基于大氣監測的城市環境治理分析

周軒宇，錢狄鑫，白 彬

（1.浙江省生態環境監測中心；2.浙江省生態環境低碳發展中心，杭州 310015）

近年來，大氣污染問題成為社會關注的焦點，它不僅會威脅人體健康，還會影響社會的可持續發展。隨著生態文明建設的穩步推進，我國生態環境質量逐漸改善，大氣環境質量達標的城市數量持續增加，城市大氣污染物濃度呈下降趨勢，但大氣污染問題依舊不容小覷。人類活動是城市大氣污染物的主要來源，如工業生產、機動車尾氣排放、鍋爐燃燒等，若污染物不經處理就直接排入大氣中，會增加酸雨、臭氧層破壞的發生率，造成生態危機。當前，應運用多種先進技術，對城市大氣環境進行實時監測，堅持預防為主、防治結合和綜合治理，積極應對大氣污染問題，全面提高城市大氣環境質量。

1 大氣污染成分及危害

1.1 顆粒物

大氣中的顆粒物通常來自工業廢氣、汽車尾氣、煤炭燃燒、施工揚塵及氣候變化等。在眾多因素中，煤炭燃燒和汽車尾氣是顆粒物產生的主要原因，對日常生產生活造成極大的影響[1]。一旦大氣顆粒物通過呼吸道進入人體，會破壞人體免疫系統、損害心肺功能，增大呼吸道疾病、心血管疾病的發生率。不僅如此，空氣中顆粒物增多且長期飄浮在高濕靜態氣象環境，也會引發霧霾、沙塵暴等極端天氣，造成空氣質量嚴重惡化。

1.2 臭氧

臭氧是大氣污染成分之一，具有較強的氧化性，在低溫環境下會發生氧化反應。城市大氣臭氧污染加重，不僅會破壞生態環境，還會對人體健康構成威脅。若空氣中臭氧濃度比較高，經過呼吸道進入人體，則會使人罹患頭疼、胸悶、咽喉腫痛等疾病，加速人體皮膚衰老。臭氧濃度較大，也會降低土壤營養物質含量，導致農作物大幅度減產。另外，臭氧與多種有機化合物發生反應，會加速建筑墻體材料顏料褪色、汽車輪胎老化等。

1.3 氮氧化物

工業生產中，化石燃料燃燒會產生氮氧化物。氮氧化物種類很多，造成大氣污染的主要是一氧化氮和二氧化氮。世界范圍內，空氣中氮氧化物的主要來源是天然源，但城市大氣中的氮氧化物大多來自人為源[2]。空氣中氮氧化物含量超標，會對人體健康造成損害。氮氧化物可刺激肺部，使人較難抵抗呼吸系統疾病，長期吸入氮氧化物可能導致肺部構造改變。另外，氮氧化物是光化學煙霧和酸雨的重要成因。光化學煙霧具有特殊氣味，可以刺激眼睛，傷害植物，并能使大氣能見度降低。

1.4 二氧化硫

大氣污染成分中，二氧化硫危害最大，其無色，但有著較強的刺激性氣味。空氣中二氧化硫含量超標，會誘發呼吸道感染、肺部炎癥等疾病。除了對人體造成損傷，二氧化硫也會致使植物葉片脫落。此外，二氧化硫會誘發酸雨，加快建筑材料腐蝕，對建筑物造成損壞，給建筑帶來安全隱患。

2 常見大氣污染物監測方法

2.1 顆粒物監測

大氣環境中的顆粒物一般是指懸浮顆粒物，可以借助專門的大氣監測儀器設備，收集和分析城市大氣中顆粒物的數量、總降塵量、分布點位及污染程度等。目前，常用的大氣顆粒物監測方法主要有重量法、微量振蕩天平法和β射線法。重量法是《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012）推薦的顆粒物監測方法，通過天平稱重明確空氣中顆粒物的質量，稱重準確性較高，但無法實現自動監測。微量振蕩天平法利用物體固有振動頻率與質量的關系來準確測定空氣中顆粒物質量，能夠定量，不過樣品揮發性耗損較大，這也就導致顆粒物監測結果與實際相比存在偏差，該方法不適用于顆粒物污染較為嚴重的城市[3]。β射線法根據β射線穿過濾膜與顆粒物后的衰減來測定顆粒物質量，若監測區域氣候干燥，則故障率較低，若溫度較高且空氣濕度大，則故障率較高。

