環境監測及其在大氣污染治理中應用研究

北京市門頭溝區生態環境局 張斯琪

燃料在人類社會生產中有著不可或缺的地位。自工業革命以來,石油、煤炭等化石能源有效促進了人類生產和社會經濟的快速發展。自交通工具產生后,人類的活動范圍隨之擴大,出行變得更加快捷方便,同時也增加了化石能源的消耗。化石燃料的燃燒會產生碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物等大氣污染物，不但會造成環境污染,還危害著人類的身心健康。而環境監測已成為環境治理的重要手段,加強環境監測在大氣污染防治工作中的合理運用具有重要的意義。

一、環境監測與大氣污染的相關概念

（一）大氣污染

大氣污染是指人類活動和自然活動釋放到大氣中的污染物濃度足以破壞生態條件和人類正常生存發展，危及人和物的現象。原因包括火山爆發、森林災害和巖石風化等自然因素以及工業廢氣、燃料、汽車廢氣和核爆炸等認為因素。近年來，污染的大部分原因仍然是由人類生產活動造成的。根據其狀態，空氣污染物可分為兩類：一類是氣溶膠污染物，另一類是氣體污染物。根據形成過程的分類，可分為一次污染物和二次污染物。主要污染物是直接來自污染源的污染物。次要污染物是主要污染物的化學反應或光化學反應產生的新污染物。它們與主要污染物的物理和化學性質完全不同，并且比主要污染物具有更大的毒性。

（二）環境監測

環境監測是環境監測機構對環境質量的監測。確定污染程度并反映環境質量指標。這是科學環境管理和監督環境立法實施的基礎，也是環境保護的基礎性工作。環境監測包括化學監測、物理監測、生物監測和環境監測。提供大氣環境質量現狀和發展數據，評價大氣環境質量和存在問題，實施有效的大氣污染控制措施。環境監測也是控制空氣污染的必要手段，環境監測使空氣污染的防治更加科學有效。

二、大氣污染現狀與危害

（一）大氣污染的現狀

目前,生活水平迅速提升,人們在短途出行時常用的交通工具就是汽車。據調查顯示,持有車輛人數也在逐漸增加,這使得汽車尾氣排放量也明顯增加,進而使得空氣質量受到嚴重污染,汽車尾氣的成分比較復雜,如：硫氧化合物、二氧化碳、一氧化碳、煙塵等,尾氣中的污染物在大氣環境中發生反應形成二次污染物,同時溫室氣體會加重溫室效應,導致極端惡劣天氣頻發，加重了生態環境破壞。目前,由于工業生產水平不斷提升,大氣污染這一社會問題也日趨嚴重，生產企業把生產后的有害物質隨意排放在大氣中,導致周邊生態環境遭到破壞,并擴大了區域范圍,嚴重威脅著人們的身體健康。近些年來,呼吸道疾病發生率日益增加,并且趨于年輕化,究其原因,與大氣污染是分不開的。

（二）空氣污染

不同的污染物對環境和人類社會有不同的影響。空氣污染主要分為以下幾類：空氣污染減少通常發生在以煤炭和石油為主的地區，主要污染物是二氧化硫、一氧化碳和顆粒物。氧化污染：汽車尾氣和光化學污染；石油污染：排放物主要來自汽車、石油和石化行業，包括二氧化氮、烯烴、烷烴和酒精。一氧化碳是一種異常的空氣污染物，主要是二氧化硫和三氧化硫。二氧化硫是一種無色氣體，毒性很小，實驗發現：動物持續接觸30ppm的二氧化硫沒有明顯的生理反應。但大氣中的SO2，尤其是污染大氣中的SO2，很容易被SO3氧化，水分子結合形成硫酸分子，而硫酸氣溶膠是由原子核的均相或非均相形成成化學反應形成的。硫酸和硫酸鹽形成硫酸煙霧和酸雨，對人體呼吸道造成嚴重損害，可通過種植綠色植物，改善生態系統和水資源等方式改善。氮氧化物可在陽光下引起光化學反應，還可通過臭氧、醛、酮和過氧化氫、乙酰亞胺等高酸性物質產生二次污染物，從而嚴重刺激人類眼睛和其他黏膜。灰塵是一種常見的室內空氣污染物，對正常呼吸和肺部健康有不好的影響。大氣中漂浮的大部分灰塵會阻擋陽光，影響正常的陽光照射和生產環境。

三、環境監測在大氣污染防治中的意義

環境監測技術在大氣環境管理中發揮著不可替代的作用，提供了廣泛的環境狀況信息和可靠的環境問題分析數據庫。由于環境污染的時空變異性，只有通過長期監測才能獲得廣泛的數據，發現變化并預測其趨勢。數據越多，預測就越準確。環境監測方法影響著環境治理的有效性，采用科學的空氣污染監測系統可以更有效地分析空氣污染物的分布情況，進而解決問題。任何監測系統的錯誤都會影響環境質量。為了確保監測結果的準確性、可比性、代表性和完整性，必須建立和控制成本控制體系。監理人需處理之前獲得的環境監測數據和信息，查明污染源，分析污染原因，及時發出環境污染警報，為環境監測提供執法依據，支持依法進行科學監督，確保控制大氣污染的有效性。

