閆家鵬

（遼寧省撫順生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 遼寧撫順 113006）

引言

社會經(jīng)濟的高速建設(shè)和發(fā)展，促使工業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，在此背景下，其排放的大氣污染也越來越多。為充分貫徹落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以及生態(tài)文明建設(shè)，需要加強污染監(jiān)測，以此為環(huán)保工作的開展提供科學依據(jù)和指導。但常規(guī)的大氣污染監(jiān)測技術(shù)具有占地面積大、建設(shè)和運行費用高等劣勢，難以完善污染防治體系。因此相關(guān)機構(gòu)結(jié)合新發(fā)展形勢，注重應(yīng)用大氣污染溯源監(jiān)測技術(shù)，可有效實現(xiàn)靶向治理，提高污染監(jiān)測效果和質(zhì)量，推動污染預(yù)防和治理工作具有高效性。

1 大氣污染的負面影響

大氣污染對人體健康、植物生長、器物及材料、大氣能見度和氣候等，均有一定的負面作用。在當前的環(huán)保工作中必須要注重大氣污染的防治，因此必須要強化大氣溯源監(jiān)測，盡量緩解污染現(xiàn)狀。

1.1 危害人體健康

大氣污染物是影響環(huán)境質(zhì)量的重要物質(zhì)，一般包括顆粒物、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、有機化合物等。通過表面接觸、食入含有污染物的食物、水、吸入污染空氣等，均會引發(fā)相應(yīng)的疾病，危害人體健康水平。當人體吸入污染空氣后，較易誘發(fā)呼吸道疾病，如，支氣管哮喘、肺氣腫、支氣管炎、肺癌等。并且在污染物濃度相對較高時，可發(fā)生急性中毒、甚至短時間死亡等情況。從環(huán)保角度來說，強化大氣污染物溯源監(jiān)測有利于采取針對性防治措施，營造良好環(huán)境條件。

1.2 破壞植物生長

大氣污染對植物的負面影響主要是破壞其構(gòu)造機理，例如大氣中的二氧化硫濃度過高，則會侵蝕植物葉肉的海綿狀軟組織和柵欄細胞，導致植物葉面出現(xiàn)乳白色或漂白色，持續(xù)幾天后會產(chǎn)生慢性損害。比如二氧化硫進入到植物細胞會轉(zhuǎn)化為亞硫酸鹽以及硫酸鹽，對細胞產(chǎn)生較大的破壞。例如菠菜、萵苣等葉狀蔬菜很容易受到大氣污染而出現(xiàn)生長受限、死亡等問題，致使蔬菜作物的產(chǎn)量和質(zhì)量均大幅下降，影響經(jīng)濟效益以及食用安全。在綠色環(huán)保理念不斷深入的時代背景下，應(yīng)當重視大氣污染對植物的破壞影響，通過污染溯源監(jiān)測明確污染點，采取有效環(huán)保手段維系生態(tài)平衡，實現(xiàn)自然與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1.3 腐蝕損害器物及材料

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境保護不僅僅需要注重自然植物和資源的保護，還應(yīng)提高對人為建設(shè)環(huán)境的保護，營造舒適、健康的生活條件。目前在室外環(huán)境中，對各種金屬制品、涂料、皮革制品以及紡織品等運用較為廣泛，起到良好的保護和美觀作用。而一旦發(fā)生大氣污染，則會對外露器物以及材料等產(chǎn)生玷污性損害、化學損害等。特別是對于金屬制品材料而言，當顆粒物固有腐蝕性或者惰性顆粒物在大氣中吸附腐蝕化學性質(zhì)物質(zhì)，就會對材料造成直接損害。為實現(xiàn)自然與社會環(huán)保質(zhì)量得到提升，必須要基于大氣污染溯源監(jiān)測，明確污染原因，保護環(huán)境健康發(fā)展。

