大氣污染原因和環(huán)境監(jiān)測治理技術(shù)研究

朱津玉 張凱達(dá)

（河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 河北石家莊 050018）

引言

近年來，雖然我國大氣環(huán)境在“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的戰(zhàn)略支持下已有了明顯改善，但從整體來看，大氣污染仍然是嚴(yán)重威脅廣大人民群眾健康安全的重要污染問題。在此背景下，我們有必要對大氣污染的原因以及相關(guān)環(huán)境檢測治理技術(shù)展開探究討論。當(dāng)大氣環(huán)境中污染成分的占比超過其健康標(biāo)準(zhǔn)時，就意味著大氣污染現(xiàn)象的形成。放眼我國乃至全球的自然環(huán)境實(shí)際情況來看，大氣污染均表現(xiàn)出了明顯的成分復(fù)雜化、源頭多樣化、危害深度化特點(diǎn)。

1 我國大氣污染監(jiān)測治理的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國社會在經(jīng)濟(jì)、工業(yè)、科技、農(nóng)業(yè)、民生、城鎮(zhèn)化等多個領(lǐng)域均取得了傲人成績與長足發(fā)展，但與此同時，大氣污染問題也日益嚴(yán)峻，影響著廣大居民的身體健康與生存質(zhì)量。在此背景下，我國開展了名為“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的長效化戰(zhàn)略建設(shè)，將大氣污染問題的監(jiān)測與治理確立為國家未來發(fā)展的主要著力點(diǎn)。從2017 年戰(zhàn)略推行至今，我國境內(nèi)的大氣污染情況已得到明顯改善，上海、北京、南京、杭州等地大氣環(huán)境的PM2.5 濃度降幅均在25%以上，治理效果十分可觀。但辯證地看，受我國改革開放時期粗放化社會建設(shè)的影響，由于大氣環(huán)境的“基礎(chǔ)”相對薄弱，所以大氣污染仍是當(dāng)前亟待治理的緊迫性社會問題之一[1]。

2 大氣污染的主要形成原因

大氣污染是一個比較龐大的污染體系，其由飄塵污染、降塵污染、PM2.5 污染、硫氧化合物污染、氮氧化合物污染、氫氧化合物污染等多個部分構(gòu)成。追溯來看，這些污染現(xiàn)象的形成主要與如下因素有關(guān)。

2.1 工業(yè)領(lǐng)域的污染因素

工業(yè)對人類社會運(yùn)行發(fā)展具有重要的支撐作用，其同時也是引發(fā)大氣污染的主要元兇之一。例如，在煤礦工業(yè)領(lǐng)域下，相關(guān)企業(yè)在開采、轉(zhuǎn)運(yùn)礦產(chǎn)資源的過程當(dāng)中，不僅會使大量的粉塵顆粒飛揚(yáng)飄散于大氣環(huán)境，還會使藏于地下的一氧化碳、二氧化硫等氣體外泄到空氣當(dāng)中，繼而形成相應(yīng)的大氣污染問題，對人和動植物的健康安全產(chǎn)生負(fù)面影響。同時，基于氣體的廣域流動性，這種影響還會隨時間推移而不斷外擴(kuò)，最終形成大規(guī)模、持續(xù)性的污染濃度積累。再如，在供電、供暖等工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，若火電廠、熱電廠等企業(yè)并未做好燃料燃燒后濃煙、廢氣的脫硫、凈化等有效處理，直接將其排放到大氣環(huán)境當(dāng)中，也會對當(dāng)?shù)氐目諝馇鍧嵍取㈧F霾程度產(chǎn)生影響，削弱居民群眾的生活質(zhì)量與健康安全。

圖1 工業(yè)廢氣

2.2 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的污染因素

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，一些農(nóng)民為了促進(jìn)作物的健康生長，或?yàn)榱颂岣咦魑锏牟∠x害抵抗能力，會以水為介質(zhì)，進(jìn)行殺蟲劑、除菌劑、除草劑等化學(xué)農(nóng)藥的大量噴灑。在此過程中，很多有毒有害的化藥成分便會隨液滴進(jìn)入到大氣環(huán)境當(dāng)中，進(jìn)而引發(fā)相應(yīng)的大氣污染現(xiàn)象。除此之外，在農(nóng)民開展秸稈燃燒、農(nóng)肥堆漚等農(nóng)業(yè)活動時，也會有大量的有害物質(zhì)產(chǎn)生并進(jìn)入空氣中，進(jìn)一步加劇農(nóng)村地區(qū)大氣環(huán)境的污染程度。