四、環境監測在大氣污染治理中的應用現狀

(1)二氧化硫的長期監測。SO2被認為是大氣中最重要的腐蝕性氣體，可以加速大部分金屬的腐蝕過程。中國是世界上最大的煤炭生產國和消費國。二氧化硫污染非常嚴重。在一些地區，由于大氣中的SO2含量超過環境容量的60%，所以有必要監測SO2，建立準確而靈敏的測量方法。監測方法主要有溶液吸收法、無源取樣法、在線監測法。傳統的SO2收集方法是動態溶液吸收法。吸收溶液包括分光光度法、電化學法、色度法、化學發光法和毛細管電泳法。每個分析方法都有自己的優點。在電廠、石化等高污染行業，必須熟悉其工作過程中環境的腐蝕和變形情況，及時發現問題，采取必要的防腐措施。因此，設置SO2等在線監視管理系統，實時監視裝置環境中SO2的變化，有效監視正常狀況下的裝置的腐蝕速度。

(2)氮氧化物的監測。氮氧化物主要排放源之一來自家用機動車尾氣的排放。按照目前經濟發展狀況，車輛的總量以年均10%的速率遞增,車輛廢氣很快變成很多城市大氣環境的重點污染源。汽車尾氣實時監察平臺是根據環境保護領域車輛排放污染物監管工作的現實需要而研制開發的。信息系統將綜合運用無線射頻通信技術、圖像識別技術、數字加密技術、視覺監管、計算機技術和互聯網信息技術等國際國內領先的技術手段。以北京市為例,在城區內的全部道路中,均安裝了車輛尾氣污染自動監測系統,可以對通過道路中的全部汽車尾氣進行即時監測,并自動識別出現超標污染情況的車輛,由生態環保部門、城市交管部門通過聯合監制,也能夠對尾氣超標排放的機動車依法處理，從而進行全面監管。減少機動車排放污染，改善大氣環境質量。

（3）對揮發性有機物質的檢測。大氣環境中的揮發性有機化合物也屬于其他污染物質,不但會對人體健康和自然環境產生直接危害,而且還會通過與大氣光化學反應形成二次污染物質,如臭氧、過氧乙酰硝酸鹽和有機氣溶膠等污染物質。在檢測流程中，大多采用質子質譜法和氣相色譜法，但因為揮發性有機物質的高活性特點，儀器分析和樣本收集都相當麻煩，質子轉移反應質譜法中，無需取樣預處理,對含有目標物質的待測試氣體（比如室外空氣）直接進入質子轉移反應質譜儀進行分析,不用煩瑣又費時的樣品預處理。不但能夠進行快捷、精確的檢測,還能夠做出相應的數據分析。揮發性有機物在線檢測裝置主要進行空氣質量的檢測,能夠為地方環保部門提供監控地區空氣質量狀況,及監控企業污染物的排放量；同時，也能夠為環境污染糾紛調查提供證據等。

五、環境監測技術大氣污染治理中的發展運用

(1)轉變經營生產方式。我國仍然處在一個發展中的初級階段，企業在生產中會消耗大量的能源,同時排出大量工業廢氣、廢水，其中,工業廢水已經逐漸變成了國內大氣污染的重點污染因子。如果要想從根本上治理污染,就要改善其經濟生產的方式，以可持續發展為目標，以環境監測為污染防治管理的技術手段。而集約經濟管理模式的推行，為中國大氣污染防治工作提供了良好基礎，而集約經營管理的模式重點則是通過節約能源,從而降低污染物排放量,從源頭上控制了大氣污染。

(2)采用互聯網與云端運算。今天的互聯網和云計算都可以協助環保監測存儲即時共享數據信息,更精確地體現了環保監測的整體質量。大數據處理技術能分析與環境監測相關的所有數據,從而有助于環境監測工作人員進一步開展工作。同時使用大數據處理與云計算技術還有助于迅速解析大氣環境質量,從而降低人為誤差，同時在進行相應工作的時候，大數據處理和云計算技術也給從事環境監測的工作人員帶來了更高的效率和安全性。

(3)不斷地提升完善環境監測技術。隨著科技的進展,新技術手段也層出不窮。在環境監測領域,我們要積極研究發展并引入新的科學技術，使監測技術結果準確性更高，以提高對生態環境污染的監管能力。其中云信息技術就在環境監測體系構建中具有重要的輔助意義。通過云計算系統，可以及時展示出環境監測成果；數據信息系統可以預測到未來一定時間內自然大氣環境條件，從而有助于進行城市環境規劃，并設置合理的管控措施。中國現在已進入了信息化網絡時代，通過云計算系統可以使環保檢測成果在各個部門之間實現信息云同步，繼而可以使環境監測工作更加方便,并能有效地整合相應的數據，策劃出環保資源合理可行的管理計劃，持續推進實現從污染源頭到生態環境的監測數據互聯互通。

