翁建平

摘要：隨著時(shí)代的飛速發(fā)展與工業(yè)建設(shè)規(guī)模的不斷多大，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重影響大氣污染問(wèn)題日益突出?；诖?，大氣污染監(jiān)測(cè)工作迎來(lái)巨大挑戰(zhàn)。大氣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠準(zhǔn)確、全面地反映出大氣環(huán)境目標(biāo)污染物的濃度及其變化趨勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)全時(shí)段、全方位、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)大氣要素的目的。因此，本文簡(jiǎn)要介紹了大氣環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，說(shuō)明了大氣環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體構(gòu)架，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用提出了大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：大氣環(huán)境;在線監(jiān)測(cè);應(yīng)用研究;質(zhì)量控制

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷加快，人們生活條件和生活質(zhì)量不斷升高。但與此同時(shí)也出現(xiàn)了一定的弊端，例如生態(tài)環(huán)境破壞與污染情況越來(lái)越嚴(yán)重，尤其是大中城市中有機(jī)污染物越來(lái)越多，給人們的健康造成了極大的威脅，因此對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)和治理已經(jīng)成為環(huán)保工作者研究的重要課題。本文以大氣環(huán)境為主要研究對(duì)象，對(duì)大氣環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了細(xì)致的分析，以期能夠?yàn)楦纳迫祟惿瞽h(huán)境做出一定的貢獻(xiàn)。

1在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的基本概念

環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心技術(shù)包括計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、自動(dòng)測(cè)量技術(shù)以及遠(yuǎn)紅外傳感技術(shù)。當(dāng)前，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。如煙氣監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、噪音檢測(cè)、大氣監(jiān)測(cè)等。需要格外強(qiáng)調(diào)的是，環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原則是總量控制和總量管理。該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以提高環(huán)境監(jiān)測(cè)效率，還會(huì)促進(jìn)環(huán)保工作的互動(dòng)交流，推動(dòng)環(huán)保事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。通過(guò)匯總，可以對(duì)環(huán)境情況有著更為整體和精確的掌握，進(jìn)而以此為基礎(chǔ)制定環(huán)境管理規(guī)劃方案，解決此前存在的各自依據(jù)有限數(shù)據(jù)而進(jìn)行的分散管理，以及對(duì)環(huán)境監(jiān)控和治理存在弊病的問(wèn)題。通過(guò)科學(xué)應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境問(wèn)題及數(shù)據(jù)的全方位、全時(shí)段監(jiān)控。同時(shí)，環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)還可以對(duì)各環(huán)境要素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而鎖定污染源，之后再經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，對(duì)污染情況進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，以此杜絕環(huán)境監(jiān)管中存在的低效率、不連續(xù)的治理問(wèn)題。

2系統(tǒng)總體方案

城市揚(yáng)塵實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)將遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與治理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了城市揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)、治理和預(yù)防，系統(tǒng)由城市揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)組成。其中揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)設(shè)備包括對(duì)顆粒物TSP、PM10、PM2.5等粒度顆粒物的綜合監(jiān)測(cè)。PM10、PM2.5切割器采用呼吸性粉塵分離原理進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，首先通過(guò)切割頭把大氣顆粒物按要求進(jìn)行切割，抽塵系統(tǒng)把切割后的顆粒物導(dǎo)入到激光散射粉塵檢測(cè)裝置進(jìn)行測(cè)量。采用GPRS傳輸，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)塵污染源的遠(yuǎn)程在線監(jiān)管，系統(tǒng)可根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與超限數(shù)據(jù)對(duì)比，采取防塵、降塵措施。

3氣環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

3.1數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)

大氣環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集需要依賴于計(jì)算機(jī)及其I/O接口設(shè)備硬件平臺(tái)。I/O接口設(shè)備主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出，其能夠?qū)κ占男盘?hào)進(jìn)行放大，能夠?qū)δM信號(hào)與數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。

3.2數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)

人們要有效利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與計(jì)算機(jī)平臺(tái)傳輸感知層采集的數(shù)據(jù)，感知層獲取的信息需要經(jīng)過(guò)處理，并借助局域網(wǎng)絡(luò)傳遞給人機(jī)交互平臺(tái)。與之關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)應(yīng)當(dāng)設(shè)置相應(yīng)的程序接口用于收集、處理、分析相關(guān)數(shù)據(jù)。

4實(shí)際應(yīng)用

4.1顆粒物檢測(cè)技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)城市污染在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能對(duì)顆粒物進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，采用光散射法進(jìn)行顆粒物測(cè)量。光散射法作為濃度測(cè)量方法，是一種非采樣測(cè)量方法，因其成本低、實(shí)時(shí)性好、可以實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為顆粒物質(zhì)量濃度測(cè)量的主要方法。顆粒群光散射法作為以光散射原理測(cè)量顆粒物質(zhì)量濃度方法的一種，滿足本項(xiàng)目測(cè)量需求。其基本原理是：當(dāng)顆粒性質(zhì)一定的情況，顆粒物的散射光強(qiáng)度和其質(zhì)量（或體積）濃度是呈正比的，在不同空間角度處，同時(shí)測(cè)量多個(gè)顆粒的散射光強(qiáng)信號(hào)，然后利用Mie散射理論及顆粒物的各參量可以反演得到顆粒物質(zhì)量濃度。

