彭 哲

石家莊市欒城環(huán)境監(jiān)控中心

1 引言

大氣污染是當前環(huán)境問題中非常突出的一項內容。我國很多地區(qū)尤其是北京、上海等較為發(fā)達的城市近些年經(jīng)常出現(xiàn)霧霾天氣，這引發(fā)了社會和廣大民眾的深切思考和焦慮。嚴重的大氣污染問題對國民的日常生產(chǎn)生活都有著十分嚴重的影響，威脅著國民的身心健康，為此，國家展開了一系列措施進行大氣污染的控制和治理。通過自動監(jiān)測系統(tǒng)可以對大氣污染情況有一個客觀地了解，明確主要污染成分，進而采取針對性的治理辦法。為此，本文將重點就大氣污染自動監(jiān)測系統(tǒng)的應用展開探討。

2 大氣污染及空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的概念

2.1 大氣污染

固態(tài)污染物和氣態(tài)污染物是大氣污染物的兩種主要污染物類型，一般情況下在衡量空氣質量時是建立在空氣質量情況描述的基礎上，用質量指數(shù)確定，空氣污染情況會隨著空氣質量指數(shù)的增加而嚴重。當前空氣污染物包含的種類較多，比如常見的二氧化碳、一氧化碳、臭氧污染等。近些年我國城市化發(fā)展腳步不斷加快，國家、社會、國民對大氣環(huán)境污染問題有了越來越高的關注度，加上人口、工業(yè)企業(yè)發(fā)展等多方面的影響，建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，大氣污染問題日漸嚴重，熱島效應在各個城市十分常見，這導致大氣污染問題進一步加劇。我國對大氣污染問題有著高度重視，尤其是在霧霾問題發(fā)生后，對大氣污染的治理力度不斷加大。隨著各項舉措的開展，我國近些年大氣環(huán)境有所改善，有效降低了發(fā)生霧霾的頻率，不過整體上來看大氣環(huán)境問題仍然十分嚴峻。

2.2 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)

空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)是由多個部分組成，主要有中心計算機室、系統(tǒng)試驗室、監(jiān)測子站、質量保證試驗室?？諝赓|量監(jiān)測站即為監(jiān)測子站，主要是對固定區(qū)域的大氣空氣開展連續(xù)、實時的采樣和分析污染物情況，并且將氣象情況記錄下來，處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且在管理平臺和中心計算式顯示出來供工作人員參考。監(jiān)測子站的數(shù)據(jù)和運行情況需要通過管理平臺和中心計算機室進行記錄，并且由管理平臺和計算機室遠程操控相關監(jiān)測設備，審核監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)測儀器的日常保養(yǎng)維修需要由系統(tǒng)實驗室完成，通過養(yǎng)護確保設備能夠在使用過程中正常運轉并且延長設備使用壽命。質量保證實驗室可以核查維修后的設備性能情況以及量值傳遞，達到監(jiān)測數(shù)據(jù)準確性保障的目的。早在1995年我國就開始利用自動監(jiān)測系統(tǒng)對空氣質量進行監(jiān)測，但是受到資金和技術方面不足的影響造成難以達到預期自動監(jiān)測的目的。通過多年的不斷發(fā)展，科學技術的不斷進步，計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、傳感技術等先進技術開始應用于空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)當中，這有力地支持了大氣污染防治工作，可以監(jiān)測多種污染物。

3 大氣污染監(jiān)測和治理措施

3.1 促進各行業(yè)污染物達標排放

當前汽車尾氣、工業(yè)企業(yè)、城市基建等都是城市發(fā)展過程中常見的污染物來源，這和市民缺乏環(huán)保意識、管理不當、缺乏嚴格的污染物排放標準、缺乏嚴格的監(jiān)測技術等都有著直接關系，造成大氣污染問題嚴重。當前氮氧化物、硫化物、顆粒物等是工業(yè)生產(chǎn)中常見的污染大氣環(huán)境的物質，嚴重威脅著人們的身心健康。有的工廠在生產(chǎn)中盲目追求經(jīng)濟效益，對國家排放標準視若無睹，大量排放不到表的廢氣廢水，嚴重污染了環(huán)境。對于工廠的這些情況，如果僅僅依靠環(huán)保部門監(jiān)督那么難以切實達到管理的效果，而自動化空氣監(jiān)測系統(tǒng)的應用可以將監(jiān)管的效果和準確性顯著提高。例如將空氣自動監(jiān)測站設置在工廠園區(qū)、建筑工地等區(qū)域，可以實時監(jiān)測園區(qū)、工地的空氣質量，當?shù)氐恼?、公安和環(huán)保部門在發(fā)現(xiàn)異常情況時可以開展聯(lián)合行動，處理異常情況，加強控制污染物排放，從而實現(xiàn)大氣環(huán)境改善的效果。