2.3 交通領(lǐng)域的污染因素

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平、國民收入水平的不斷提升，我國居民的汽車保有量與日俱增，使得汽車尾氣的污染問題越來越嚴(yán)峻。據(jù)2020 年的相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在我國北京的PM2.5 污染中，機(jī)動車排放的占比已高達(dá)31%以上，一躍成為大氣污染的首要污染源。放眼我國，全境汽車總量已超過2.6 億輛，由此形成的尾氣污染勢必是持續(xù)且巨量的。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合社會經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)研究來看，汽車尾氣的污染物成分可多達(dá)百余種甚至數(shù)百種，且對人類的健康侵襲具有多樣性特點(diǎn)。例如，一氧化碳、鉛塵、氮?dú)浠衔锞赏ㄟ^汽車尾氣排出。其中，當(dāng)人吸入過量的一氧化碳后，其中樞神經(jīng)系統(tǒng)會嚴(yán)重受損。當(dāng)大量鉛塵隨呼吸道進(jìn)入人體，其心臟、肺臟、肝臟等器官都可能發(fā)生鉛中毒癥狀，甚至引起功能衰竭，危及人的生命。而氮?dú)浠衔镏饕饔糜谌说暮粑到y(tǒng)，輕則引發(fā)咽喉炎、肺炎等病癥，重則導(dǎo)致人體出現(xiàn)反射性呼吸停止，形成極大的致死風(fēng)險[2]。

2.4 自然領(lǐng)域的污染因素

除了人類社會的生產(chǎn)活動以外，自然界本身的運(yùn)行也會加劇大氣污染。例如，在雷擊、高溫等導(dǎo)致的森林火災(zāi)中，大量樹木燃燒產(chǎn)生的濃煙進(jìn)入到空氣中，勢必會提高大氣環(huán)境的粉塵顆粒濃度。再如，在火山巖漿的作用下，地層中的礦物會反應(yīng)分解出二氧化硫、硫化氫等多種有毒有害成分，并最終雖火山噴發(fā)噴薄而出，進(jìn)入到大氣環(huán)境當(dāng)中。

3 大氣污染的環(huán)境監(jiān)測治理技術(shù)

3.1 大氣污染的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)

現(xiàn)階段，業(yè)內(nèi)常用的大氣污染環(huán)境監(jiān)測技術(shù)有多種類型。例如，對于固體顆粒污染物，相關(guān)人員可采取濾膜技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測。在工作中，可將40mmφ 的濾膜采樣紙作為污染物采集工具，對PM10、PM2.5 等污染物進(jìn)行濃度測定。結(jié)合相關(guān)研究結(jié)果來看，通過濾膜技術(shù)開展大氣污染監(jiān)測工作，監(jiān)測精度可接近98%，并具備良好的可靠性與穩(wěn)定性；再如，對于汽車尾氣中的氮氧化物，相關(guān)人員可依托傳感器技術(shù)，部署出汽車尾氣監(jiān)測系統(tǒng)。在實(shí)踐投用中，該系統(tǒng)可對工作環(huán)境內(nèi)汽車的尾氣排放量、尾氣污染成分進(jìn)行精細(xì)化感知，并基于特定程序，運(yùn)算得出汽車在怠速工況中的煙度指數(shù)、污染指數(shù)[3]。

3.2 大氣污染的環(huán)境治理技術(shù)

