章秀華

（江西省景德鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

引言

隨著城市化的發(fā)展，人民大眾的生活水平逐漸提高，在這一過程中，工業(yè)的快速發(fā)展以及人們的日常生活等均造成了一定程度的大氣污染，對全人類的生存產(chǎn)生了嚴重危害。大氣污染問題與我國可持續(xù)發(fā)展理念相違背，大氣污染不僅會對人們的身體健康產(chǎn)生危害，嚴重的將會造成臭氧漏洞，進而導(dǎo)致紫外線增強并加劇溫室效應(yīng)。因此，我們需要應(yīng)用生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)促進大氣污染防治工作。

1 大氣污染成分及危害

1.1 顆粒物

本文以某城市為例，對大氣污染成分進行調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)其中顆粒物為最主要的污染成分，其成因多種多樣（見表1）。在工業(yè)化、城市化快速發(fā)展的背景下，城市中汽車尾氣排放、燃煤取暖、氣候變化以及工程建設(shè)等眾多污染物的排放均會導(dǎo)致大量顆粒物在大氣環(huán)境中累積，造成以PM2.5為主的顆粒物污染事件頻繁發(fā)生，嚴重影響人們的日常生活及生產(chǎn)活動。

表1 某城市大氣顆粒物污染成因占比

這些顆粒物將會被人們吸入呼吸道中，進而對人體心肺功能產(chǎn)生損害，使人們患呼吸道疾病的概率增加。若細顆粒物穿過呼吸道進入人體，會對免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等造成破壞，進而嚴重損害人們的身體健康，引發(fā)嚴重的心腦血管疾病。各種細顆粒物在大氣中漂浮，會使城市出現(xiàn)霧霾或重污染天氣。

1.2 臭氧

臭氧具有相對較強的氧化性，如果溫度較低，將會出現(xiàn)氧化反應(yīng)。人們不斷增加的社會活動，促使城市中的臭氧污染達到了峰值。臭氧污染不僅會對人體健康造成影響，也會嚴重破壞生態(tài)環(huán)境。臭氧污染物經(jīng)過呼吸道被吸入人體內(nèi)，會引發(fā)胸悶、頭痛、咽喉腫痛等癥狀，嚴重的還會誘發(fā)呼吸道疾病，破壞人體免疫功能。同時臭氧也會破壞土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)，造成生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化。

2 大氣污染防治中生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的作用

2021年，通過對我國330個地級以上城市的環(huán)境空氣進行質(zhì)量檢驗，監(jiān)測4項主要的大氣污染物指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)其中超過一半以上的城市均出現(xiàn)了環(huán)境空氣質(zhì)量不良的現(xiàn)象，污染指標(biāo)出現(xiàn)明顯超標(biāo)，如表2所示。這進一步證明當(dāng)前城市中大氣環(huán)境污染形勢仍較為嚴峻。

表2 2021年330個地級市大氣污染指標(biāo)檢驗表

2.1 預(yù)防大氣污染

從表2中的內(nèi)容不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國眾多城市存在嚴重的大氣污染問題，為了創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境，相關(guān)部門需要開展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作，借助生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，實時動態(tài)監(jiān)控大氣環(huán)境，從而為大氣污染治理提供實時數(shù)據(jù)，以便及時預(yù)防大氣污染問題[1]。我國當(dāng)前各個城市均有相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)，工作人員通過對比監(jiān)測機構(gòu)的數(shù)據(jù)，可了解大氣環(huán)境的特征及狀態(tài)，并根據(jù)其動態(tài)變化規(guī)律，分析大氣污染的產(chǎn)生原因，進而提前采取相應(yīng)的預(yù)防性手段，避免污染程度加深；同時為大氣污染極端問題提供預(yù)報，以便在發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的第一時間采取應(yīng)急處理預(yù)案。

2.2 治理大氣污染

治理大氣污染的過程相對復(fù)雜且具有系統(tǒng)化特征，因此需要相關(guān)人員進一步結(jié)合污染實際情況及特征開展工作。通過應(yīng)用生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，相關(guān)部門及人員能夠清晰掌握大氣環(huán)境中各種污染物的實際種類及其含量特征，從而更加清晰直觀地判斷大氣污染成因及污染程度，研究針對性的治理措施。

