环境监测及其在大气污染治理中应用研究

北京市门头沟区生态环境局 张斯琪

燃料在人类社会生产中有着不可或缺的地位。自工业革命以来,石油、煤炭等化石能源有效促进了人类生产和社会经济的快速发展。自交通工具产生后,人类的活动范围随之扩大,出行变得更加快捷方便,同时也增加了化石能源的消耗。化石燃料的燃烧会产生碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物等大气污染物，不但会造成环境污染,还危害着人类的身心健康。而环境监测已成为环境治理的重要手段,加强环境监测在大气污染防治工作中的合理运用具有重要的意义。

一、环境监测与大气污染的相关概念

（一）大气污染

大气污染是指人类活动和自然活动释放到大气中的污染物浓度足以破坏生态条件和人类正常生存发展，危及人和物的现象。原因包括火山爆发、森林灾害和岩石风化等自然因素以及工业废气、燃料、汽车废气和核爆炸等认为因素。近年来，污染的大部分原因仍然是由人类生产活动造成的。根据其状态，空气污染物可分为两类：一类是气溶胶污染物，另一类是气体污染物。根据形成过程的分类，可分为一次污染物和二次污染物。主要污染物是直接来自污染源的污染物。次要污染物是主要污染物的化学反应或光化学反应产生的新污染物。它们与主要污染物的物理和化学性质完全不同，并且比主要污染物具有更大的毒性。

（二）环境监测

环境监测是环境监测机构对环境质量的监测。确定污染程度并反映环境质量指标。这是科学环境管理和监督环境立法实施的基础，也是环境保护的基础性工作。环境监测包括化学监测、物理监测、生物监测和环境监测。提供大气环境质量现状和发展数据，评价大气环境质量和存在问题，实施有效的大气污染控制措施。环境监测也是控制空气污染的必要手段，环境监测使空气污染的防治更加科学有效。

二、大气污染现状与危害

（一）大气污染的现状

目前,生活水平迅速提升,人们在短途出行时常用的交通工具就是汽车。据调查显示,持有车辆人数也在逐渐增加,这使得汽车尾气排放量也明显增加,进而使得空气质量受到严重污染,汽车尾气的成分比较复杂,如：硫氧化合物、二氧化碳、一氧化碳、烟尘等,尾气中的污染物在大气环境中发生反应形成二次污染物,同时温室气体会加重温室效应,导致极端恶劣天气频发，加重了生态环境破坏。目前,由于工业生产水平不断提升,大气污染这一社会问题也日趋严重，生产企业把生产后的有害物质随意排放在大气中,导致周边生态环境遭到破坏,并扩大了区域范围,严重威胁着人们的身体健康。近些年来,呼吸道疾病发生率日益增加,并且趋于年轻化,究其原因,与大气污染是分不开的。

（二）空气污染

不同的污染物对环境和人类社会有不同的影响。空气污染主要分为以下几类：空气污染减少通常发生在以煤炭和石油为主的地区，主要污染物是二氧化硫、一氧化碳和颗粒物。氧化污染：汽车尾气和光化学污染；石油污染：排放物主要来自汽车、石油和石化行业，包括二氧化氮、烯烃、烷烃和酒精。一氧化碳是一种异常的空气污染物，主要是二氧化硫和三氧化硫。二氧化硫是一种无色气体，毒性很小，实验发现：动物持续接触30ppm的二氧化硫没有明显的生理反应。但大气中的SO2，尤其是污染大气中的SO2，很容易被SO3氧化，水分子结合形成硫酸分子，而硫酸气溶胶是由原子核的均相或非均相形成成化学反应形成的。硫酸和硫酸盐形成硫酸烟雾和酸雨，对人体呼吸道造成严重损害，可通过种植绿色植物，改善生态系统和水资源等方式改善。氮氧化物可在阳光下引起光化学反应，还可通过臭氧、醛、酮和过氧化氢、乙酰亚胺等高酸性物质产生二次污染物，从而严重刺激人类眼睛和其他黏膜。灰尘是一种常见的室内空气污染物，对正常呼吸和肺部健康有不好的影响。大气中漂浮的大部分灰尘会阻挡阳光，影响正常的阳光照射和生产环境。

三、环境监测在大气污染防治中的意义

环境监测技术在大气环境管理中发挥着不可替代的作用，提供了广泛的环境状况信息和可靠的环境问题分析数据库。由于环境污染的时空变异性，只有通过长期监测才能获得广泛的数据，发现变化并预测其趋势。数据越多，预测就越准确。环境监测方法影响着环境治理的有效性，采用科学的空气污染监测系统可以更有效地分析空气污染物的分布情况，进而解决问题。任何监测系统的错误都会影响环境质量。为了确保监测结果的准确性、可比性、代表性和完整性，必须建立和控制成本控制体系。监理人需处理之前获得的环境监测数据和信息，查明污染源，分析污染原因，及时发出环境污染警报，为环境监测提供执法依据，支持依法进行科学监督，确保控制大气污染的有效性。