現(xiàn)階段，我國主要采取“源頭治理”與“末端治理”相結(jié)合的大氣污染治理模式。一方面，我國從政策戰(zhàn)略的角度出發(fā)，對廣大社會企業(yè)、人民群眾提出了節(jié)能減排、低碳出行等指導(dǎo)要求與言論號召，積極鼓勵人們多選擇步行、乘坐公共交通工具等交通出行方式，以此從源頭上弱化汽車尾氣的排放污染問題。在此基礎(chǔ)上，我國還著力推動新能源技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)、綠色印染技術(shù)等的研發(fā)應(yīng)用，以促進(jìn)火電工業(yè)、紡織工業(yè)、煤炭工業(yè)等各個社會領(lǐng)域的低污染、低能耗發(fā)展，為“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的長效打響夯實(shí)基礎(chǔ)。另一方面，我國政府及社會公眾也采取了多種末端性的大氣污染治理技術(shù)手段。例如，在退耕還林、植樹造林、城市綠化等建設(shè)項(xiàng)目的蓬勃開展下，綠色植被可充分發(fā)揮出吸附有害物質(zhì)、凈化空氣環(huán)境的作用，實(shí)現(xiàn)已有大氣污染的充分降低。再如，靜電除塵、脫硫降塵等技術(shù)工藝也越來越多地應(yīng)用到火電廠、熱電廠等企業(yè)當(dāng)中，在工業(yè)廢氣的“先處理，后排放”中發(fā)揮出了重要作用。除此之外，“炭吸附”作為一類低成本、起效快的大氣污染末端治理技術(shù)，也被廣泛地應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域當(dāng)中。將足量的活性炭布置在工業(yè)廠區(qū)與排煙系統(tǒng)中，能實(shí)現(xiàn)廢氣、濃煙中多種污染物的捕捉與聚集，從而將金屬離子、有機(jī)化合物等物質(zhì)從混合氣體中分離出來，降低其在大氣環(huán)境中飄散、傳播的幾率，達(dá)到凈化有害煙氣、改善空氣質(zhì)量的目的。

3.3 大氣污染的環(huán)境治理成果跟蹤

大氣污染的治理過程，在不同的時間段需要落實(shí)的工作也不同，甚至必要時要調(diào)整使用的治理方法，要確保選用的工作方法自身不存在問題，則要通過治理成果的跟蹤工作，確定目前選用的方法能否支持治理要求，當(dāng)確定不能達(dá)到要求時，立即選用其他類型的技術(shù)。在環(huán)境的跟蹤中，可借助大數(shù)據(jù)直接從各個采樣站點(diǎn)內(nèi)取得該區(qū)域的大氣污染參數(shù)，比如在某個化工廠區(qū)周圍，布置了多臺大氣環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，檢測的參數(shù)包括空氣中硫氧化物、氮氧化物、PM10、PM2.5 等，在得到了檢測結(jié)果之后，直接使用通信系統(tǒng)把取得的檢測參數(shù)傳遞給信息檢測與識別中心，大數(shù)據(jù)技術(shù)同時和整個省、市、自治區(qū)內(nèi)的空氣探測裝置連接，滿足龐大數(shù)據(jù)的分析要求。在上傳了參數(shù)后，由云計(jì)算系統(tǒng)直接識別設(shè)備位置，如發(fā)現(xiàn)某參數(shù)超標(biāo)，如PM2.5 參數(shù)高于允許值20%，且發(fā)現(xiàn)企業(yè)已經(jīng)完全使用了目前使用的治理方法未能見效，則要使用其他方法。

3.4 大氣污染的環(huán)境治理技術(shù)調(diào)整

大氣污染的環(huán)境治理技術(shù)調(diào)整中，是否調(diào)整、能否調(diào)整、怎樣調(diào)整是需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容。在具體的檢查中，需要借助上文中提及的環(huán)境因素監(jiān)管制度，研究目前的取得信息。

比如某供暖企業(yè)以煤炭為能量源，在冬季時發(fā)現(xiàn)主要采用“末端治理”方法，將廢氣進(jìn)行處理后排放，發(fā)現(xiàn)固體顆粒物長期符合指標(biāo)，但是硫氧化物長期超標(biāo)，通過與企業(yè)的洽談發(fā)現(xiàn)針對廢氣的除硫裝置全天候運(yùn)行。此時給出的治理方法是轉(zhuǎn)變成“源頭治理”為主導(dǎo)的處理方法，強(qiáng)化燃煤檢查、燃煤預(yù)處理、鍋爐結(jié)構(gòu)優(yōu)化等工作。

結(jié)語

總而言之，大氣污染廣泛存在于人類社會的生產(chǎn)生活之中，長期制約著大氣環(huán)境的質(zhì)量發(fā)展。從大氣環(huán)境治理環(huán)境、治理方法和治理目的上來看，要調(diào)整“源頭治理”與“末端治理”兩種方法的投入資源，形成有側(cè)重點(diǎn)的治理方法選用機(jī)制，該過程必須詳盡分析目前采用的方法為何無法達(dá)到設(shè)定的管理指標(biāo)。由此，在監(jiān)測治理的實(shí)踐中，相關(guān)人員必須要堅(jiān)持統(tǒng)籌兼顧、多元入手的理念，對大氣污染的類型、來源進(jìn)行具體分析，并實(shí)施出源頭治理與末端治理形結(jié)合的有效手段，以達(dá)到最佳的大氣污染防控效果。