大氣環境監測對農業生態環境的對策探究

李彥君

（蘭州市生態環境局榆中分局，甘肅 蘭州 73100）

引言

近年來，我國科學技術進入高速發展階段，給信息化技術帶來了巨大發展空間，數據獲取渠道趨于多樣化，數據量日益增加，人們逐漸意識到大氣環境監測技術對日常生活的重要性。大氣環境監測是通過空氣環境中污染物濃度情況，分析對環境影響的程度，以全面掌握空氣環境實際情況，在整個生態環境監測與評價中發揮著至關重要的作用。目前，很多國家將大氣環境監測技術應用到生態環境監測中，并結合國家實際情況提出科學的發展戰略計劃，提高監測數據的真實性。

1 農業生態環境監測概述

農業生態環境監測是指將大氣環境監測技術應用在農業生態環境監測方面，準確監測農業生態環境的實際情況。目前，大氣環境監測技術在面對農業生態環境問題時，其具有多樣化優勢，能有效提高農業生態環境大氣環境監測的精準性。大氣環境監測研究的不斷深入，為生態環境數據研究帶來各種數據資源，數據的收集也不再依靠于傳統的監測方式，而是通過各種渠道收集農業生態環境數據，如地面數據、航空航天數據等，對提高農業生態環境數據應用價值具有至關重要的作用。同時，工作人員可結合實際情況合理利用大氣環境監測技術，從大量數據中取得關鍵信息，再將低價值數據轉化為高價值數據，為農業生態環境保護工作帶來豐富的數據資源[1]。

2 監測項目

監測污染物主要包括一氧化碳、碳氫化合物、降塵、二氧化硫、總氧化劑、可吸入顆粒物、氟化物、臭氧等。目前，我國相關部門在大氣環境質量監測過程中對一氧化碳、二氧化硫、飄塵、總懸浮微粒等物質進行了規范，將監測項目設置為選測項目和必測項目。

3 布局設點

3.1 合理設置采樣位置和點數

第一，在不同城市建設區域中，采樣位置具有較強的均勻性，實現全面積覆蓋；第二，利用大氣質量評價點污染物濃度計算出平均值，并對城市施工地區污染物濃度的總體平均值進行表達；第三，利用區域加密網格點對計算出的平均值進行實際模擬，得到了30百分位數、90百分位數、80百分位數、50百分位數等整體平均值，并與使用所有大氣質量評價點的污染物濃度平均值進行計算，各百分位的相對誤差在15%以內；第四，在重要的測試項目中，針對平均濃度連續三年高于國家環境空氣質量二級標準的地區，要增加50%的空氣質量監測點數量；第五，在重要測定工程中，針對平均濃度連續三年高于國家環境空氣質量標準的地區，要提高城市內的50%空氣質量監測點數量。

3.2 布局設點的方式

（1）網格布點法是根據網格線節點確定方格中心位置，結合實際情況設定對應點位的方法，以滿足污染控制要求；（2）同心圓布點法。針對污染源豐富且比較集中的地區，將各污染源作為中心，在地面上規劃同心圓，在圓形中添加射線，在射線與圓形的交匯處找出監測布點的精確位置；（3）扇形布點法。該種方法通常應用在點狀污染源方面，在污染源下風向規劃45°扇形，根據風向將扇形范圍擴展成90°，根據污染源劃線進行取樣，每條線取樣數量超過3個；（4）功能區布點法。在商業區、文化區、生活區、工業區等進行布點監測時，要根據實際情況，運用功能區布點法進行布局設置。值得注意的是，在布局設置時要保證設點和道路之間的距離超過20 m，合理避開林地、高墻等障礙物，禁止在大型建筑物下風向進行布點。如果必須設點，則距離越遠效果越好[2]。