(4)加大了對排污企業的監管力度。環保部門不斷強化對主要生產制造業污染物排放的監督管理,嚴格管控印刷、汽修、等生產企業廢氣廢水排放與處理,對超標排放的單位、企業，依據法律法規進行處罰并限期整改。同時，由于大量農戶燃燒廢棄秸稈造成了大氣環境嚴重污染，近些年以來,隨著大氣污染治理效果顯著提升以及綠色燃料的逐步蓬勃發展和應用,大部分地區已經禁止燃燒作物廢料，但是對于交通較不發達的偏遠地區,農作物燃燒的現象偶爾發生,所以這也是需要加強日常監管的重點。主要農業生產的廢物中有復雜危害的化學物質,嚴重污染了大氣環境。環保部門需要加強農業投入品和農業廢棄物管理，實施綠色防控。積極推進農村垃圾治理工作，通過定時定點上門收集、定點投放、分類驛站等多種方式，實現農村地區保留村莊形態的村“垃圾不落地”全覆蓋。指導相關鎮開展廚余垃圾與農林廢棄物協同資源化利用。建立生態環境問題“發現-處置-反饋”的響應機制，加強巡查，及時發現和報告生態環境違法行為。

(5)加強政企民合作。大氣污染防治形勢日益嚴峻，環境污染問題已引起世界各國政府和民眾的重視，大氣污染治理不僅是國家和政府部門的重點工作,也是人民群眾最關心的問題。所以要加強政府、企業、民眾三方合作。在環境監測與政府職能部門合作方面，需提供執法依據，為環境管理提供數據支撐；在環境監測與企業合作方面，需督促企業做好自主監測，助力企業增強環境保護主體責任意識；在環境監測與民眾合作后面，定期向社會公開監測結果，接受社會廣泛監督，構建全民共治的大環保格局。促進大氣污染治理成效的同時推動產業綠色可持續發展。

（6）有害氣體的監測。氮氧化物和二氧化硫是中國全球排放量最高的污染物，是導致頻繁空氣污染和酸雨的主要問題。工業廢氣、汽車尾氣和含硫物質的燃燒不僅是空氣中氮氧化物和二氧化硫的重要來源，也是造成日益嚴重的空氣污染問題的重要因素之一。大氣中的氮氧化物吸入人體后會對人體肺功能造成嚴重損害，二氧化硫遇水形成的酸雨將嚴重損害植物的正常生長和建筑物的穩定性。因此，有關部門應根據大氣中氮氧化物和二氧化硫的不同化學反應，采用科學合理的方法和儀器設備進行全面監測，從而有效控制和減少氮氧化物和二氧化硫的危害，提高大氣環境污染治理效果。

（7）宣傳環保知識。在治理工作中，環境監測治理部門要注意相關知識的宣傳，提高人們對污染治理的重視程度，發揮公眾的監督作用，積極舉報一些違法行為。幫助人們樹立綠色生態環保理念，重視綠色出行和綠色消費，有效控制空氣污染。例如，我們應該引導公眾認識到綠色出行的重要性，并解釋汽車尾氣的危害。同時，社會組織也應定期舉辦相關活動，呼吁公眾進行綠色消費和綠色出行。借助新媒體，實時發布各種環境監測數據，實現環境監測的透明度，方便公眾了解大氣污染情況，提高公眾對污染的關注度，參與大氣環境污染治理。

（8）合理開發新能源技術。中國的環境保護工作刻不容緩，過去，由于人們保護意識淡薄，企業在生產時往往只注重經濟利益，忽視環境保護。許多大型企業，如煤炭和石油，是空氣污染的罪魁禍首。環境監測和保護人員應科學使用合理的環保方法，不斷探索新能源技術，增強綠化意識，在一定程度上緩解空氣污染。此外，有關部門的工作人員應參加更多培訓，了解世界上最先進的環保理念，調整和優化原有的環境監測系統，建立自動監測網絡系統，將相關先進技術應用到實際環保工作中，確保天然氣和環境保護沒有盲點，獲取更權威的數據。對超過要求的企業，要責令及時整改，不定期抽查，確保整改到位。

六、結語

隨著中國經濟的快速發展，工業生產和人類生活帶來的污染日趨嚴重，近年來，大氣環境迅速惡化，空氣是人類賴以生存的重要條件，為了改善和保持大氣環境質量，各地區生態環境主管部門需要在日常工作中加強大氣污染物監測力度，通過環境監測結果了解大氣污染現狀，并以此為參考，采取有效的大氣污染防治措施，最大限度地消除大氣污染的威脅，保持良好的空氣質量，為人們提供健康宜居的生態環境。