1.4 氣候惡化

氣候是影響環(huán)境的重要因素，而大氣污染對氣候的大規(guī)模影響具有長期性，對人類的生存發(fā)展會產(chǎn)生巨大影響。近年來溫室效應(yīng)以及酸雨等，均是大氣污染所導致的，二氧化碳以及二氧化硫、氮氧化物等含量急速升高，致使氣候發(fā)生惡化。比如低大氣層中如含有大量的懸浮顆粒，也會形成水蒸汽的凝結(jié)核，當達到飽和狀態(tài)后就會發(fā)生凝結(jié)情況。高溫條件下則凝結(jié)成液態(tài)小水滴、低溫條件會形成冰晶，直接導致降水大幅增多或減少，影響自然降水。在此基礎(chǔ)上，為有效保證自然生態(tài)的穩(wěn)定發(fā)展，則需盡量避免大氣污染對氣候產(chǎn)生不利影響，充分維持環(huán)境系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

2 大氣污染溯源監(jiān)測技術(shù)類型

2.1 3D激光雷達監(jiān)測

3D 激光雷達作為溯源監(jiān)測的重要技術(shù)，有利于獲取較為準確的污染數(shù)據(jù)和信息。該技術(shù)的監(jiān)測原理為利用波長為532nm 的線偏振光射入到大氣中，并在此之前需進行擴束準直。當激光被云或者氣溶膠所散射時，球形粒子的后向散射光無法改變激光的偏振方向，對于非球形粒子的后向散射光，將能夠改變激光的偏振方向，進而形成與原有激光偏振方向相垂直的分量。監(jiān)測人員再利用望遠鏡將所有的后向散射回波信號進行接收，利用分光棱鏡分開不同偏振方向的光，最后傳遞到相應(yīng)的探測器中，經(jīng)過專業(yè)系統(tǒng)處理后即可獲得大氣溶膠的信息[1]。在實際操作中，進行360°連續(xù)平面掃描，可實現(xiàn)對半徑約5km 的大氣區(qū)域進行氣溶膠探測，并借助三維GIS 系統(tǒng)對卷云、煙塵、沙塵等進行監(jiān)測。這項技術(shù)在當前的環(huán)保工作中，主要用于城市空氣質(zhì)量監(jiān)測方面。比如對工業(yè)城市的顆粒污染物分布進行溯源監(jiān)測，準確判斷城市揚塵及粒子屬性，從而采取適當?shù)慕祲m措施、霧霾治理方案等，提高空氣質(zhì)量。

2.2 單顆粒質(zhì)譜在線源解析

在大氣污染溯源監(jiān)測中，對單顆粒質(zhì)譜在線解析技術(shù)的應(yīng)用日益加強。其是在空氣動力學的基礎(chǔ)上，采用透鏡作為顆粒物結(jié)構(gòu)，再通過雙光束測徑原理準確測量單顆粒氣溶膠粒徑和數(shù)量。并利用飛行時間質(zhì)譜原理對監(jiān)測到的顆粒物進行化學成分鑒定，同時能夠使用自適應(yīng)共振神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對顆粒物實施有效的分類。當顆粒物處于監(jiān)測范圍內(nèi)時，不同的顆粒粒徑范圍以及濃度等，將會隨著時間的變化而出現(xiàn)變化，并通過分析其規(guī)律及趨勢，對某一時間段內(nèi)的污染情況進行全面反映[2]。比如在北方供暖季節(jié)，受氣候及溫度等影響，鍋爐燃燒會產(chǎn)生大量的有害氣體，導致環(huán)境污染現(xiàn)象較為突出。為有效提高環(huán)保工作實效，可采用該技術(shù)進行溯源監(jiān)測，詳細分析燃煤煙氣在不同時間段的變化情況，在掌握相應(yīng)污染規(guī)律后，采取治理措施，如在鍋爐系統(tǒng)中加裝凈化處理設(shè)備、污染嚴重區(qū)域設(shè)置吸塵設(shè)備、改善供暖能源結(jié)構(gòu)等，基于環(huán)保監(jiān)測提高大氣治理水平。

2.3 高密度網(wǎng)格監(jiān)測技術(shù)