3.3 氣體采集

氣體采集主要包括非濃縮取樣和濃縮取樣兩種。首先，非濃縮取樣方法。該方法是待測物在空氣中含量比較高或比較靈敏時，用塑料袋、容器等進行采樣，供分析測定使用；其次，濃縮取樣法。該方法通常應用在空氣含量較低的檢測方面，用濃縮的方式進行取樣，可以將其分為溶液吸收和過濾兩種。過濾是將樣品放在專業過濾設備上，以保證采樣頭、抽氣泵、流量計連接，適時控制抽氣時間，抽氣時間越長殘留在濾紙中的過濾物越多，要注意最大抽氣時間不要超過5分鐘；溶液吸收技術獲取蒸汽和分子狀污染物，將吸收管、抽氣泵、流量計連接，開啟抽氣泵，在樣品通過吸收液時，出現不同程度的化學反應，部分物質遺留在吸收液中，氣泡中分子由于熱運動進一步拓展，覆蓋在氣泡表面，實現整個吸收過程。經過實踐操作證明，通氣時間和吸收液濃縮物質吸收量成正比，吸收量越多濃縮效果越好[3]。

3.4 大氣環境質量監測分析方法

當前，污染物類型趨于多樣化，工作人員要根據污染類型對污染物進行分類，檢測大氣環境指標，包括二氧化硫、降塵、可吸入顆粒物、總懸浮顆粒物、氮氧化物等。首先，顆粒物檢測。顆粒物作為大氣中危害性大、成分復雜、數量較多的混合物，其自身具有較強的毒害性，也是其他有毒有害物質在大氣中運行的重要載體。在某些特殊條件下，顆粒物會和其他氣體相互結合，產生大量有毒性物體，所以要檢測顆粒物的各種化學成分，如降塵量、可吸入顆粒物濃度、總懸浮顆粒元素等。同時，顆粒物濃度測定的基本原理是將一定體積的氣體注入切割器中，使之通過恒重濾膜，低于標準的顆粒則隨空氣流動通過分離器出口覆蓋在恒重濾膜上，并根據取樣前后的濾膜重量差和取樣體積來計算總懸浮顆粒物的濃度；其次，二氧化硫測量。二氧化硫由H2SO4、SO2、CS2等組成，這些物質主要來自煤炭、石油燃燒物質，是污染大氣的主要元素，具有影響范圍廣、分布廣等特征，對農業質量帶來嚴重影響。目前，測定方法趨于多樣化，如紫外熒光法、鹽酸恩波副品紅分光光度法等方法[4]。

4 大氣環境對農業生態系統的影響

4.1 大氣氮沉降對農業生態系統的影響

大氣氮沉降與農田生態系統有著極其密切而復雜的關系。近些年來，隨著工業化的推進，工業、農業、交通等行業對化石燃料消耗量的需求急劇增加，農業技術日漸革新，化肥、農藥等在農田土壤中的投入量越來越大，人類排放活性氮量不斷增大。我國東南部是世界三大氮沉降的集中區之一，不過近20年來，我國高氮沉降區正在由東南向西北逐步蔓延。農田生態系統與大氣氮沉降之間有著密切的聯系，直接影響著土壤的肥力和微生物活性。有關人員通過分析某區域連續五年的大氣氮沉降情況，發現該區域大氣氮濕沉降年輸入量為58.1 kg/hm2，相當于施加124.5 kg/hm2化肥，該環節氮沉降能產生適量氮元素，重新傳輸到土壤中，有利于提高農田氮元素含量。人類日常活動產生的氮元素進入陸地生態系統中，不僅能促進植物生長，產生大量氮元素，還能通過痕量氣體排放、淋溶等方式，提高氮損失量。而當氮沉降到土壤中，土壤作物生物量和理化性質出現不同程度的變化，氮沉降能促進植物生長率，提高其生物數量[5]。