尤其是在已經(jīng)發(fā)生嚴重的大氣污染之后，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測部門能夠根據(jù)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析大氣污染的實際原因，同時對污染范圍進行判斷，了解相應(yīng)的污染影響程度，根據(jù)數(shù)據(jù)查找污染源頭，進而制定更加有效的治理方案。應(yīng)用生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，也能幫助相關(guān)人員判斷污染的移動范圍，從而避免大氣污染影響人們的正常生活。

3 大氣污染防治中生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

3.1 遙感監(jiān)測技術(shù)

先進的遙感監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)Υ髿猸h(huán)境實施全方位、多角度的動態(tài)監(jiān)測，其主要是對臭氧層、大氣成分以及居民居住區(qū)的空氣質(zhì)量等進行監(jiān)測。在實際開展大氣環(huán)境監(jiān)測工作的過程中，相關(guān)人員通過遙感監(jiān)測技術(shù)能夠全面分析大氣成分及污染物的分布情況，并通過遙感測繪，將大氣污染物的變化趨勢結(jié)合數(shù)據(jù)，以測繪圖的方式進行明確表示[2]，從而為大氣污染防治工作提供更加有效的針對性治理方案。

利用遙感監(jiān)測技術(shù)對大氣污染進行監(jiān)測，可以啟動無人機，通過機載測溫及測濕裝置等，測定大氣的溫濕度參數(shù)，同時也能對大氣環(huán)境中的臭氧及二氧化硫等成分進行統(tǒng)計監(jiān)測。相關(guān)部門及人員通過機載裝置對大氣中的各項可測指標(biāo)數(shù)據(jù)進行記錄之后，再對比正常狀態(tài)下的指標(biāo)，若出現(xiàn)污染超標(biāo)問題，能夠第一時間進行預(yù)警，尤其是在工業(yè)化程度較高的地區(qū)，可以利用遙感監(jiān)測技術(shù)開展有效的監(jiān)測工作；通過無人機采集大氣污染樣本，再將其帶回實驗室進行測定，可以對大氣污染中的各項指標(biāo)進行更加清晰地分析。通過遙感監(jiān)測，能夠?qū)Υ髿馕廴痉乐芜^程進行動態(tài)監(jiān)控，相關(guān)人員可以充分了解防治進度，避免出現(xiàn)瞞報現(xiàn)象，影響治理進度。

通過遙感衛(wèi)星與地面信號接收設(shè)備的相互結(jié)合，可以將大氣污染情況進行成像處理，并將大氣中VOC氣體通過各種不同顏色表示其濃度及分布范圍，直觀的圖像便于治理人員根據(jù)污染分布范圍開展針對性的治理。與此同時，在遙感監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的過程中，相關(guān)人員能夠全天候監(jiān)督大氣污染物排放情況。如預(yù)先在無人機上設(shè)定檢測空氣污染物濃度的標(biāo)準(zhǔn)值，如果在監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)污染物超標(biāo)，無人機將會及時將超標(biāo)情況向地面控制系統(tǒng)發(fā)送，以便相關(guān)人員快速控制工廠的污染排放問題，有效避免廢氣不處理就直接排放的現(xiàn)象發(fā)生。

遙感監(jiān)測技術(shù)在大氣污染防治中的應(yīng)用，主要是通過遙感監(jiān)測技術(shù)采集數(shù)據(jù)，再根據(jù)相關(guān)參數(shù)制定相應(yīng)的污染物分析報告，并以月度、季度為周期進行發(fā)布。在冬季重點防治時期，通過對可能會出現(xiàn)大量污染物的燃煤取暖區(qū)域進行重點檢測，可以檢測大氣污染濃度及顆粒物含量，每日總結(jié)大氣污染實際情況；還可以通過GPS對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的秸稈焚燒現(xiàn)象進行精準(zhǔn)定位，進而為大氣環(huán)境污染防治提供充足的數(shù)據(jù)[3]。遙感監(jiān)測技術(shù)在更加先進智能的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用下，能夠在監(jiān)測中自動生成3×3 km的監(jiān)測網(wǎng)格，并在其中重點監(jiān)測PM2.5物質(zhì)，保障大氣污染治理更加合理有效。

3.2 立體監(jiān)測技術(shù)

