环境监测技术在大气污染治理中的应用

戚琳

摘要：伴随着我国经济和工业的快速发展，对各种能源的消耗量也越来越大。石油、天然气等能源的使用在为现代生产生活提供便利的同时，也加重了大气污染程度。因此，如何降低大气污染物，加强环境保护以及大气污染治理已经引起全社会的广泛关注。而环境监测技术可以为大气污染治理提供污染物种类、浓度等数据信息，有助于大气污染物的监测，在大气污染治理中发挥了重要的作用。本文首先对大气污染的成因、污染物进行了分析，介绍了光谱监测（DOAS）、气体监测等四种常用的环境监测技术及其应用，并提出了强化大气的防治对策。

关键词：环境监测；监测技术；大气污染；应用

近年来，各类工业化、社会生产活动释放的化学气体携带大量污染物排放到空中，加重了大气环境污染，同时也加大了大气污染治理难度。目前，灰尘、烟尘和烟雾等颗粒状污染物和分子状污染物充斥着人们的日常生活，一定程度上损害着人们的健康。因此，大气污染治理面临着前所未有的挑战。如何应用科学规范的环境监测技术手段，提高大气污染治理的效率，并通过完善和规范排污企业的排放标准，全面推动大气污染防治成效，是当前大气污染治理的关键。

1    导致大气污染的主要成因

1.1 工业废气排放

随着工业化进程的不断发展，我国工厂的数量不斷增加，工业生产运作的过程中释放了大量化学气体。与此同时，石油化工、煤矿等行业在生产中会产生大量氢氧化物以及其他颗粒状污染物，对大气层造成严重污染[1]。如果这些有害气体能够严格按照国家的环保标准，经过相应的环保设施处理后排放，将排放量控制在合理范围，就能很大程度上减少对大气层的损害。但是，大部分工厂在工业化生产中为了控制成本，并没有对污染气体进行专门的处理。相关研究表明，城市化进程发展越快的城市，其大气污染问题越严重。大气污染不仅给人们的生存环境和健康构成威胁，也制约着城市经济的发展。《洛杉矶时报》曾报道说，兰州的200万市民天天忍受着恶劣的环境，吸口气就像抽了一包烟似的，因为里头含有太多的煤灰、汽车废气和尘土，看上去就像个“只冒烟却没有窗户的黑房子”，所以兰州一度被称为“看不见的城市”。

1.2 交通尾气排放

近些年，我国居民家庭对汽车的需求量越来越大，家庭人均汽车数量不断增加。推动交通行业快速发展的同时也使得环境污染问题日益凸显。大部分城市都出现了高峰期交通堵塞的情况，汽车在堵塞和低速行驶过程中会加剧超标尾气排放，不仅污染大气环境，也对人类健康构成了威胁[2]。虽然一氧化碳排放已成为城市大气污染的最大污染源，但是目前我国并未出台相应的应对措施从源头控制排放，由此引发环境问题进一步恶化，加大了环境治理难度。

1.3 燃料燃烧气体

每年11月份到次年3月份都是北方集中供暖的时段，在此期间，很多地方广泛采用以煤炭为主要燃烧原料的传统供暖。煤炭燃烧后直接排放到空气中，释放出大量有害有毒的气体，污染大气环境。虽然目前我国有脱硫煤新能源资源，但在很多地方并未得到大力推广，煤炭的能源主体地位并未改变，存在很大的环境治理难度。

2    大气污染中污染物的主要类型

2.1 分子状污染物

分子状污染物包括一氧化碳、臭氧、硫氧化物、氮氧化物、卤代烃、碳氢化合物等。此外，根据环境区域大气污染不同特点，可吸入颗粒物、二氧化氮、总氧化剂、碳氢化合物、氟化物、铅等特征污染物也属于分子污染物范畴[3]。

2.2 颗粒状污染物

颗粒状污染物是指除了气体分子状污染物之外的物质，粒度范围一般在0.01～100 μm之间。有些粒径大或者颜色深的颗粒状污染物肉眼便可看见，比如烟尘，粒径小的则需要在电子显微镜下才可观察到，一般将微粒直径在10 μm以下的颗粒物称为PM10，也称为可吸入颗粒或者飘尘。可吸入颗粒在空气中可以持续很长时间，对人体健康和大气能见度都会造成影响。一部分颗粒状污染物直接排放，另一部分和空气中的硫化物、氮氧化物、碳氢化合物等有机化合物和其他化合物相互发生氧化或者其他化学作用形成极细的颗粒物。人类吸入可吸入颗粒物积累在消化呼吸系统中会引发肺心病、呼吸道疾病等。因此，大气污染对患有肺心病尤其是老人、儿童等抵抗力低的敏感人群影响较大。

