基于城市空气污染及监测的思考

周镇龙

摘要：随着社会物质文明的进步，人们生活水平的提高，人类不断给环境制造压力，如过度开采资源，随意排放废气废水等，这些都导致了人类赖以生存的地球以及整个空气环境受到了严重的污染和破坏。尤为严重的是城市环境的空气质量，大量车辆的尾气排放、工厂排出的废气使得城市空气质量令人担忧。基于此，文章以城市空气污染的现状作为出发点，对空气污染的危害，空气环境监测的内容和方法，以及质量控制进行了探讨，以便更好的做好环境监测工作。

关键词：空气；污染；环境；监测；控制

1 空气污染现状

人类物质文明的不断提高、人口的不断增长、资源的短缺以及各种自然灾害都已经成为人们面临的可持续发展的问题。我国许多城市的环境空气质量都呈现出恶化趋势，环境空气重污染事件频发，影响范围越来越广，包括北京在内的我国多个城市都曾经出现在世界大空气污染城市名单之中，对居民健康和社会经济的危害日趋显著。随天气的恶化，污染物的排放量增加等多种原因，造成的空气环境污染，危害人体健康。尤其是近几年的雾霾天气，提醒着人们PM2.5污染已经相当严重。

我国环保部在2014年2月份发布了京津冀、长三角、珠三角区域以及直辖市、省会城市和计划单列市等74个城市的空气质量状况，数据显示，74个城市空气质量平均超标天数比例为39.7%，其中京津冀地区13个城市空气质量超标最为严重，比例达68.5%，其中重度污染占22.6%，严重污染占19.3%。复杂严峻的大气污染形势，对监测设备提出了更高的要求。然而，现有的监测技术和手段已经难以全面反映污染特征，特别是在污染物防控和污染源解析方面，现有的设备明显力不从心。

2 空气污染的危害

2.1 对人类身体健康的危害

环境空气污染对人类健康的危害是直接的，而且是多方面的。其中最严重的是呼吸道和眼鼻粘膜疾病。近几年常出现的雾霾天气就是典型的例子，其主要是PM2.5的影响。粒径小于PM2.5的细颗粒很容易进入人体支气管，干扰肺部内的气体交换，导致呼吸受阻，呼吸道受刺激后就会引起咳嗽，降低肺功能，引发支气管炎、心血管病或哮喘等疾病。另外，氮氧化物、硫氧化物也会对人体造成不同程度的危害，尤其是对儿童会造成其发育的障碍。

2.2 对植被的危害

植被需要不断的进行光合作用，吸收二氧化碳释放氧气，若空气被污染，大气循环被破坏，就会影响到植被的光合作用。我国是一个燃煤大国，煤的燃烧会放出大量二氧化硫，二氧化硫经过一系列化学、物理变化就形成酸雨，酸雨不仅会破坏植被的组织结构，还会抑制植被的生长，甚至会使植被生病，树叶凋落。

2.3 对气候和大气的危害

环境空气若被破坏，就会增加降水量，阻碍地面的热量发散到外层空间，城市大气的温度就会上升，最终引发洪水、干旱等恶劣天气。

3 空气环境监测的内容

生活中的大气污染主要是氮氧化物和硫氧化物的污染。车辆的增多，尾气排放量随之增大，而尾气中含有大量的氮氧化物，这是氮氧化物污染的主要来源。加上石化燃料通过高温燃烧产生的废气，化肥燃料等的生产排放出的废气等都含大量的氮氧化物，这严重造成了空气环境的污染。研究表明，若空气环境中的氮氧化物含量超标，会引起人体产生不适感，严重时甚至会引发各种疾病，对人体健康造成极大威胁。所以，在空气环境监测中，氮氧化物的监测是必不可少的。其次是硫氧化物，大气中的含硫污染物主要有SO2、H2S等等，这些污染物主要来自煤炭和石油的燃烧。SO2对大气造成的影响极为严重且较为广泛。若大气中的SO2含量超标时，对人体影响更大，会引发眼结膜炎、支气管炎等病症。而且对那些体质相对较弱的群体影响更是明显，尤其是青少年。SO2浓度过高会降低青少年免疫力，使他们的抵抗力变弱，容易患上各种疾病。而且SO2通过光照和大气中存在的一些氧化剂的作用，就会生成硫酸盐气溶胶，这种物质会对人的生命造成威胁。因此在空气环境监测中对硫氧化物的监测也是必不可少的。

4 空气环境的监测方法

空气环境污染监测、大气污染源监测和特定目的监测是大气污染物监测的三大主体。这些监测的内容又包括三大部分：大气降水、固体颗粒物和气态污染物。在大气监测过程中，为了保证所测结果精确度的同时，还要使测定气体浓度方法更便捷，就必须根据所要检测对象的实际状况来选择对应的监测方法，才能使所测结果真实可靠。

（1）红外吸收光谱法

优良的选择性是红外吸收光谱法最大的特点。每种气体都有相对应的光吸收频率，即使当各种气体混在一起时，各个气体在吸收自己对应频率光谱时是相互独立的，不会对其他气体吸收光谱造成影响。针对这一特点，在对混合气体进行检测时，就可以用到此种方法。

红外吸收光谱法主要靠光的不同频率来检测气体浓度，相对于那些实体的物质仪器，它具有不易老化和中毒的优点。每种实体的物质仪器都有其测量的限度，当一些有害气体浓度超过测量仪器的极限时，会使仪器产生中毒现象，降低测量结果的准确度。而红外吸收光谱法能够避免这种现象的产生。不仅如此，红外吸收光谱法测量的稳定性好而且响应快，开机后不用预热就能立即进行检测，当气体浓度发生变化时，还能迅速的做出反应，大大提高了检测的速度和准确度。