3.2 為大氣污染防治工作提供依據(jù)

我國冬季主要的大氣污染物質為PM10、PM2.5等顆粒物，夏季主要污染物為臭氧污染。一次排放源和二次轉化源是主要的顆粒物來源，而復合型污染是主要臭氧污染源。二次轉化的顆粒物有著較為復雜的組成，比如常見的各種硝酸鹽、二氧化硫等氣態(tài)污染物。氣態(tài)污染物在特定氣象條件下會轉化為顆粒物導致空氣污染程度加大。氮氧化物和揮發(fā)性有機物在高強度光照下會生成臭氧污染物。相關部門在檢測常規(guī)大氣污染物同時應當加強治理顆粒物，檢測顆粒物來源，對金屬離子、碳元素解析、水溶性陰陽離子等的成因來源進行深入的分析。工作人員可以根據(jù)空氣自動監(jiān)測站所檢測的數(shù)據(jù)以及激光雷達和氣象觀測設備等對顆粒物的變化趨勢和污染源進行研判。臭氧污染治理主要依靠太陽輻射強度、溫度、變化趨勢和臭氧生成原理進行監(jiān)測和防治。

監(jiān)測工作是開展大氣污染治理的前提，監(jiān)測的目的就是了解污染情況從而采取有效地治理措施，改善大氣環(huán)境。為了改善大氣環(huán)境，應當根據(jù)城市的發(fā)展和環(huán)境治療要求做好一次源排放的控制，同時加強監(jiān)測顆粒物組分來源、污染物現(xiàn)狀、揮發(fā)性有機物等，做好帶起污染治理方案的詳細制定，并且落實治理方案。經(jīng)過治理后還要再次分析大氣污染監(jiān)測的結果，從而合理評估大氣污染防治的效果，將大氣污染防治的方案和法規(guī)不斷進行調整，加強改善環(huán)境空氣質量。

4 大氣污染監(jiān)測措施

空氣自動監(jiān)測站點應建在所在區(qū)域內具有代表性、能夠反映區(qū)域環(huán)境空氣質量總體水平的地方。因此，經(jīng)過科學測定選出來的監(jiān)測站點采集的數(shù)據(jù)是可靠、準確的。大氣擴散風洞模擬試驗可模擬春、夏、秋、冬自然氣候，包括氣溫氣壓、風向、風速、濕度、地形地貌、建筑物、高山、大海、湖泊等，然后將污染源設置在實際地點，調節(jié)污染源排放濃度，進行排放，同時進行全面的測試，計算確定污染物最大落地地點，進行監(jiān)測點的設置。也可以根據(jù)大氣穩(wěn)定度、地面風速、常年風向頻率、太陽輻射強度、污染源高度等因子，代入大氣擴散規(guī)律方程進行計算，依據(jù)計算結果進行布點。

4.1 大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)采樣點的分布

在選擇空氣自動檢測站點時，要考察區(qū)域的具體情況，確保選擇能夠反映當?shù)乜諝猸h(huán)境總體質量水平的位置，所以監(jiān)測站點采集的數(shù)據(jù)要經(jīng)過科學地測定來確定，將監(jiān)測的準確性和可靠性提升。在自動檢測站點確定時，需要通過大風擴散風洞模擬實驗做好污染源設置實際地點的具體實驗，通過模擬四季的氣候、調整溫度、風向風速、濕度等來全面測試污染源的排放濃度，對最大污染物落地點進行確定，并且合理設置監(jiān)測點。通過模擬實驗能夠合理布設污染物監(jiān)測位置，計算大氣擴算規(guī)律。

