大气污染溯源监测的思考探讨

闫家鹏

（辽宁省抚顺生态环境监测中心 辽宁抚顺 113006）

引言

社会经济的高速建设和发展，促使工业产业规模不断扩大，在此背景下，其排放的大气污染也越来越多。为充分贯彻落实可持续发展战略以及生态文明建设，需要加强污染监测，以此为环保工作的开展提供科学依据和指导。但常规的大气污染监测技术具有占地面积大、建设和运行费用高等劣势，难以完善污染防治体系。因此相关机构结合新发展形势，注重应用大气污染溯源监测技术，可有效实现靶向治理，提高污染监测效果和质量，推动污染预防和治理工作具有高效性。

1 大气污染的负面影响

大气污染对人体健康、植物生长、器物及材料、大气能见度和气候等，均有一定的负面作用。在当前的环保工作中必须要注重大气污染的防治，因此必须要强化大气溯源监测，尽量缓解污染现状。

1.1 危害人体健康

大气污染物是影响环境质量的重要物质，一般包括颗粒物、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、有机化合物等。通过表面接触、食入含有污染物的食物、水、吸入污染空气等，均会引发相应的疾病，危害人体健康水平。当人体吸入污染空气后，较易诱发呼吸道疾病，如，支气管哮喘、肺气肿、支气管炎、肺癌等。并且在污染物浓度相对较高时，可发生急性中毒、甚至短时间死亡等情况。从环保角度来说，强化大气污染物溯源监测有利于采取针对性防治措施，营造良好环境条件。

1.2 破坏植物生长

大气污染对植物的负面影响主要是破坏其构造机理，例如大气中的二氧化硫浓度过高，则会侵蚀植物叶肉的海绵状软组织和栅栏细胞，导致植物叶面出现乳白色或漂白色，持续几天后会产生慢性损害。比如二氧化硫进入到植物细胞会转化为亚硫酸盐以及硫酸盐，对细胞产生较大的破坏。例如菠菜、莴苣等叶状蔬菜很容易受到大气污染而出现生长受限、死亡等问题，致使蔬菜作物的产量和质量均大幅下降，影响经济效益以及食用安全。在绿色环保理念不断深入的时代背景下，应当重视大气污染对植物的破坏影响，通过污染溯源监测明确污染点，采取有效环保手段维系生态平衡，实现自然与经济的协调发展。

1.3 腐蚀损害器物及材料

随着社会经济的发展，环境保护不仅仅需要注重自然植物和资源的保护，还应提高对人为建设环境的保护，营造舒适、健康的生活条件。目前在室外环境中，对各种金属制品、涂料、皮革制品以及纺织品等运用较为广泛，起到良好的保护和美观作用。而一旦发生大气污染，则会对外露器物以及材料等产生玷污性损害、化学损害等。特别是对于金属制品材料而言，当颗粒物固有腐蚀性或者惰性颗粒物在大气中吸附腐蚀化学性质物质，就会对材料造成直接损害。为实现自然与社会环保质量得到提升，必须要基于大气污染溯源监测，明确污染原因，保护环境健康发展。

1.4 气候恶化

气候是影响环境的重要因素，而大气污染对气候的大规模影响具有长期性，对人类的生存发展会产生巨大影响。近年来温室效应以及酸雨等，均是大气污染所导致的，二氧化碳以及二氧化硫、氮氧化物等含量急速升高，致使气候发生恶化。比如低大气层中如含有大量的悬浮颗粒，也会形成水蒸汽的凝结核，当达到饱和状态后就会发生凝结情况。高温条件下则凝结成液态小水滴、低温条件会形成冰晶，直接导致降水大幅增多或减少，影响自然降水。在此基础上，为有效保证自然生态的稳定发展，则需尽量避免大气污染对气候产生不利影响，充分维持环境系统平稳运行。

