大氣污染溯源監測的思考探討

閆家鵬

（遼寧省撫順生態環境監測中心 遼寧撫順 113006）

引言

社會經濟的高速建設和發展，促使工業產業規模不斷擴大，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發展戰略以及生態文明建設，需要加強污染監測，以此為環保工作的開展提供科學依據和指導。但常規的大氣污染監測技術具有占地面積大、建設和運行費用高等劣勢，難以完善污染防治體系。因此相關機構結合新發展形勢，注重應用大氣污染溯源監測技術，可有效實現靶向治理，提高污染監測效果和質量，推動污染預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測，盡量緩解污染現狀。

1.1 危害人體健康

大氣污染物是影響環境質量的重要物質，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，均會引發相應的疾病，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，可發生急性中毒、甚至短時間死亡等情況。從環保角度來說，強化大氣污染物溯源監測有利于采取針對性防治措施，營造良好環境條件。

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，導致植物葉面出現乳白色或漂白色，持續幾天后會產生慢性損害。比如二氧化硫進入到植物細胞會轉化為亞硫酸鹽以及硫酸鹽，對細胞產生較大的破壞。例如菠菜、萵苣等葉狀蔬菜很容易受到大氣污染而出現生長受限、死亡等問題，致使蔬菜作物的產量和質量均大幅下降，影響經濟效益以及食用安全。在綠色環保理念不斷深入的時代背景下，應當重視大氣污染對植物的破壞影響，通過污染溯源監測明確污染點，采取有效環保手段維系生態平衡，實現自然與經濟的協調發展。

1.3 腐蝕損害器物及材料

隨著社會經濟的發展，環境保護不僅僅需要注重自然植物和資源的保護，還應提高對人為建設環境的保護，營造舒適、健康的生活條件。目前在室外環境中，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。而一旦發生大氣污染，則會對外露器物以及材料等產生玷污性損害、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物質，就會對材料造成直接損害。為實現自然與社會環保質量得到提升，必須要基于大氣污染溯源監測，明確污染原因，保護環境健康發展。

1.4 氣候惡化

氣候是影響環境的重要因素，而大氣污染對氣候的大規模影響具有長期性，對人類的生存發展會產生巨大影響。近年來溫室效應以及酸雨等，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核，當達到飽和狀態后就會發生凝結情況。高溫條件下則凝結成液態小水滴、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。在此基礎上，為有效保證自然生態的穩定發展，則需盡量避免大氣污染對氣候產生不利影響，充分維持環境系統平穩運行。

2 大氣污染溯源監測技術類型

2.1 3D激光雷達監測

3D 激光雷達作為溯源監測的重要技術，有利于獲取較為準確的污染數據和信息。該技術的監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，最后傳遞到相應的探測器中，經過專業系統處理后即可獲得大氣溶膠的信息[1]。在實際操作中，進行360°連續平面掃描，可實現對半徑約5km 的大氣區域進行氣溶膠探測，并借助三維GIS 系統對卷云、煙塵、沙塵等進行監測。這項技術在當前的環保工作中，主要用于城市空氣質量監測方面。比如對工業城市的顆粒污染物分布進行溯源監測，準確判斷城市揚塵及粒子屬性，從而采取適當的降塵措施、霧霾治理方案等，提高空氣質量。

2.2 單顆粒質譜在線源解析

在大氣污染溯源監測中，對單顆粒質譜在線解析技術的應用日益加強。其是在空氣動力學的基礎上，采用透鏡作為顆粒物結構，再通過雙光束測徑原理準確測量單顆粒氣溶膠粒徑和數量。并利用飛行時間質譜原理對監測到的顆粒物進行化學成分鑒定，同時能夠使用自適應共振神經網絡算法對顆粒物實施有效的分類。當顆粒物處于監測范圍內時，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變化，并通過分析其規律及趨勢，對某一時間段內的污染情況進行全面反映[2]。比如在北方供暖季節，受氣候及溫度等影響，鍋爐燃燒會產生大量的有害氣體，導致環境污染現象較為突出。為有效提高環保工作實效，可采用該技術進行溯源監測，詳細分析燃煤煙氣在不同時間段的變化情況，在掌握相應污染規律后，采取治理措施，如在鍋爐系統中加裝凈化處理設備、污染嚴重區域設置吸塵設備、改善供暖能源結構等，基于環保監測提高大氣治理水平。