立體監(jiān)測技術(shù)在大氣污染防治中表現(xiàn)出突出的全面性特征，通過車輛、飛機及地基等不同位置的大氣污染物情況監(jiān)測，可以為不同層級的空氣污染情況制定更具針對性的治理措施。例如通過車載DOAS，對監(jiān)測區(qū)域中的二氧化氮、二氧化硫等進行監(jiān)測，并分析其時空分布特征；通過地基平臺等，對地面大氣污染物的實際排放情況加以顯示；利用機載平臺，能夠充分掌握VOCs的實際排放量，并通過柱濃度的方式將結(jié)果顯示出來。

利用立體監(jiān)測技術(shù)，可以檢測霧霾的時空分布情況，一般選擇細粒子激光雷達進行監(jiān)測，其主要原理為激光技術(shù)，在監(jiān)測中能夠體現(xiàn)連續(xù)性、高分辨率及高精度等優(yōu)勢特征，便于監(jiān)測技術(shù)人員對流程范圍內(nèi)的細粒子時空分布特征進行監(jiān)測，從而精準(zhǔn)判斷大氣污染程度、演變過程以及污染物的具體數(shù)值。

某城市在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測過程中，利用立體監(jiān)測技術(shù)對監(jiān)測區(qū)域的污染情況進行統(tǒng)計。結(jié)合監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，開展監(jiān)測工作的次日就已經(jīng)出現(xiàn)了大范圍的顆粒物分布情況，且在監(jiān)測第4 d時，發(fā)現(xiàn)污染范圍出現(xiàn)了逐步擴大的現(xiàn)象。監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，API指數(shù)在較短時間內(nèi)從60增長到111，污染程度為輕度；且在與地面距離0.2～0.9 km的范圍內(nèi)，出現(xiàn)了0.5～0.8 km的消光系數(shù)，并且呈現(xiàn)出不斷擴大的趨勢；0.1～0.2之間的退偏比數(shù)值，進一步證明了當(dāng)前區(qū)域?qū)儆诰植课廴尽?/p>

3.3 紅外吸收光譜技術(shù)

在大氣污染防治工作中，發(fā)現(xiàn)差異性物質(zhì)在紅外光區(qū)中的選擇吸收特性存在一定的差異性，因此通過污染物對紅外光的實際吸收特征就能對其分子基團進行判斷，進而掌握當(dāng)前污染物的實際種類。在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用過程中，紅外吸收光譜技術(shù)的應(yīng)用范圍相對較廣，這是由于其具有較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)獲取特征，因此在特定的環(huán)境中能夠?qū)Υ髿馕廴緺顩r進行精準(zhǔn)分析，全面發(fā)揮生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢。

紅外吸收光譜技術(shù)在實際生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用存在多種不同類型。以非分散的紅外吸收法為例，其能夠?qū)Υ髿猸h(huán)境中的二氧化硫污染物進行精準(zhǔn)檢驗。這是基于二氧化硫氣體在紅外光譜中6.82～9 μm范圍內(nèi)具有鮮明的選擇吸收性，二氧化硫氣體能夠穿過具有7.3 μm的恒定波長紅外光，光通量衰減以及二氧化硫的實際濃度參數(shù)之間的比值為朗伯-比爾定律。通過非分散的紅外吸收監(jiān)測技術(shù)對二氧化硫加以監(jiān)測，應(yīng)用范圍相對較廣，且便于對相關(guān)讀數(shù)進行記錄，也便于操作，唯一不足是如果大氣環(huán)境中的水蒸氣或含水量達到一定濃度，將會對監(jiān)測結(jié)果產(chǎn)生一定影響。因此，在應(yīng)用該技術(shù)對二氧化硫進行監(jiān)測時需要對氣體進行除濕處理，且紅外吸收光譜監(jiān)測技術(shù)存在預(yù)熱時間較長、濃度反應(yīng)相對較慢等問題[4]。

通過光譜分析技術(shù)也能合理監(jiān)測大氣環(huán)境中的臭氧濃度，相關(guān)人員可以利用紫外線吸收分光光度法，借助臭氧本身的吸收光譜對其進行監(jiān)測檢驗；基于臭氧的光譜性質(zhì)，對比所收集的光譜，進一步檢驗大氣環(huán)境中的臭氧濃度。

3.4 樣本計量監(jiān)測技術(shù)