3    常见的环境监测技术

3.1 光谱监测（DOAS）技术

光谱监测是大气环境污染监测中最为常用的技术手段。日常使用的光谱监测包括傅里叶红外光谱法、差分光学吸收光谱法。傅里叶红外光谱仪最核心的部分是迈克尔逊干涉仪。迈克尔逊干涉仪发生多色光相干，通过样品吸收之后，检测器检测到含有样品信息的红外干涉光的干涉图信号，再经过计算机将干涉图信号经过傅里叶变换，才转换成红外光谱。差分吸收光谱技术（DOAS）原理是利用空气中带吸收特性的气体分子来鉴别气体成分，并根据窄带吸收强度来推算出微量气体的浓度，这种技术凭借的是其简单且低廉的设备装置和出色的监测能力[4]。目前，国外已经将DOAS技术广泛应用到大气监测及其大气研究领域，并对DOAS技术的工作原理、浓度反演方法及其在大气研究领域内的应用与发展前景做了较为详细的介绍，为今后在大气监测领域里研究和应用DOAS技术提供了必要的理论知识，填补了国内对DOAS技术认识的空白。

3.2 气体监测技术

气体污染物监测主要是对二氧化硫、氮氧化物的监测。二氧化硫是大气中常见的污染物，其排放不仅对大气环境造成污染，而且对人类健康构成威胁。煤炭等传统资源能源在工业生产活动中会大量释放出二氧化硫等有害气体，污染空气环境。对此，我们可以采取恒电流库仑法、光度法等监测技术方法来对二氧化硫污染物进行监测，通过监测，可以合理判断大气污染情况，为大气污染防治和治理提出可行性方案。氮氧化物污染物主要是由交通工具排放产生的。可以安置汽车尾气排放监测装置或者使用精密仪器来对氮氧化物的浓度进行监测，把握汽车尾气排放情况，计算得到污染物的含量情况，为进一步治理二氧化硫污染提供帮助。

3.3 颗粒状污染物监测技术

大气中的固体颗粒物成因非常复杂。开展监测需要专门仪器设备的辅助，更精确地掌握污染物的浓度含量、成分、污染源头等各类数据指标，可以为后续制定大气污染防治工作提供精确的数据参考，简化大气污染防治治理工作。

3.4 遥感监测技术

大气中的固体颗粒物成因非常复杂。大气污染治理中，大气污染物的含量、成分监测也是关键的，通过大气的遥感监控技术可以准确了解污染物的成分和含量，进而采取相应的应对措施。在污染问题不断严重的今天，为了提高环境治理效率和环境监测精准度，专业部门和人员会在不同区域环境开展全方位监测，在监测过程中选用温室气体、辐射、臭氧总量等指标，一方面可以更好地预测污染物的变化规律、污染情况和持续时间，另一方面可以快速、准确地把握大气污染的全貌，掌握环境污染的数据信息，并在此基础上提出针对性的治理措施，为我国的环境污染研究奠定理论基础[5]。比如，杭州市生态环境局率先开展企业“环保码”试点工作，企业“环保码”可以实时采集和更新在线监控、电力监控、应急管理、日常检查等数据，并结合排污许可证、环评审批、二污普、环境信用评价等业务系统，按照赋码规则给企业赋予“红黄绿”三种颜色。通过数字化的运用，为该市健全了环境污染问题发现机制。遥感监测技术可以科学精准地发现环境污染问题，有助于智能环境监管与服务体系的建设。

4    强化大气污染治理的对策

4.1 加强污染物来源的控制力

污染物来源涉及空气、水体、土壤等多项生态内容，采取环境监测对区域环境进行监测和数据分析，是大气污染治理中最有效的方式。虽然工业化加快发展带来严重的大气污染，大气污染治理面临很多挑战，但是我国通过环境监测手段找到了污染物的根源，能更好地掌握区域环境污染物的污染程度、污染范围等，可以更好地制定出环境保护方案。比如，私家车数量的不断增多加剧了大气污染，我们可以在区域内通过限号等手段，实时掌握该区域通过车辆的尾气排放情况，定位目标车辆，这在一定程度上减少汽车尾气对环境的污染。