红外吸收光谱法需要在低电压的条件下进行，具有良好的防爆性，所以在那些煤气站、矿井等容易爆炸的地方监测气体的安全性更高。红外吸收光谱法还具有测量精度高，使用时限长，产生干扰信号小，所以被广泛应用，同时还能在军事方面发挥它的长处。因此，红外吸收光谱法的发展越来越受重视，其前景可观。

（2）计量法

计量法适用于对大气固体颗粒物质量浓度的检测。其方法步骤为：首先将待测气体通过具有一定切割特征的采样器，以某一稳定速度抽取一定体积的气体，筛选掉不符合监测条件的固体颗粒物，将待测颗粒物截留在已恒重的滤膜上，然后在相同的平衡条件下测量采样前后滤膜质量之差及气体采样体积，即可计算固体颗粒物的质量浓度。该滤膜经处理后，还可进行组分分析。

（3）电化学法

电化学法的原理是通过传感器利用化学原理，输出与气体浓度相关的电信号。因其测量与物质的化学性质相关，所以各气体的电化学法的装置不尽相同。电化学法适用于对有机、无机的典型气态污染物的检测。甲醛和二氧化硫分别是空气环境中有机和无机污染物，这两种污染物的检测就可以用到电化学法。

5 监测方法的控制

5.1 气体物质监测方法控制

气体污染物监测方法主要是手工监测法、长光程空气自动监测法和点式空气自动监测法。从采样的空间范围看，手工监测方法和点式自动监测系统均是采集采样口附近狭小范围内的空气。长光程自动监测仪的采集样本更能代表这一地带气体浓度的平均值。从采样的时间看，手工监测方法要在24h内连续不间断的进行采样，而且每天采集的样品只能监测到该日的日均值。而点式空气自动监测法，对不同空气成分都会有对应的监测仪器，能够在各个时间段监测到气体浓度的变化。因此不同方法的特点来进行选择使用。

5.2 样品分析过程控制

根据不同方法的优缺点，在实际的具体情况下选择最佳的监测防范，并根据国家制定的环境空气质量标准，来对其进行有效的控制。其标准见表1、表2。

（1）手工分析方法采用特定的吸收液吸收特定气体，然后采用分光光度法测定，该方法或多或少存在吸收液吸收气体不完全的弊端。

（2）长光程自动监测系统是利用光学差分吸收光谱的方法，借助气体分子所吸收的波长的不同这一特征，从而确定气体分子的浓度。该方法较手工监测法更为准确的测定出气体浓度，避免了气体吸收不完全的缺陷。但是，在运用该种方法时，要注意天气情况，在风雨、浓雾等影响较大的天气不能使用。

（3）点式空气自动监测仪能够对每种气体进行分开监测，每种分析仪都会配备单独的采样设备，并通过采样仪进行特定的分析。点式空气自动监测仪不仅避免了气体吸收不完全的弊端，而且在风雨、浓雾等恶劣天气也可以进行使用。

表1 API对应污染物浓度限值

5.3 对固体颗粒物监测方法的控制

按照对固体颗粒物的监测分析方法，自动监测方法有TEOM 微量振荡天平法和Beta射线法，手工监测方法即为重量法。

（1）采样过程控制

三种监测方法均是对采样口附近狭小范围的气体采样。手工监测方法能够保证一天的总采样时间，从而保证了日均值的准确性。TEOM微量振荡天平法和Beta射线法则能够自动监测系统每天的总采样时间小于24h，可以出具时均值，能够反映出该日颗粒物浓度的变化趋势。

（2）分析过程控制

手工监测方法是重量法，即根据采样前后的重量差来计算颗粒物的浓度。手工监测方法的滤膜在采样前后只需进行恒温干燥即可测量，挥发性物质损失极其微小。

TEOM微量振荡天平法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在空心锥形管振荡端上安放可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特性和它的质量。为了减少加温过程造成挥发性物质的损失，TEOM微量振荡天平法监测仪器可配置膜动态测量装置，能够最大限度减少挥发损失。

Beta射线法则是利用Beta射线衰减的原理，环境空气由采样泵吸入采样管，经过滤膜后排出，颗粒物沉淀在滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，Beta射线的能量衰减，通过对衰减量的测定计算出颗粒物的浓度。

6 空气环境检测注意事项

（1）为了使检测方法结果具有可比性，尽量采用国家现行的环境监测的标准。并对不同监测对象用多种分析方法，选出最佳监测方法对其进行监测。

（2）根据样品中待测浓度的大小分别选择化学分析方法或仪器分析方法。一般，被测组分含量高时，选用准确度高的容量法测定；被测组分含量低时，选用仪器分析方法。

（3）但对不同的一些特殊的监测项目，要尽量使用单行监测仪或连续自动监测仪。

（4）测定多组分时，尽可能选用同时具有分离和测定的分析方法。如测定多种有机物时，可选用气相色谱法或高效液相色谱法。

（5）对各个监测岗位的工作人员，要加大他们有关监测知识和技术的培训力度，从而加快空气环境监测工作的进度，提高监测能力，保障工作结果的准确性。并且，对于空气环境的监测人员，着重介绍相关监测系统中有关对环境污染事故应急监测技术和方法，应有针对性地开展相关环境应急监测的训练活动或检查考察。

7 结语

我国现阶段环境空气污染已经相当严重，空气污染不仅对人类健康造成极大的损害，而且对植被和大气圈都造成了一定程度的影响，通过控制环境空气质量监测方法，可以有效的、准确的实施空气质量监测工作，为环境保护提供有力保障。

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