四、环境监测在大气污染治理中的应用现状

(1)二氧化硫的长期监测。SO2被认为是大气中最重要的腐蚀性气体，可以加速大部分金属的腐蚀过程。中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国。二氧化硫污染非常严重。在一些地区，由于大气中的SO2含量超过环境容量的60%，所以有必要监测SO2，建立准确而灵敏的测量方法。监测方法主要有溶液吸收法、无源取样法、在线监测法。传统的SO2收集方法是动态溶液吸收法。吸收溶液包括分光光度法、电化学法、色度法、化学发光法和毛细管电泳法。每个分析方法都有自己的优点。在电厂、石化等高污染行业，必须熟悉其工作过程中环境的腐蚀和变形情况，及时发现问题，采取必要的防腐措施。因此，设置SO2等在线监视管理系统，实时监视装置环境中SO2的变化，有效监视正常状况下的装置的腐蚀速度。

(2)氮氧化物的监测。氮氧化物主要排放源之一来自家用机动车尾气的排放。按照目前经济发展状况，车辆的总量以年均10%的速率递增,车辆废气很快变成很多城市大气环境的重点污染源。汽车尾气实时监察平台是根据环境保护领域车辆排放污染物监管工作的现实需要而研制开发的。信息系统将综合运用无线射频通信技术、图像识别技术、数字加密技术、视觉监管、计算机技术和互联网信息技术等国际国内领先的技术手段。以北京市为例,在城区内的全部道路中,均安装了车辆尾气污染自动监测系统,可以对通过道路中的全部汽车尾气进行即时监测,并自动识别出现超标污染情况的车辆,由生态环保部门、城市交管部门通过联合监制,也能够对尾气超标排放的机动车依法处理，从而进行全面监管。减少机动车排放污染，改善大气环境质量。

（3）对挥发性有机物质的检测。大气环境中的挥发性有机化合物也属于其他污染物质,不但会对人体健康和自然环境产生直接危害,而且还会通过与大气光化学反应形成二次污染物质,如臭氧、过氧乙酰硝酸盐和有机气溶胶等污染物质。在检测流程中，大多采用质子质谱法和气相色谱法，但因为挥发性有机物质的高活性特点，仪器分析和样本收集都相当麻烦，质子转移反应质谱法中，无需取样预处理,对含有目标物质的待测试气体（比如室外空气）直接进入质子转移反应质谱仪进行分析,不用烦琐又费时的样品预处理。不但能够进行快捷、精确的检测,还能够做出相应的数据分析。挥发性有机物在线检测装置主要进行空气质量的检测,能够为地方环保部门提供监控地区空气质量状况,及监控企业污染物的排放量；同时，也能够为环境污染纠纷调查提供证据等。

五、环境监测技术大气污染治理中的发展运用

(1)转变经营生产方式。我国仍然处在一个发展中的初级阶段，企业在生产中会消耗大量的能源,同时排出大量工业废气、废水，其中,工业废水已经逐渐变成了国内大气污染的重点污染因子。如果要想从根本上治理污染,就要改善其经济生产的方式，以可持续发展为目标，以环境监测为污染防治管理的技术手段。而集约经济管理模式的推行，为中国大气污染防治工作提供了良好基础，而集约经营管理的模式重点则是通过节约能源,从而降低污染物排放量,从源头上控制了大气污染。

(2)采用互联网与云端运算。今天的互联网和云计算都可以协助环保监测存储即时共享数据信息,更精确地体现了环保监测的整体质量。大数据处理技术能分析与环境监测相关的所有数据,从而有助于环境监测工作人员进一步开展工作。同时使用大数据处理与云计算技术还有助于迅速解析大气环境质量,从而降低人为误差，同时在进行相应工作的时候，大数据处理和云计算技术也给从事环境监测的工作人员带来了更高的效率和安全性。

(3)不断地提升完善环境监测技术。随着科技的进展,新技术手段也层出不穷。在环境监测领域,我们要积极研究发展并引入新的科学技术，使监测技术结果准确性更高，以提高对生态环境污染的监管能力。其中云信息技术就在环境监测体系构建中具有重要的辅助意义。通过云计算系统，可以及时展示出环境监测成果；数据信息系统可以预测到未来一定时间内自然大气环境条件，从而有助于进行城市环境规划，并设置合理的管控措施。中国现在已进入了信息化网络时代，通过云计算系统可以使环保检测成果在各个部门之间实现信息云同步，继而可以使环境监测工作更加方便,并能有效地整合相应的数据，策划出环保资源合理可行的管理计划，持续推进实现从污染源头到生态环境的监测数据互联互通。

