基于城市空氣污染及監(jiān)測(cè)的思考

周鎮(zhèn)龍

摘要：隨著社會(huì)物質(zhì)文明的進(jìn)步，人們生活水平的提高，人類不斷給環(huán)境制造壓力，如過度開采資源，隨意排放廢氣廢水等，這些都導(dǎo)致了人類賴以生存的地球以及整個(gè)空氣環(huán)境受到了嚴(yán)重的污染和破壞。尤為嚴(yán)重的是城市環(huán)境的空氣質(zhì)量，大量車輛的尾氣排放、工廠排出的廢氣使得城市空氣質(zhì)量令人擔(dān)憂?；诖?，文章以城市空氣污染的現(xiàn)狀作為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)空氣污染的危害，空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和方法，以及質(zhì)量控制進(jìn)行了探討，以便更好的做好環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

關(guān)鍵詞：空氣；污染；環(huán)境；監(jiān)測(cè)；控制

1 空氣污染現(xiàn)狀

人類物質(zhì)文明的不斷提高、人口的不斷增長(zhǎng)、資源的短缺以及各種自然災(zāi)害都已經(jīng)成為人們面臨的可持續(xù)發(fā)展的問題。我國(guó)許多城市的環(huán)境空氣質(zhì)量都呈現(xiàn)出惡化趨勢(shì)，環(huán)境空氣重污染事件頻發(fā)，影響范圍越來越廣，包括北京在內(nèi)的我國(guó)多個(gè)城市都曾經(jīng)出現(xiàn)在世界大空氣污染城市名單之中，對(duì)居民健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的危害日趨顯著。隨天氣的惡化，污染物的排放量增加等多種原因，造成的空氣環(huán)境污染，危害人體健康。尤其是近幾年的霧霾天氣，提醒著人們PM2.5污染已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重。

我國(guó)環(huán)保部在2014年2月份發(fā)布了京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角區(qū)域以及直轄市、省會(huì)城市和計(jì)劃單列市等74個(gè)城市的空氣質(zhì)量狀況，數(shù)據(jù)顯示，74個(gè)城市空氣質(zhì)量平均超標(biāo)天數(shù)比例為39.7%，其中京津冀地區(qū)13個(gè)城市空氣質(zhì)量超標(biāo)最為嚴(yán)重，比例達(dá)68.5%，其中重度污染占22.6%，嚴(yán)重污染占19.3%。復(fù)雜嚴(yán)峻的大氣污染形勢(shì)，對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備提出了更高的要求。然而，現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段已經(jīng)難以全面反映污染特征，特別是在污染物防控和污染源解析方面，現(xiàn)有的設(shè)備明顯力不從心。

2 空氣污染的危害

2.1 對(duì)人類身體健康的危害

環(huán)境空氣污染對(duì)人類健康的危害是直接的，而且是多方面的。其中最嚴(yán)重的是呼吸道和眼鼻粘膜疾病。近幾年常出現(xiàn)的霧霾天氣就是典型的例子，其主要是PM2.5的影響。粒徑小于PM2.5的細(xì)顆粒很容易進(jìn)入人體支氣管，干擾肺部?jī)?nèi)的氣體交換，導(dǎo)致呼吸受阻，呼吸道受刺激后就會(huì)引起咳嗽，降低肺功能，引發(fā)支氣管炎、心血管病或哮喘等疾病。另外，氮氧化物、硫氧化物也會(huì)對(duì)人體造成不同程度的危害，尤其是對(duì)兒童會(huì)造成其發(fā)育的障礙。

2.2 對(duì)植被的危害

植被需要不斷的進(jìn)行光合作用，吸收二氧化碳釋放氧氣，若空氣被污染，大氣循環(huán)被破壞，就會(huì)影響到植被的光合作用。我國(guó)是一個(gè)燃煤大國(guó)，煤的燃燒會(huì)放出大量二氧化硫，二氧化硫經(jīng)過一系列化學(xué)、物理變化就形成酸雨，酸雨不僅會(huì)破壞植被的組織結(jié)構(gòu)，還會(huì)抑制植被的生長(zhǎng)，甚至?xí)怪脖簧。瑯淙~凋落。

2.3 對(duì)氣候和大氣的危害

環(huán)境空氣若被破壞，就會(huì)增加降水量，阻礙地面的熱量發(fā)散到外層空間，城市大氣的溫度就會(huì)上升，最終引發(fā)洪水、干旱等惡劣天氣。