2.2 臭氧監測

大氣環境中，臭氧監測通常采用儀器測量法和化學測量法。儀器測量法是指借助專門的監測儀器設備來測定空氣中臭氧濃度，而化學測量法運用化學方式將臭氧轉化為氧氣，根據質量守恒定律得出氧元素質量，然后結合臭氧原子結構準確分析臭氧濃度。常用的化學測量法有紫外分光光度法和化學發光法。紫外分光光度法主要通過比較分析臭氧光學性質和吸收光譜，獲得監測結果。這種方法容易受到天氣狀況的影響，若光線太暗，則不適用于臭氧監測。化學發光法一般通過測定化學發光強度，判斷反應體系中臭氧含量。目前，常用的化學發光法有普通分析法、電致分析法和生物分析法。

2.3 氮氧化物監測

城市大氣中氮氧化物增多，主要源于機動車尾氣排放、工業生產及煤炭燃燒等，氮氧化物排放量居高不下，會加重城市大氣污染。氮氧化物監測可以采用化學法、電解法、儀器法和紫外分光光度法，為大氣污染治理提供準確的數據信息。另外，光電技術可以應用于氮氧化物自動化監測和在線監測，主要有激光誘導熒光法、光纖傳感法和激光雷達探測法[4]。激光誘導熒光法主要通過光電強度來測定空氣中氮氧化物的濃度，靈敏度高，但造價比較高，尚未在大氣監測中大規模應用。光纖傳感法是指從光源發出一束光線，經光纖傳感到監測位置，再傳至光電探測器來測定氮氧化物濃度，其準確度和靈敏度較高，但穩定性較差。激光雷達探測法利用監測氣體的分子吸收特性來測定氣體濃度，該技術在大氣監測中應用范圍較廣。

2.4 二氧化硫監測

二氧化硫是最為常見的一種刺激性硫氧化物，通常采用碘量法、電解法、紅外吸收光譜法和紫外吸收光譜法進行監測。碘量法利用氨基磺酸銨混合液來吸收空氣中的二氧化硫，然后使用碘標準溶液進行滴定，精準測定二氧化硫濃度。該方法監測范圍廣，準確性較好，技術要求較高。電解法是指大氣中二氧化硫經擴散后由傳感器滲透膜進入電解槽，發生氧化反應，然后參考《固定污染源廢氣 二氧化硫的測定 定電位電解法》（HJ 57—2017）進行對比分析，確定二氧化硫濃度。該方法測定誤差小，可以直接讀數記錄，但容易受氯化氫、氨等影響[5]。紅外吸收光譜法結合物質吸收紅外輻射而產生的熱效變化，將其轉化為電流信號，再測定二氧化硫的含量。該方法操作簡單且效率高，常用于監測二氧化硫。紫外吸收光譜法是基于朗伯-比爾定律來測定氣體濃度，可以進行選擇性吸收，其誤差小，監測范圍廣。

3 基于大氣監測的城市環境治理措施

3.1 優化大氣污染治理模式

為全面推進大氣污染治理，改善城市空氣質量，應結合當地大氣污染情況，擬定大氣監測與污染治理方案，對現有監測手段和治理模式進行優化創新。在大氣污染物識別中，要根據轄區內企業類型、工業生產情況等，調查廢氣排放量大的企業，依照大氣監測結果，判斷和分析污染物類型、主要來源和污染程度，為企業提供減排指導，確保污染物排放達到相關要求[6]。對于污染問題嚴重的企業，要責令其進行整改，落實大氣監測和污染治理。

3.2 完善大氣監測體系

城市大氣污染治理具有長期性，所以要建立完善的大氣監測體系，明確區域大氣污染程度，全面分析其變化規律及發展趨勢，確保監測結果準確，為城市大氣污染治理提供有效指導。隨著互聯網、人工智能等技術的普及與應用，要構建和優化大氣監測管理系統，運用智能化監管手段，提升大氣監測的有效性和連續性，促進城市大氣污染治理規范化。

3.3 加強大氣監測技術創新

城市大氣污染治理的目的是解決大氣污染問題，有效改善城市空氣質量。為了提升大氣污染治理的科學性和有效性，要加強大氣監測技術研發，加大科研投入，大力培養創新型人才，全面提升大氣監測技術水平，確保大氣監測結果準確[7-9]。同時，地方政府、企業等主體要協同參與城市大氣環境監測與污染治理，運用先進的大氣監測技術來解決實際問題，強化大氣污染治理效果，最終建立長效的大氣污染治理體系。

4 結語

大氣監測在城市環境治理中具有重要的作用，可以明確空氣中有害氣體類型、污染程度，從而制定有針對性的治理方案，有效指導大氣污染治理，改善城市環境。所以，要加強大氣監測技術研究，了解大氣污染成分，合理運用多種監測方法，加強對顆粒物、臭氧、氮氧化物和二氧化硫等氣體的監測，同時不斷優化大氣污染治理模式，完善大氣監測體系，強化大氣監測與污染治理，提高城市空氣質量。