大氣污染防治網(wǎng)絡(luò)化是目前階段我國環(huán)保工作的重點舉措，其一般是由監(jiān)測、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)處理分析等部分組成。其中監(jiān)測單元的主要設(shè)備包括微型空氣監(jiān)測站、顆粒物監(jiān)測站、TVOC 監(jiān)測站等。質(zhì)控單元則有大氣環(huán)境模擬艙及其配套設(shè)備等。其實施溯源監(jiān)測過程中，可根據(jù)區(qū)域內(nèi)的污染源分布特點，利用空氣質(zhì)量傳感器等對污染區(qū)域開展高密度網(wǎng)格監(jiān)測和管理。并要有效結(jié)合地理信息等，對現(xiàn)場空氣質(zhì)量監(jiān)測站所傳輸?shù)臋z測數(shù)據(jù)進行可視化，生動展示空氣質(zhì)量的實時變化情況，全面把握污染分布及演變趨勢。該技術(shù)在環(huán)保工作中的應(yīng)用，可針對工業(yè)區(qū)進行重點監(jiān)測，借助高密度網(wǎng)格明確污染源，有效開展溯源監(jiān)測，為環(huán)保監(jiān)察、行政執(zhí)法提供依據(jù)，充分提高大氣環(huán)保質(zhì)量。

2.4 車載顆粒物監(jiān)測技術(shù)

在大氣污染溯源監(jiān)測工作中，車載顆粒物監(jiān)測技術(shù)是一項比較有效的防治手段。其是基于激光散射原理設(shè)置工業(yè)級粉塵傳感器，在工地、道路揚塵以及粉塵濃度檢測中具有良好的應(yīng)用效果。同時可將傳感器設(shè)置在車輛頂燈上，通過車內(nèi)取電的方式，實現(xiàn)自動除塵、除濕等功能，并能夠?qū)ψ詣颖O(jiān)測傳感的運行情況進行檢測，減少維護工作量。而在實踐應(yīng)用中，該技術(shù)主要是采用激光散射原理，使用激光照射功能，在顆粒物經(jīng)過檢測位置時，會產(chǎn)生微弱的散射光，從而在特定方向上呈現(xiàn)光散射波形，便于確定顆粒物的直徑[3]。該項技術(shù)在土建工程中開展大氣污染溯源監(jiān)測具有較好的效果，有利于監(jiān)測揚塵發(fā)展趨勢，為環(huán)保監(jiān)測、降塵治理活動開展奠定良好基礎(chǔ)。在當前的大氣環(huán)保工作中可作為重要的污染監(jiān)測手段。

2.5 移動式空氣質(zhì)量監(jiān)測站

移動式空氣質(zhì)量監(jiān)測站可直接移動、并能夠直接用于室外空氣質(zhì)量監(jiān)測的先進設(shè)備，該技術(shù)采用小型化的可溯源標準，對不同空氣污染應(yīng)用相應(yīng)的高效監(jiān)測方法。如使用紅外吸收法對一氧化碳進行監(jiān)測、對臭氧質(zhì)量濃度采用紫外分光光度法、對氮氧化物采用化學發(fā)光法、對二氧化硫采用脈沖紫外熒光法、對PM2.5采用伽馬射線與光色散組合方式開展監(jiān)測。在具體工作中其利用較為先進的氣象傳感器技術(shù)，對氣象參數(shù)測量進行有效集成，如大氣溫度、濕度、壓力、風向、風速、降雨量、光輻射和紫外線指數(shù)等。該項技術(shù)主要是發(fā)揮移動監(jiān)測的功能。針對已形成大氣污染進行溯源追蹤，能夠詳細分析大氣污染的演變趨勢，為存在污染威脅區(qū)域采取防護措施提供指導和依據(jù)。主要監(jiān)測對象為化工工業(yè)煙氣、燃煤鍋爐煙氣等，有效防治大氣污染。通過溯源監(jiān)測，有助于提高環(huán)保治理能力和效率。

3 加強大氣污染溯源監(jiān)測質(zhì)量的有效措施

3.1 科學選擇雷達安裝點

為充分保障大氣污染溯源監(jiān)測質(zhì)量，支持環(huán)保工作的有序進行，應(yīng)當采取有效的管理措施，提高污染檢測水平。比如在應(yīng)用3D 激光雷達技術(shù)時，相關(guān)人員需要保障雷達安裝點附近5km 內(nèi)，不得存在明顯遮擋物，以此確保激光掃描數(shù)據(jù)具有完整性。同時在雷達安裝點位的附近設(shè)置相應(yīng)的警戒區(qū)，嚴禁無關(guān)人員靠近，以此降低人為干擾，以保障雷達可正常進行工作，準確采集激光掃描數(shù)據(jù)。有效實現(xiàn)溯源監(jiān)測，為防治工作開展提供依據(jù)和指導[4]。