(4)加大了对排污企业的监管力度。环保部门不断强化对主要生产制造业污染物排放的监督管理,严格管控印刷、汽修、等生产企业废气废水排放与处理,对超标排放的单位、企业，依据法律法规进行处罚并限期整改。同时，由于大量农户燃烧废弃秸秆造成了大气环境严重污染，近些年以来,随着大气污染治理效果显著提升以及绿色燃料的逐步蓬勃发展和应用,大部分地区已经禁止燃烧作物废料，但是对于交通较不发达的偏远地区,农作物燃烧的现象偶尔发生,所以这也是需要加强日常监管的重点。主要农业生产的废物中有复杂危害的化学物质,严重污染了大气环境。环保部门需要加强农业投入品和农业废弃物管理，实施绿色防控。积极推进农村垃圾治理工作，通过定时定点上门收集、定点投放、分类驿站等多种方式，实现农村地区保留村庄形态的村“垃圾不落地”全覆盖。指导相关镇开展厨余垃圾与农林废弃物协同资源化利用。建立生态环境问题“发现-处置-反馈”的响应机制，加强巡查，及时发现和报告生态环境违法行为。

(5)加强政企民合作。大气污染防治形势日益严峻，环境污染问题已引起世界各国政府和民众的重视，大气污染治理不仅是国家和政府部门的重点工作,也是人民群众最关心的问题。所以要加强政府、企业、民众三方合作。在环境监测与政府职能部门合作方面，需提供执法依据，为环境管理提供数据支撑；在环境监测与企业合作方面，需督促企业做好自主监测，助力企业增强环境保护主体责任意识；在环境监测与民众合作后面，定期向社会公开监测结果，接受社会广泛监督，构建全民共治的大环保格局。促进大气污染治理成效的同时推动产业绿色可持续发展。

（6）有害气体的监测。氮氧化物和二氧化硫是中国全球排放量最高的污染物，是导致频繁空气污染和酸雨的主要问题。工业废气、汽车尾气和含硫物质的燃烧不仅是空气中氮氧化物和二氧化硫的重要来源，也是造成日益严重的空气污染问题的重要因素之一。大气中的氮氧化物吸入人体后会对人体肺功能造成严重损害，二氧化硫遇水形成的酸雨将严重损害植物的正常生长和建筑物的稳定性。因此，有关部门应根据大气中氮氧化物和二氧化硫的不同化学反应，采用科学合理的方法和仪器设备进行全面监测，从而有效控制和减少氮氧化物和二氧化硫的危害，提高大气环境污染治理效果。

（7）宣传环保知识。在治理工作中，环境监测治理部门要注意相关知识的宣传，提高人们对污染治理的重视程度，发挥公众的监督作用，积极举报一些违法行为。帮助人们树立绿色生态环保理念，重视绿色出行和绿色消费，有效控制空气污染。例如，我们应该引导公众认识到绿色出行的重要性，并解释汽车尾气的危害。同时，社会组织也应定期举办相关活动，呼吁公众进行绿色消费和绿色出行。借助新媒体，实时发布各种环境监测数据，实现环境监测的透明度，方便公众了解大气污染情况，提高公众对污染的关注度，参与大气环境污染治理。

（8）合理开发新能源技术。中国的环境保护工作刻不容缓，过去，由于人们保护意识淡薄，企业在生产时往往只注重经济利益，忽视环境保护。许多大型企业，如煤炭和石油，是空气污染的罪魁祸首。环境监测和保护人员应科学使用合理的环保方法，不断探索新能源技术，增强绿化意识，在一定程度上缓解空气污染。此外，有关部门的工作人员应参加更多培训，了解世界上最先进的环保理念，调整和优化原有的环境监测系统，建立自动监测网络系统，将相关先进技术应用到实际环保工作中，确保天然气和环境保护没有盲点，获取更权威的数据。对超过要求的企业，要责令及时整改，不定期抽查，确保整改到位。

六、结语

随着中国经济的快速发展，工业生产和人类生活带来的污染日趋严重，近年来，大气环境迅速恶化，空气是人类赖以生存的重要条件，为了改善和保持大气环境质量，各地区生态环境主管部门需要在日常工作中加强大气污染物监测力度，通过环境监测结果了解大气污染现状，并以此为参考，采取有效的大气污染防治措施，最大限度地消除大气污染的威胁，保持良好的空气质量，为人们提供健康宜居的生态环境。