4.2 建立健全大气污染环境数据监控平台

大数据可以将监测的环境数据进行分类和收集，及时预测区域环境的变化，并做好应对策略。建立大数据监控平台一方面可以识别大气中的污染物，分析污染程度等基础数据，之后传递到后台监控系统，帮助相关人员根据信息分析和掌握大气状况，找到科学有效的治理方法；另一方面，可以大大提升环境数据的准确性，便于对环境质量作出合理的评价。

相关部门可以通过环境监测准确把握开展项目的污染程度、潜在的污染问题，并对数据实时进行分析，保障决策的科学性。目前可以利用物联网、大数据分析等先进技术手段打造覆盖全区域智能化大气污染防治，构建智能化大气污染防治治理体系，并建设区域化精细管理运转机制，在区域内实施精细化管理，构建综合指挥平台监测，纳入网格管理体系，采用科学合理的监测技术监测空气质量，对监测数据加以分析、存储，做好数据分析统计，以便相关部门做出科学合理的大气污染防治和治理决策。同时，也可以借力第三方机构进行巡查，对环境保护进行全程监督，形成大气污染防治闭环管理，打造大气污染预防、治理、监测、督查一体的大气监测平台，实现区域覆盖、社会各界共同参与的机制。

4.3 严格控制污染物排放

大气污染首要关键是要控制污染物的源头和排放。相关部门可以通过环境监测技术手段，对空气质量和污染物进行实时在线监测。此外，还要在排污单位内安装和设置监测系统装置，设立排放浓度标准，对污染物排放实行浓度控制，对于超过标准的排放企业要加以惩罚，迫使企业将污染物处理达标后进行排放。另外，国家要加强污染物总量控制。总量控制是目前最科学的一种控制污染政策，在一定区域内，对所有的污染者排放的污染物總量有一个限制，必须是在环境自净能力允许的范围内[7]。各个区域的排污者可以将污染指标进行转让，如果排污者的排放量超过国家规定的排放标准，那么他就可以把自己多余的排污指标转让给其他排污者，如此可以促使其他排污者把排污量控制在合理的范围内，增强大气环境保护自觉性，还可刺激排污者不断创新和开发先进减低污染物排放的技术手段，将环境质量维持在一个可以容许的范围内。通过现代科技手段，可以实现环境管理系统联网，对涉及的排污单位纳入统一监管。比如微软的Urban Air系统可以利用大数据分析监测技术实现对空气质量的监测，并可监测空气中的污染物和颗粒大小、能见度等，该系统被环境保护相关部门纳入环境监测技术中应用，目前在我国京津冀、长三角、珠三角、成渝城市群等上百座城市用来进行未来48 h的空气质量预测。而且实现气象数据、交通流量数据、厂矿数据、城市路网结构等不同领域的数据互相叠加，相互补强，从而预测空气质量状况[8]。

5    结语

综上所述，环境监测技术可以提供区域大气环境污染物的时空变化规律。因此，相关部门要加强对环境监测技术的科学合理的应用，掌握大气污染物的时空变化的准确数据，不断加强对大气污染物的监测，并根据大气环境污染物的时空变化规律，不断优化大气污染物排放标准，使大气环境污染物治理得到有效控制。与此同时，大气污染治理也需要社会各方力量的配合，使之形成互相联动的整体，从而全面提高大气污染治理的效果。

参考文献

[1] 林鹏.大气污染治理问题中的环境监测技术及应用[J].化工设计通讯，2022，48（9）：170-172.

[2] 李鸣.环境空气自动监测技术在大气污染治理中的应用[J].黑龙江环境通报，2022，35（1）：81-82，85.

[3] 付洪沙.环境监测治理技术在大气污染治理中的应用策略[J].皮革制作与环保科技，2021，2（16）：90-91.

[4] 王锐.大气污染治理问题中的环境监测技术及应用[J].皮革制作与环保科技，2021，2（8）：120-121.

[5] 马也.大气污染中环境监测治理技术的应用[J].资源节约与环保，2021（3）：68-69.

[6] 田冰.大气污染中环境监测治理技术的应用[J].资源节约与环保，2020（7）：163.

[7] 张世乾.环境监测治理技术在大气污染中的应用[J].资源节约与环保，2021（7）：71-72.

[8] 钱雪.环境监测治理技术在大气污染中的有效运用[J].皮革制作与环保科技，2021，2（13）：99-100.