4.2 大氣磷沉降對農業生態系統的影響

磷是植物生長發育必不可少的元素之一，植物體內所需要的磷主要從土壤磷庫中獲得。大氣沉降是土壤中磷的重要來源。隨著人類活動向環境排放的含磷化合物激增，大氣磷沉降呈迅猛增加趨勢，對農業生態系統的負面影響加重。適當的磷能增加花生等作物的根瘤固氮供氮量及供氮比例，降低對肥料氮和土壤氮的依賴，但過量的磷沉降不利于氮、磷利用效率和產量的提高。磷沉降可以提高耕層土壤磷素的有效性，增加有效磷含量，使有效磷在土壤耕層大量累積。但是土壤中有效磷的存儲量并不會隨磷沉降的增加而增加，而是保持在某一個特定的水平，土壤中磷在供需方面要達到平衡。過量的磷沉降只能增加土壤無機磷和有機磷含量，并不能增加土壤有效磷庫。不合理的超量施肥，不僅會造成巨大的浪費，還會對生態環境造成極大的威脅。因此對磷養分資源的綜合管理，成為協調作物高產和農業生態環境友好的關鍵所在[6]。

4.3 二氧化硫對農業生態系統的影響

當二氧化硫大規模排放時，很容易出現酸霧、酸雨等現象，給人類身體健康造成嚴重負面影響。目前，二氧化硫主要來源和能源消耗有直接聯系，其是由于大氣污染降落在地面，污染土壤環境，大量二氧化硫元素流到土壤中，降低土壤pH值，但由于土壤具有緩沖性能，能夠將pH值控制在合理水平。二氧化硫進入泥體后被吸收、轉化，在濕土中自動生成SO42-形態，被其他微生物使用。當二氧化硫發生激勵時，其微生物數目會增大，但是由于受到高濃度二氧化硫影響，會使微生物結構發生變化[7]。

4.4 顆粒物對農業生態系統的影響

在農業區域中，空氣品質、濃度在不同季節差異較大，而不同農業環境的污染源排放、氣象條件和排放強度是影響農業區域空氣環境的主要因素。近幾年，許多地區出現了嚴重的霧霾天氣，其主要原因是空氣粒子大量聚合，對人類日常生產生活造成了一定影響。同時，細粒子表面黏附的重金屬含量會對葉菜類蔬菜可食用性產生嚴重影響，如大氣顆粒物對水芹、白菜中Cd、As的累積貢獻是78.3%和 99.3%。隨著畜牧業逐漸向規?；较虬l展，在畜牧生產中出現了許多懸浮顆粒，這是導致大氣PM10、PM2.5的重要原因。畜牧顆粒來自毛發、飼料、皮屑、糞便等，如病毒、真菌、細菌、氧化氫、氨氣等，不僅影響畜牧場工作人員健康，給牲畜健康帶來巨大風險，還會造成周圍大氣環境污染[8]。

5 提高大氣環境監測質量的有效措施

在開展大氣環境監測的具體工作中，一些大氣環境監測人員的自身經驗不足，對大氣環境的監測質量和真實性產生了嚴重的不良影響。在開展監測工作的過程中，如果未能對軟件設備進行有效維護，那么大氣監測數據的準確性就無法得到有效保證，還會嚴重影響大氣環境監測的質量，對開展大氣環境保護工作是非常不利的。

要建立大氣環境監控標準，提高大氣環境監控質量，避免出現嚴重的燃煤污染現象。同時，要增加對燃煤脫硫技術的重視程度，用天然氣代替燃煤。要提高財政支持力度，全力推動光伏發電發展，降低燃煤發電比例。同時，要優化工藝技術，采用密封循環方式降低污染氣體排放，加強燃料綜合利用率。要將燃料加熱改成燃氣加熱，如果仍然要采用燃煤加熱，則要及時對排放的廢氣進行處理，如果未達到行業標準，應責令停業。要對廢品堆放區域進行及時清理，避免滋生大量有害氣體，相關部門要配合調查，加強管理[9]。

6 結語

綜上所述，目前國內生態環境問題愈發嚴重，主要體現在森林面積減少、土地退化、水資源枯竭、環境污染等方面，這些問題所涉及范圍較廣，很容易影響到群眾利益，解決起來難度較大。因此，為了確定大氣環境污染給農業生態環境造成的破壞，要真實反饋環境空氣污染給農業生態環境帶來的影響，結合空氣環境質量狀況、人口分布情況、產能和能源結構特征、氣候等因素，選擇極具代表性的監測數據，為改善農業生態環境提供豐富的數據資源。