環境污染與環境安全在線監測技術分析

呂欣 王蕊

摘要：環境污染監測與環境安全監測是當前環保部門非常重要的工作內容之一，面對復雜多樣，污染問題日益增加的環境問題，使用先進的在線監測技術來完成環境污染與安全監測是環保部門的主要手段。本文介紹了環境在線監測技術在大氣監控中的應用，其中包括DOAS技術、FTIR技術、激光雷達監測技術以及排放通量等四種在線監測技術，并暢談了環境污染在線監測技術未來的發展趨勢。

關鍵詞：環境保護;環境污染;在線監測技術

Abstract：Environmental pollution monitoring and environmental safety monitoring are one of the very important tasks of environmental protection departments.Facing complex and diverse environmental problems with increasing pollution problems， it is the environmental protection department to use advanced online monitoring technology to complete environmental pollution and safety monitoring.This article introduces the application of on-line environmental monitoring technology in atmospheric monitoring， including DOAS technology， FTIR technology， lidar monitoring technology， and emission fluxes. It also discusses the future development trend of on-line environmental pollution monitoring technology.

Key words：Environmental protection;Environmental pollution;Online monitoring technology

我國在近幾年也開始逐漸重視起環境污染和在線監測，大力發展科技，研究環境污染在線監測技術。當前，環境污染與在線監測技術的主流是以光學探測和光譜數據為應用重點，具有靈敏度高、分辨率高等特點，為我國環境監測工作提供了有效的幫助。

1 環境污染在線監測技術在大氣監控中的應用

1.1 DOAS技術

DOAS技術是差分光學吸收光譜技術的簡稱，主要應用在大氣環境成分探測工作中[1]。當前我國對于DOAS技術的研究和利用主要包括四種，分別為主動DOAS技術、地基被動技術、機載以及星載DOAS技術。其中主動DOAS技術主要應用于大氣污染物探測，例如二氧化硫、二氧化氮等污染物質，并且具有探測速度快，探測精準的效果。另外，使用主動DOAS技術還可以探測大氣中H2S等有毒有害氣體。而被動地基DOAS技術可以對大氣痕量氣體和氣溶膠垂直分布進行有效探測。地基被動技術將太陽光視為散射光源，并且對大氣內的散射陽光進行光譜分析，而大氣內的光譜內就包含了氣溶膠等分布含量，以此來獲取大氣環境信息。地基被動DOAS技術增加了離軸探測方向，從而也可以對流層痕量氣體的垂直柱濃度進行探測，與衛星星載DOAS技術相比，地基被動技術時間和空間的分辨率都比較高，具有一定的優勢。當前，我國DOAS技術對大氣中二氧化硫氮的探測靈敏度已經達到了0.1ppb，可以說非常精準，對于大氣污染的研究也非常重要。

1.2 FTIR技術

FTIR技術又叫傅里葉變換光外光譜技術是利用傅里葉變化來探測分析大氣光譜信息。在大氣環境中，很大一部分的痕量氣體或者微量氣體都是紅外活性氣體，這些紅外活性氣體可以對紅外特征光譜進行發射和吸收，而條件是要在2～3μm的紅外波段范圍內，科學上將這一波段稱作分子指紋區。FTIR技術是現在大氣環境監測中應用比較廣泛的技術，它具有掃描時間短，掃描質量高的特點。另外，FTIR技術進行環境監測同時也具有非常高的靈敏度，光譜分辨能力也非常強，對于大氣環境監測的準確性有十分重要的影響。當前，FTIR技術主要應用于污染源排放氣體的監測工作。FTIR技術也是具有多種應用方式的觀測技術，分別為長光程開光路，反射池FTIR測量以及地基太陽光譜測量等內容。

1.3 激光雷達探測技術

激光雷達探測技術也是當前環境在線監測技術中的一種，激光雷達探測技術是主動遙感式探測技術，采用激光技術對大氣環境進行監測，包括大氣環境的光學特征、物理特性以及各項氣象數據等。激光雷達探測技術在氣象以及環境保護領域當中的應用也相當廣泛。例如，全球性氣候預測可以使用到激光雷達探測技術，也可以用于研究氣溶膠氣候效應等環境現象。激光雷達探測技術大體可以分為激光光源、發射和接受光學、信號檢測以及信號采集等部分。激光雷達探測技術在最近幾年也在不斷地發展，最初只可在夜間進行探測，而到現在可以做到白天和夜間均可探測。與DOAS技術大致相同，激光雷達探測技術的搭載平臺，也可以分為車載、星載以及地基等方法，對環境污染監測研究起到重要的作用。