4.2 大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)樣品采集

在對空氣進行自動監(jiān)測過程中，需要過濾顆粒物，分離發(fā)生干擾的物質，否則容易對測試儀器和測試精度產(chǎn)生不良影響。在太陽光照射下，空氣中的部分污染物會出現(xiàn)光化學反應，有的光化學反應會由于抽入采樣管道而停止甚至出現(xiàn)逆方向反應。

4.3 大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸

自動檢測系統(tǒng)主要是完成數(shù)據(jù)的傳輸和整理分析，通過采用半雙工通訊的方法實行時分制。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，系統(tǒng)結合使用了二進制碼和時分制，脈沖串模式是實現(xiàn)數(shù)字通信傳輸交換信息的方式，而從時間上來看脈沖串并不是連續(xù)的，處于特定離散值當中，需要根據(jù)信息幅度量化處理取樣脈沖然后以8b（bit）方式做好編碼。

在傳輸數(shù)據(jù)過程中，必須保證大氣自動檢測系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的準確性，保證數(shù)傳通訊的誤碼率能夠達到規(guī)定標準要求，一般情況下模擬信號和數(shù)字信號的轉化誤差不得超過萬分之一。此外，自動檢測系統(tǒng)需要監(jiān)測記錄大量的數(shù)據(jù)信息，為此需要主計算機有較高的處理、存儲、分析等功能，保證硬磁盤、軟磁盤等輔助部分能夠高效運行，保證安全可靠地完成系統(tǒng)運行，確保大氣監(jiān)測的效率和準確性。

4.4 大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理

很多功能是大氣自動檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理需要注意的。第一，應當保證數(shù)據(jù)的高效準確。第二，對數(shù)據(jù)格式和采樣次數(shù)進行嚴格地要求。第三，保證數(shù)據(jù)準確性，并且要具有足夠的代表性。第四，保證能夠實時顯示監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)信息；第五，保證能夠實時統(tǒng)計數(shù)據(jù)并且分析評估行管數(shù)據(jù)；第六，能夠計算、校正和研究統(tǒng)計的數(shù)據(jù)。

中心計算機能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，可以對各個子站的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行接收、處理和儲存，可以對空氣污染監(jiān)測進行分析并且制定完善的報告，將有害物質的濃度顯示出來，并且對監(jiān)測網(wǎng)絡功能進行合理地控制，一旦出現(xiàn)污染超標的問題可以及時提示并且發(fā)出警報，能夠及時生產(chǎn)監(jiān)控報告，將應對指令下達給各個子站計算機。中心計算機還要仔細檢索子站數(shù)據(jù)，校準、檢測儀器設備，做好功能障礙的排除等工作。計算機還要配備其他功能，比如繪圖、監(jiān)測、傳遞、時間等。

積極應用現(xiàn)代通信技術，加強現(xiàn)代計算機管理方法的應用，實時總結分析數(shù)據(jù)處理結果從而便于工作人員開展相應的管理工作，保證能夠對大氣污染情況隨時掌握，并且針對性地制定防治措施。此外，大量的污染信息和污染標準值信息、各級環(huán)保部門和主管部門的政策指令、企業(yè)的污染信息和能耗信息等都需要存儲在計算機當中，通過信息技術交流平臺能夠提高信息交流的效率和準確性，有助于污染防治方案的優(yōu)化。此外，中心主計算機能夠對大氣污染的頻率分布、污染程度等進行分析，保證實時了解和掌握污染情況，確保工作人員能夠展開更加深入地研究。

5 結束語

相關工作人員應當根據(jù)大氣環(huán)境自動檢測系統(tǒng)監(jiān)測所得結果展開大氣環(huán)境治理工作。相關部門應當加強培養(yǎng)專業(yè)技術人員，提高工作人員的綜合素質水平，將大氣污染環(huán)境的監(jiān)測范圍擴大，加強建設監(jiān)測站等基礎設施，在初期合理規(guī)劃大氣監(jiān)測系統(tǒng)，控制好子站的技術手段和運維方法，將自動監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性、客觀性提高，保證所得的數(shù)據(jù)精準無誤，保證高效地運行，提升監(jiān)測效率效果，為大氣污染治理工作奠定堅實的數(shù)據(jù)基礎。