樣本計量監(jiān)測技術(shù)是在以往的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中較為傳統(tǒng)的技術(shù)之一，其主要監(jiān)測大氣污染中的顆粒物。應(yīng)用樣本計量監(jiān)測技術(shù)，工作人員可以通過多種不同的儀器設(shè)備，對大氣環(huán)境樣本進行采樣，隨后通過過濾膜對大氣樣本進行過濾，篩除的固體顆粒樣本就是大氣環(huán)境中的顆粒狀污染物；隨后工作人員可以對該顆粒物進行檢驗分析，判斷其種類，并根據(jù)大氣樣本的實際取量計算其濃度參數(shù)。

對大氣污染物中的顆粒物進行監(jiān)測，可以通過樣本計量監(jiān)測中的重量法進行監(jiān)測。工作人員使用天平稱重，對顆粒物的空氣濾膜重量進行采集，這一監(jiān)測方式同樣也是環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中細顆粒物監(jiān)測中的標(biāo)準(zhǔn)方法。該監(jiān)測方式的準(zhǔn)確性相對較高，但是該技術(shù)需要使用人工方式進行監(jiān)測，難以進行自動監(jiān)測。工作人員也可以用微量振蕩天平技術(shù)對大氣污染中的顆粒物進行監(jiān)測，通過固體振動頻率以及其與質(zhì)量之間的關(guān)系，對顆粒物的實際重量進行測定。

微量振蕩天平監(jiān)測技術(shù)在大氣環(huán)境污染防治中的應(yīng)用優(yōu)勢主要是能夠精準(zhǔn)界定污染物的重量關(guān)系，但其可能會受到采集樣本揮發(fā)性及半揮發(fā)性的影響，使被監(jiān)測物質(zhì)出現(xiàn)一定程度的損耗，導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果相較于實際數(shù)值可能會出現(xiàn)偏低的現(xiàn)象。

樣本計量監(jiān)測技術(shù)中的碘量法同時也能夠?qū)Υ髿庵械亩趸蚝窟M行監(jiān)測。工作人員使用氨基磺酸銨的混合液吸收大氣樣本中的二氧化硫，并利用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液對其進行滴定，進而形成更加有效的監(jiān)測效果；通過對滴定量進行計算，再根據(jù)相關(guān)關(guān)系比對，可對大氣樣本中的二氧化硫?qū)嶋H濃度進行測定。應(yīng)用碘量法對大氣污染中的二氧化硫進行監(jiān)測，具有較廣的應(yīng)用范圍，且監(jiān)測精度相對較高，能夠充分適應(yīng)不同監(jiān)測環(huán)境。但該技術(shù)的監(jiān)測周期相對較長，需要依靠工作人員豐富的監(jiān)測經(jīng)驗才能完成。

3.5 電化學(xué)檢測技術(shù)

電化學(xué)檢測技術(shù)通過對大氣污染物的化學(xué)性質(zhì)進行判斷，從而對大氣污染情況進行監(jiān)測。大氣環(huán)境中的各種污染物具有差異性的化學(xué)性質(zhì)，工作人員通過相應(yīng)的反應(yīng)就能掌握大氣環(huán)境中的污染物種類，進而對其濃度進行判斷。在大氣污染治理中，應(yīng)用電化學(xué)法主要是對二氧化硫及甲醛等氣態(tài)污染物進行監(jiān)測[5]。

常見的是應(yīng)用電化學(xué)法中的定電位電解法對二氧化硫進行監(jiān)測，該法在煙氣中通過傳感器滲透膜將二氧化硫向滲透膜中進行傳遞，進而促使其向電解槽傳遞；基于恒定電位的工作電極狀態(tài)下，會產(chǎn)生明顯的氧化反應(yīng)。通過定電位電解法監(jiān)測固定污染源廢氣中的二氧化硫，能夠進行較大范圍的有效監(jiān)測，降低監(jiān)測誤差，且在現(xiàn)場就能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的讀取。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我國大氣污染較為嚴重，想要開展有效的防治工作，就需要充分應(yīng)用生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)對大氣中的污染物進行監(jiān)測。相關(guān)人員通過各種不同的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，可以對大氣中污染物的種類、參數(shù)及分布等進行統(tǒng)計和采集，從而有針對性地分析污染范圍及污染成因，以便開展有效的污染防治工作，保護大氣環(huán)境。