1.4 排放通量測量技術

排放通量測量技術是針對與污染源進行監測的技術[2]。近年來，隨著我國工業的發展，工廠的規模也逐漸擴大，很多大城市都形成了自己獨立工業園區以及化工園區，尤其是化工園區是當前環境污染最為嚴重的源頭之一，包括大氣、水體等方面的污染。而排放通量技術就可以針對化工園區，工業園區等城市污染源進行環境污染監測，獲取污染源周圍的污染物柱濃度等信息，分析污染源對周圍環境的污染程度。當前，排放通量技術大部分使用車載在線監測儀器對城市內面污染源或者區域污染源進行監測，包括污染源內二氧化氮、二氧化硫等污染物質的實時監測，技術報告污染源位置等污染信息，方便環保部門對污染源工廠或者化工園區進行管理。

2 環境在線監測技術在未來的發展趨勢

2.1 有機監測和無機監測互相融合

環境在線監測技術對于我國的環境保護工作而言至關重要，直接影響到我國環境保護工作的發展。所以，我國未來的在線監測技術一定要發展成為符合我國地理環境情況的先進技術，而面對日趨嚴重的環境問題我國的環境在線監測技術也將朝向有機與無機監測結合的方式。在當前，我國的環境污染源主要是大型密集產業園區，而對于這類產業園區的環境在線監測一般都是使用有機監測方式，相對缺少無機監測方式。所以，未來我國環境監測科研團隊要致力于研究無機監測方法，針對環境中的無機因素進行有效的監測，從而提升環境監測質量。為此，我國相對發達國家還有很長的差距，我們一定要致力于科研團隊建設，努力攻克監測難關。

2.2 環境在線監測技術朝向信息化方向發展

對于我國這樣國土面積廣大，氣候類型多樣，且工業化進程較快的國家，環境監測本身就具有相當大的難度。一方面，復雜多樣的自然地理條件給環境監測工作帶來麻煩，另一方面，我國的環境污染問題也復雜多樣。隨著信息技術的發展，越來越多的信息技術正在融合到環境在線監測技術當中，例如現在環境監測技術中經常使用到的遙感技術、衛星定位技術等。信息化技術的投入使用，很大程度上提高了環境在線監測技術的準確性以及實時性。當前，信息技術還在不斷進步，我國的信息技術行業發展也在努力追趕發達國家，甚至某些技術領域已經超過發達國家。所以，世界和我國的環境在線監測技術無疑會朝向信息化方向發展。比如，我國環境監測網絡數據庫的逐漸建立，讓環境科研人員研究污染問題更加方便。環境監測數據也可以逐漸實現公開化，讓更多的人了解我國當前的環境情況，讓人們意識到環保的重要性，從而提升我國的環境保護工作。

2.3 環境在線監測技術將逐漸朝向多元化方向發展

隨著科學技術的不斷發展，各項高新技術正在不斷地融合，形成新的技術領域，各種各樣的高新技術也勢必會被環境在線監測技術應用。環境在線監測技術朝向多元化方向發展是世界科技進步的趨勢。在未來，環境污染與安全保護問題依然會是社會發展的主題，所以我國應該盡早做出準備，致力于研究科學技術在環境在線監測技術中的的應用。

3 結束語

環境保護是當前時代的主題，環境安全保護工作是當前世界各國的工作重點。以DOAS技術、FTIR 技術、激光雷達技術、排放通量技術為基礎的環境污染在線監測技術，能夠及時、高效地監測區域內的環境質量情況，從而有利于相關部門進行快速的處理，對于環境安全和保護工作而言十分重要，希望本文能夠對環境保護有所幫助。

參考文獻

[1]劉文清，陳臻懿，劉建國，等.環境污染與環境安全在線監測技術進展[J].大氣與環境光學學報，2015，10（02）：82-92.

[2]包路平，提高蘭.環境在線監測技術現狀與未來發展趨勢探討[J].環境與發展，2017（6）：155.

[3]王媛.探究環境在線監測技術發展趨勢[J].區域治理，2018（26）：101.

[4]趙鑫，溫冬花.環境監測中在線監測技術及發展趨勢[J].商品與質量，2017（50）：80.

收稿日期：2020-05-21

作者簡介：呂欣（1987-），女，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向為環境檢測及方法研究。