2 大气污染溯源监测技术类型

2.1 3D激光雷达监测

3D 激光雷达作为溯源监测的重要技术，有利于获取较为准确的污染数据和信息。该技术的监测原理为利用波长为532nm 的线偏振光射入到大气中，并在此之前需进行扩束准直。当激光被云或者气溶胶所散射时，球形粒子的后向散射光无法改变激光的偏振方向，对于非球形粒子的后向散射光，将能够改变激光的偏振方向，进而形成与原有激光偏振方向相垂直的分量。监测人员再利用望远镜将所有的后向散射回波信号进行接收，利用分光棱镜分开不同偏振方向的光，最后传递到相应的探测器中，经过专业系统处理后即可获得大气溶胶的信息[1]。在实际操作中，进行360°连续平面扫描，可实现对半径约5km 的大气区域进行气溶胶探测，并借助三维GIS 系统对卷云、烟尘、沙尘等进行监测。这项技术在当前的环保工作中，主要用于城市空气质量监测方面。比如对工业城市的颗粒污染物分布进行溯源监测，准确判断城市扬尘及粒子属性，从而采取适当的降尘措施、雾霾治理方案等，提高空气质量。

2.2 单颗粒质谱在线源解析

在大气污染溯源监测中，对单颗粒质谱在线解析技术的应用日益加强。其是在空气动力学的基础上，采用透镜作为颗粒物结构，再通过双光束测径原理准确测量单颗粒气溶胶粒径和数量。并利用飞行时间质谱原理对监测到的颗粒物进行化学成分鉴定，同时能够使用自适应共振神经网络算法对颗粒物实施有效的分类。当颗粒物处于监测范围内时，不同的颗粒粒径范围以及浓度等，将会随着时间的变化而出现变化，并通过分析其规律及趋势，对某一时间段内的污染情况进行全面反映[2]。比如在北方供暖季节，受气候及温度等影响，锅炉燃烧会产生大量的有害气体，导致环境污染现象较为突出。为有效提高环保工作实效，可采用该技术进行溯源监测，详细分析燃煤烟气在不同时间段的变化情况，在掌握相应污染规律后，采取治理措施，如在锅炉系统中加装净化处理设备、污染严重区域设置吸尘设备、改善供暖能源结构等，基于环保监测提高大气治理水平。

2.3 高密度网格监测技术

大气污染防治网络化是目前阶段我国环保工作的重点举措，其一般是由监测、质量控制、数据处理分析等部分组成。其中监测单元的主要设备包括微型空气监测站、颗粒物监测站、TVOC 监测站等。质控单元则有大气环境模拟舱及其配套设备等。其实施溯源监测过程中，可根据区域内的污染源分布特点，利用空气质量传感器等对污染区域开展高密度网格监测和管理。并要有效结合地理信息等，对现场空气质量监测站所传输的检测数据进行可视化，生动展示空气质量的实时变化情况，全面把握污染分布及演变趋势。该技术在环保工作中的应用，可针对工业区进行重点监测，借助高密度网格明确污染源，有效开展溯源监测，为环保监察、行政执法提供依据，充分提高大气环保质量。

2.4 车载颗粒物监测技术

在大气污染溯源监测工作中，车载颗粒物监测技术是一项比较有效的防治手段。其是基于激光散射原理设置工业级粉尘传感器，在工地、道路扬尘以及粉尘浓度检测中具有良好的应用效果。同时可将传感器设置在车辆顶灯上，通过车内取电的方式，实现自动除尘、除湿等功能，并能够对自动监测传感的运行情况进行检测，减少维护工作量。而在实践应用中，该技术主要是采用激光散射原理，使用激光照射功能，在颗粒物经过检测位置时，会产生微弱的散射光，从而在特定方向上呈现光散射波形，便于确定颗粒物的直径[3]。该项技术在土建工程中开展大气污染溯源监测具有较好的效果，有利于监测扬尘发展趋势，为环保监测、降尘治理活动开展奠定良好基础。在当前的大气环保工作中可作为重要的污染监测手段。

