組織面源SO2、NO2、VOCs的凈排放通量為Flux凈=Flux下-Flux上。

3 發(fā)展趨勢(shì)

大氣污染物對(duì)人類(lèi)環(huán)境的副作用隨大氣成分的不斷改變而改變，人類(lèi)也在不斷加深對(duì)它們的認(rèn)識(shí)。國(guó)際經(jīng)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)大規(guī)模治理后，環(huán)境質(zhì)量改善仍需要20～30年，且至今還沒(méi)有一種單一技術(shù)能滿足痕量污染物監(jiān)測(cè)的多種要求，所以發(fā)展更高精度、更多成分、更大范圍、更加實(shí)用的多平臺(tái)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)才能滿足環(huán)境污染及其變化的各種需求。

1)發(fā)展痕量、區(qū)域、立體監(jiān)測(cè)方法及技術(shù)和設(shè)備。建立大氣成分和邊界層的在線/流動(dòng)觀測(cè)、地基立體觀測(cè)網(wǎng)、機(jī)載和星載測(cè)量體系。將單項(xiàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)測(cè)技術(shù)集成應(yīng)用，從局部(點(diǎn))監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域(面)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)同時(shí)測(cè)定的各種監(jiān)測(cè)技術(shù)研發(fā)，儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化應(yīng)用[48]。

2)加強(qiáng)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)作為繼航空、航天遙感之后的第三代遙感技術(shù)，可快速獲取資源、環(huán)境等空間遙感信息，具有低成本、高安全性、高機(jī)動(dòng)性和高分辨率等技術(shù)特點(diǎn)，還可與衛(wèi)星協(xié)同觀測(cè)、彌補(bǔ)衛(wèi)星空間觀測(cè)上的空白，超長(zhǎng)時(shí)間、惡劣和危險(xiǎn)環(huán)境下的監(jiān)測(cè)使其在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)環(huán)境測(cè)量的方向。

3)制定大氣污染監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制技術(shù)。針對(duì)大氣污染監(jiān)測(cè)新標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)、大氣污染源監(jiān)測(cè)的質(zhì)量控制與標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試技術(shù)，形成大氣污染源排放綜合監(jiān)測(cè)、大氣復(fù)合污染立體觀測(cè)以及大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制等技術(shù)規(guī)范。

總之，在大氣污染控制技術(shù)方面，監(jiān)測(cè)技術(shù)正從單一資料的分析, 向多時(shí)相、多數(shù)據(jù)源(包括遙感、非遙感數(shù)據(jù)資料數(shù)據(jù))的信息復(fù)合與綜合分析過(guò)渡，為形成“全面設(shè)點(diǎn)、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)預(yù)警、依法追責(zé)”的國(guó)家生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)新格局提供科技和數(shù)據(jù)支持。

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腦性癱瘓（cerebral palsy，CP）簡(jiǎn)稱腦癱，是自受孕開(kāi)始至嬰兒期非進(jìn)行性腦損傷和發(fā)育缺陷所導(dǎo)致的綜合征，主要表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)障礙及姿勢(shì)異常［1］，常常伴有智力障礙、語(yǔ)言障礙、癲癇、行為異常及視聽(tīng)障礙。因病因的復(fù)雜性、治療的長(zhǎng)期性及預(yù)后的不確定性等多方面的影響，對(duì)每一個(gè)家庭而言是一種強(qiáng)烈的負(fù)性刺激，會(huì)影響家庭成員的生活質(zhì)量和心身健康，甚至導(dǎo)致疾病的發(fā)生。本研究對(duì)腦癱兒童粗大運(yùn)動(dòng)功能障礙程度、病程、花費(fèi)和初診年齡等相關(guān)問(wèn)題與其父母心理健康狀況的關(guān)系進(jìn)行探討，旨在了解腦癱兒童父母心理健康狀況及其相關(guān)影響因素。

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