2.3 高密度網格監測技術

大氣污染防治網絡化是目前階段我國環保工作的重點舉措，其一般是由監測、質量控制、數據處理分析等部分組成。其中監測單元的主要設備包括微型空氣監測站、顆粒物監測站、TVOC 監測站等。質控單元則有大氣環境模擬艙及其配套設備等。其實施溯源監測過程中，可根據區域內的污染源分布特點，利用空氣質量傳感器等對污染區域開展高密度網格監測和管理。并要有效結合地理信息等，對現場空氣質量監測站所傳輸的檢測數據進行可視化，生動展示空氣質量的實時變化情況，全面把握污染分布及演變趨勢。該技術在環保工作中的應用，可針對工業區進行重點監測，借助高密度網格明確污染源，有效開展溯源監測，為環保監察、行政執法提供依據，充分提高大氣環保質量。

2.4 車載顆粒物監測技術

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

2.5 移動式空氣質量監測站

移動式空氣質量監測站可直接移動、并能夠直接用于室外空氣質量監測的先進設備，該技術采用小型化的可溯源標準，對不同空氣污染應用相應的高效監測方法。如使用紅外吸收法對一氧化碳進行監測、對臭氧質量濃度采用紫外分光光度法、對氮氧化物采用化學發光法、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測。在具體工作中其利用較為先進的氣象傳感器技術，對氣象參數測量進行有效集成，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等。該項技術主要是發揮移動監測的功能。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，為存在污染威脅區域采取防護措施提供指導和依據。主要監測對象為化工工業煙氣、燃煤鍋爐煙氣等，有效防治大氣污染。通過溯源監測，有助于提高環保治理能力和效率。

3 加強大氣污染溯源監測質量的有效措施

3.1 科學選擇雷達安裝點

為充分保障大氣污染溯源監測質量，支持環保工作的有序進行，應當采取有效的管理措施，提高污染檢測水平。比如在應用3D 激光雷達技術時，相關人員需要保障雷達安裝點附近5km 內，不得存在明顯遮擋物，以此確保激光掃描數據具有完整性。同時在雷達安裝點位的附近設置相應的警戒區，嚴禁無關人員靠近，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據。有效實現溯源監測，為防治工作開展提供依據和指導[4]。

3.2 注重校準數據偏差

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

3.3 優化微站安裝及維護

高密度網格監測技術的應用，有利于在環保工作中發揮實時的污染監控功能，支持環保策略和方針的適當調整。為保障溯源監測的有效性，應當注重對微站的安裝和維護。結合當前大氣污染現狀來看，為保障網格溯源檢測質量得到提升，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，防止對微站數據產生較大的干擾和影響。相關監測人員需要對微站進行定期維護，減少因儀器運行而引發的誤差。

3.4 對傳感器設備進行合理的數據質控和校準

為合理應用車載顆粒物溯源監測技術，應當保障傳感器設備的數據質量和校準符合相關規定。首先嚴格按照規范登錄調試專用平臺，對走航監測設備是否正常上傳數據進行檢查。同時利用大氣網格化自動監測平臺，對各個網格點的顆粒物傳感器進行實時監控。并借助自動算法將出現異常數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據，最大限度避免因傳感器故障而影響測量結果。該技術對環保工作而言，適用于區域性污染防治工作，結合實際情況采取針對性的環保措施，提高環境質量。

3.5 保障監測儀器的精密度

當開啟監測設備后，可對每個設備進行詳細、全面的校準，將對數據產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測活動，將其結果與附近的國控站數據比對分析，從而減少因儀器裝置自身原因而導致的誤差。相關人員還需每間隔3 個月對監測儀器的精密度實施審核復查，保障大氣污染溯源監測具有良好實效。基于精準確的大氣污染監測數據，深入分析環保工作的開展實效，通過比對以往及當前的污染數據，明確今后環保工作方向和目標。

結語

綜上所述，針對當前大氣污染形勢，相關環保機構應當加強污染溯源監測，以此為相關環保和治理工作提供科學依據。在實施污染溯源監測活動時，可結合本區域的具體情況，按污染類的類別及分布特點，采用3D 雷達監測技術、單顆粒質譜分析、高密度網格監測技術、車載顆粒物監測以及移動式空氣質量監測站等手段。并針對不同的溯源監測技術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測水平，切實保證環境保護工程的順利實施，推動可持續發展。