2.5 移动式空气质量监测站

移动式空气质量监测站可直接移动、并能够直接用于室外空气质量监测的先进设备，该技术采用小型化的可溯源标准，对不同空气污染应用相应的高效监测方法。如使用红外吸收法对一氧化碳进行监测、对臭氧质量浓度采用紫外分光光度法、对氮氧化物采用化学发光法、对二氧化硫采用脉冲紫外荧光法、对PM2.5采用伽马射线与光色散组合方式开展监测。在具体工作中其利用较为先进的气象传感器技术，对气象参数测量进行有效集成，如大气温度、湿度、压力、风向、风速、降雨量、光辐射和紫外线指数等。该项技术主要是发挥移动监测的功能。针对已形成大气污染进行溯源追踪，能够详细分析大气污染的演变趋势，为存在污染威胁区域采取防护措施提供指导和依据。主要监测对象为化工工业烟气、燃煤锅炉烟气等，有效防治大气污染。通过溯源监测，有助于提高环保治理能力和效率。

3 加强大气污染溯源监测质量的有效措施

3.1 科学选择雷达安装点

为充分保障大气污染溯源监测质量，支持环保工作的有序进行，应当采取有效的管理措施，提高污染检测水平。比如在应用3D 激光雷达技术时，相关人员需要保障雷达安装点附近5km 内，不得存在明显遮挡物，以此确保激光扫描数据具有完整性。同时在雷达安装点位的附近设置相应的警戒区，严禁无关人员靠近，以此降低人为干扰，以保障雷达可正常进行工作，准确采集激光扫描数据。有效实现溯源监测，为防治工作开展提供依据和指导[4]。

3.2 注重校准数据偏差

应用单颗粒质谱在线分析技术时，为保障其环保监测成果符合实际情况，以此向环保工程实施提供准确依据，应当在溯源监测中注重对数据偏差进行合理校准。通常情况下，单颗粒气溶胶质谱仪对颗粒物的监测粒径不超过2.5 微米，而在重污染天气下，很容易对质谱仪的进样口产生堵塞现象，为减少对采样数据的不利影响，相关监测人员往往会采用清洗进样口小孔片的方式进行解决。在单颗粒质谱仪日常运行过程中，应当每天进行一次谱图检验，当其偏差超过±0.5个质量数时，应当及时进行校正。

3.3 优化微站安装及维护

高密度网格监测技术的应用，有利于在环保工作中发挥实时的污染监控功能，支持环保策略和方针的适当调整。为保障溯源监测的有效性，应当注重对微站的安装和维护。结合当前大气污染现状来看，为保障网格溯源检测质量得到提升，可将微站安装在电线杆或者路灯杆上，避免其周围存在明显遮挡物，防止对微站数据产生较大的干扰和影响。相关监测人员需要对微站进行定期维护，减少因仪器运行而引发的误差。

3.4 对传感器设备进行合理的数据质控和校准

为合理应用车载颗粒物溯源监测技术，应当保障传感器设备的数据质量和校准符合相关规定。首先严格按照规范登录调试专用平台，对走航监测设备是否正常上传数据进行检查。同时利用大气网格化自动监测平台，对各个网格点的颗粒物传感器进行实时监控。并借助自动算法将出现异常数值的传感器进行剔除，将其余传感器的均值作为最终输出数据，最大限度避免因传感器故障而影响测量结果。该技术对环保工作而言，适用于区域性污染防治工作，结合实际情况采取针对性的环保措施，提高环境质量。

3.5 保障监测仪器的精密度

当开启监测设备后，可对每个设备进行详细、全面的校准，将对数据产生影响的不利因素进行及时提出。在保障校准合理后可开展监测活动，将其结果与附近的国控站数据比对分析，从而减少因仪器装置自身原因而导致的误差。相关人员还需每间隔3 个月对监测仪器的精密度实施审核复查，保障大气污染溯源监测具有良好实效。基于精准确的大气污染监测数据，深入分析环保工作的开展实效，通过比对以往及当前的污染数据，明确今后环保工作方向和目标。

结语

综上所述，针对当前大气污染形势，相关环保机构应当加强污染溯源监测，以此为相关环保和治理工作提供科学依据。在实施污染溯源监测活动时，可结合本区域的具体情况，按污染类的类别及分布特点，采用3D 雷达监测技术、单颗粒质谱分析、高密度网格监测技术、车载颗粒物监测以及移动式空气质量监测站等手段。并针对不同的溯源监测技术采取有效的操作和管理措施，进一步提高大气污染的溯源监测水平，切实保证环境保护工程的顺利实施，推动可持续发展。