4.2應(yīng)用生物傳感技術(shù)監(jiān)測(cè)水體污染物含量

生物傳感技術(shù)應(yīng)用的主體設(shè)備就是生物傳感器。生物傳感器的核心原理為：酶、抗體等固化生物活性物質(zhì)與待測(cè)物質(zhì)反應(yīng)，使用信號(hào)放大裝置與能量轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)化并輸出電壓信號(hào)，由此，獲得污染物的屬性信息、物量信息和濃度信息。當(dāng)前，關(guān)于生物傳感器的識(shí)別方式的科研成果越來(lái)越多。例如，利用聚乙烯醇凝膠包埋方式固定酵母后溶于溶液，再將溶解氧探頭插入溶解，測(cè)量生物耗氧量。

4.3差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)

差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)簡(jiǎn)稱為DOAS技術(shù)，是上世紀(jì)七十年代由德國(guó)學(xué)者研究發(fā)明的環(huán)境在線檢測(cè)技術(shù)。這種在線檢測(cè)技術(shù)的主要特點(diǎn)是檢測(cè)距離長(zhǎng)、范圍廣，因此該技術(shù)常用于基地和衛(wèi)星平臺(tái)中。差分光學(xué)吸收光譜儀主要由光源發(fā)射系統(tǒng)、光源接收系統(tǒng)、光譜儀系統(tǒng)、信號(hào)接收系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，大氣中的氣體分子會(huì)吸收光源，被吸收后的光源傳輸進(jìn)入系統(tǒng)后光束在固定波段內(nèi)有所減弱。利用光譜儀和探測(cè)器將光束的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)的同時(shí)，對(duì)光束進(jìn)行劃分和檢測(cè)。利用差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)能夠?qū)Τ鞘写髿庵袚]發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行分析，它不僅能確定大氣中某種揮發(fā)性污染物的存在方式，還能較精確的確定出該種組成的含量，并已取得了良好的監(jiān)測(cè)效果。差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)已成功與消防系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)行車載消防應(yīng)急救援中有毒氣體檢測(cè)，被應(yīng)用在各種有害氣體泄漏的應(yīng)急處理中。

5大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制

5.1建立完善的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理機(jī)制

一套完整、科學(xué)的大氣環(huán)境在線監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理機(jī)制對(duì)于保障大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的有效、順利開(kāi)展是十分重要的，可以說(shuō)，其在一定程度上決定了環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的效率與質(zhì)量。為此，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，認(rèn)真分析環(huán)境監(jiān)測(cè)中遇到的問(wèn)題，并不斷完善現(xiàn)有的質(zhì)量管理體系，確保大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)工作與質(zhì)量監(jiān)督管理緊密結(jié)合，全力保證大氣環(huán)境治理工作落到實(shí)處。

5.2提高監(jiān)測(cè)人員的綜合素質(zhì)

監(jiān)測(cè)人員的專業(yè)能力與工作水平在一定程度上決定了大氣環(huán)境在線監(jiān)測(cè)的質(zhì)量。所以，有關(guān)單位必須想方設(shè)法，采用各種方式不斷提升監(jiān)測(cè)人員的綜合素質(zhì)。一方面，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)應(yīng)當(dāng)全面結(jié)合工作實(shí)際，針對(duì)監(jiān)測(cè)人員制定必要的培訓(xùn)計(jì)劃。其培訓(xùn)內(nèi)容不光要涉及理論知識(shí)，還要有實(shí)際操作演練，只有這樣才能全面提升監(jiān)測(cè)人員的業(yè)務(wù)能力。另一方面，在培訓(xùn)的過(guò)程中要注意對(duì)監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行思想教育，不斷增強(qiáng)他們的工作責(zé)任心，保證所有監(jiān)測(cè)人員嚴(yán)格按照規(guī)章制度執(zhí)行任務(wù)，開(kāi)展工作。

5.3大氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備將更加先進(jìn)化和多元化

目前我國(guó)各省市都已開(kāi)展進(jìn)行大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)水平已有大幅度提升，但必須正視的是目前我國(guó)主流監(jiān)測(cè)設(shè)備整體較落后，監(jiān)測(cè)結(jié)果的精確度較低，無(wú)法完成對(duì)地區(qū)復(fù)雜大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。隨著，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，以及投入建設(shè)資金的不斷增加，未來(lái)需要充分對(duì)設(shè)備的成本、檢測(cè)精確度以及日常維護(hù)程度進(jìn)行考慮，開(kāi)發(fā)出多元化的大氣監(jiān)測(cè)體系，全面保證空氣質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

大氣污染問(wèn)題頻發(fā)，嚴(yán)重影響城市居民的身體健康。大氣監(jiān)測(cè)是大氣治理的基礎(chǔ)，是準(zhǔn)確分析大氣污染來(lái)源、制定相應(yīng)治理方案的必要條件。通過(guò)多種監(jiān)測(cè)技術(shù)手段，人們可以精準(zhǔn)溯源，為綜合分析和判斷主要污染貢獻(xiàn)源提供科學(xué)支撐，從而為環(huán)境管理明確方向和思路，最終持續(xù)改善環(huán)境空氣質(zhì)量。

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