3.2 注重校準數(shù)據(jù)偏差

應(yīng)用單顆粒質(zhì)譜在線分析技術(shù)時，為保障其環(huán)保監(jiān)測成果符合實際情況，以此向環(huán)保工程實施提供準確依據(jù)，應(yīng)當在溯源監(jiān)測中注重對數(shù)據(jù)偏差進行合理校準。通常情況下，單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀對顆粒物的監(jiān)測粒徑不超過2.5 微米，而在重污染天氣下，很容易對質(zhì)譜儀的進樣口產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，為減少對采樣數(shù)據(jù)的不利影響，相關(guān)監(jiān)測人員往往會采用清洗進樣口小孔片的方式進行解決。在單顆粒質(zhì)譜儀日常運行過程中，應(yīng)當每天進行一次譜圖檢驗，當其偏差超過±0.5個質(zhì)量數(shù)時，應(yīng)當及時進行校正。

3.3 優(yōu)化微站安裝及維護

高密度網(wǎng)格監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，有利于在環(huán)保工作中發(fā)揮實時的污染監(jiān)控功能，支持環(huán)保策略和方針的適當調(diào)整。為保障溯源監(jiān)測的有效性，應(yīng)當注重對微站的安裝和維護。結(jié)合當前大氣污染現(xiàn)狀來看，為保障網(wǎng)格溯源檢測質(zhì)量得到提升，可將微站安裝在電線桿或者路燈桿上，避免其周圍存在明顯遮擋物，防止對微站數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大的干擾和影響。相關(guān)監(jiān)測人員需要對微站進行定期維護，減少因儀器運行而引發(fā)的誤差。

3.4 對傳感器設(shè)備進行合理的數(shù)據(jù)質(zhì)控和校準

為合理應(yīng)用車載顆粒物溯源監(jiān)測技術(shù)，應(yīng)當保障傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)質(zhì)量和校準符合相關(guān)規(guī)定。首先嚴格按照規(guī)范登錄調(diào)試專用平臺，對走航監(jiān)測設(shè)備是否正常上傳數(shù)據(jù)進行檢查。同時利用大氣網(wǎng)格化自動監(jiān)測平臺，對各個網(wǎng)格點的顆粒物傳感器進行實時監(jiān)控。并借助自動算法將出現(xiàn)異常數(shù)值的傳感器進行剔除，將其余傳感器的均值作為最終輸出數(shù)據(jù)，最大限度避免因傳感器故障而影響測量結(jié)果。該技術(shù)對環(huán)保工作而言，適用于區(qū)域性污染防治工作，結(jié)合實際情況采取針對性的環(huán)保措施，提高環(huán)境質(zhì)量。

3.5 保障監(jiān)測儀器的精密度

當開啟監(jiān)測設(shè)備后，可對每個設(shè)備進行詳細、全面的校準，將對數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響的不利因素進行及時提出。在保障校準合理后可開展監(jiān)測活動，將其結(jié)果與附近的國控站數(shù)據(jù)比對分析，從而減少因儀器裝置自身原因而導致的誤差。相關(guān)人員還需每間隔3 個月對監(jiān)測儀器的精密度實施審核復(fù)查，保障大氣污染溯源監(jiān)測具有良好實效?；诰珳蚀_的大氣污染監(jiān)測數(shù)據(jù)，深入分析環(huán)保工作的開展實效，通過比對以往及當前的污染數(shù)據(jù)，明確今后環(huán)保工作方向和目標。

結(jié)語

綜上所述，針對當前大氣污染形勢，相關(guān)環(huán)保機構(gòu)應(yīng)當加強污染溯源監(jiān)測，以此為相關(guān)環(huán)保和治理工作提供科學依據(jù)。在實施污染溯源監(jiān)測活動時，可結(jié)合本區(qū)域的具體情況，按污染類的類別及分布特點，采用3D 雷達監(jiān)測技術(shù)、單顆粒質(zhì)譜分析、高密度網(wǎng)格監(jiān)測技術(shù)、車載顆粒物監(jiān)測以及移動式空氣質(zhì)量監(jiān)測站等手段。并針對不同的溯源監(jiān)測技術(shù)采取有效的操作和管理措施，進一步提高大氣污染的溯源監(jiān)測水平，切實保證環(huán)境保護工程的順利實施，推動可持續(xù)發(fā)展。