3 空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

生活中的大氣污染主要是氮氧化物和硫氧化物的污染。車輛的增多，尾氣排放量隨之增大，而尾氣中含有大量的氮氧化物，這是氮氧化物污染的主要來源。加上石化燃料通過高溫燃燒產(chǎn)生的廢氣，化肥燃料等的生產(chǎn)排放出的廢氣等都含大量的氮氧化物，這嚴(yán)重造成了空氣環(huán)境的污染。研究表明，若空氣環(huán)境中的氮氧化物含量超標(biāo)，會(huì)引起人體產(chǎn)生不適感，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)各種疾病，對(duì)人體健康造成極大威脅。所以，在空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中，氮氧化物的監(jiān)測(cè)是必不可少的。其次是硫氧化物，大氣中的含硫污染物主要有SO2、H2S等等，這些污染物主要來自煤炭和石油的燃燒。SO2對(duì)大氣造成的影響極為嚴(yán)重且較為廣泛。若大氣中的SO2含量超標(biāo)時(shí)，對(duì)人體影響更大，會(huì)引發(fā)眼結(jié)膜炎、支氣管炎等病癥。而且對(duì)那些體質(zhì)相對(duì)較弱的群體影響更是明顯，尤其是青少年。SO2濃度過高會(huì)降低青少年免疫力，使他們的抵抗力變?nèi)?，容易患上各種疾病。而且SO2通過光照和大氣中存在的一些氧化劑的作用，就會(huì)生成硫酸鹽氣溶膠，這種物質(zhì)會(huì)對(duì)人的生命造成威脅。因此在空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中對(duì)硫氧化物的監(jiān)測(cè)也是必不可少的。

4 空氣環(huán)境的監(jiān)測(cè)方法

空氣環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、大氣污染源監(jiān)測(cè)和特定目的監(jiān)測(cè)是大氣污染物監(jiān)測(cè)的三大主體。這些監(jiān)測(cè)的內(nèi)容又包括三大部分：大氣降水、固體顆粒物和氣態(tài)污染物。在大氣監(jiān)測(cè)過程中，為了保證所測(cè)結(jié)果精確度的同時(shí)，還要使測(cè)定氣體濃度方法更便捷，就必須根據(jù)所要檢測(cè)對(duì)象的實(shí)際狀況來選擇對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法，才能使所測(cè)結(jié)果真實(shí)可靠。

（1）紅外吸收光譜法

優(yōu)良的選擇性是紅外吸收光譜法最大的特點(diǎn)。每種氣體都有相對(duì)應(yīng)的光吸收頻率，即使當(dāng)各種氣體混在一起時(shí)，各個(gè)氣體在吸收自己對(duì)應(yīng)頻率光譜時(shí)是相互獨(dú)立的，不會(huì)對(duì)其他氣體吸收光譜造成影響。針對(duì)這一特點(diǎn)，在對(duì)混合氣體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，就可以用到此種方法。

紅外吸收光譜法主要靠光的不同頻率來檢測(cè)氣體濃度，相對(duì)于那些實(shí)體的物質(zhì)儀器，它具有不易老化和中毒的優(yōu)點(diǎn)。每種實(shí)體的物質(zhì)儀器都有其測(cè)量的限度，當(dāng)一些有害氣體濃度超過測(cè)量?jī)x器的極限時(shí)，會(huì)使儀器產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，降低測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。而紅外吸收光譜法能夠避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。不僅如此，紅外吸收光譜法測(cè)量的穩(wěn)定性好而且響應(yīng)快，開機(jī)后不用預(yù)熱就能立即進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)氣體濃度發(fā)生變化時(shí)，還能迅速的做出反應(yīng)，大大提高了檢測(cè)的速度和準(zhǔn)確度。

紅外吸收光譜法需要在低電壓的條件下進(jìn)行，具有良好的防爆性，所以在那些煤氣站、礦井等容易爆炸的地方監(jiān)測(cè)氣體的安全性更高。紅外吸收光譜法還具有測(cè)量精度高，使用時(shí)限長(zhǎng)，產(chǎn)生干擾信號(hào)小，所以被廣泛應(yīng)用，同時(shí)還能在軍事方面發(fā)揮它的長(zhǎng)處。因此，紅外吸收光譜法的發(fā)展越來越受重視，其前景可觀。

（2）計(jì)量法

計(jì)量法適用于對(duì)大氣固體顆粒物質(zhì)量濃度的檢測(cè)。其方法步驟為：首先將待測(cè)氣體通過具有一定切割特征的采樣器，以某一穩(wěn)定速度抽取一定體積的氣體，篩選掉不符合監(jiān)測(cè)條件的固體顆粒物，將待測(cè)顆粒物截留在已恒重的濾膜上，然后在相同的平衡條件下測(cè)量采樣前后濾膜質(zhì)量之差及氣體采樣體積，即可計(jì)算固體顆粒物的質(zhì)量濃度。該濾膜經(jīng)處理后，還可進(jìn)行組分分析。

（3）電化學(xué)法

電化學(xué)法的原理是通過傳感器利用化學(xué)原理，輸出與氣體濃度相關(guān)的電信號(hào)。因其測(cè)量與物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)相關(guān)，所以各氣體的電化學(xué)法的裝置不盡相同。電化學(xué)法適用于對(duì)有機(jī)、無機(jī)的典型氣態(tài)污染物的檢測(cè)。甲醛和二氧化硫分別是空氣環(huán)境中有機(jī)和無機(jī)污染物，這兩種污染物的檢測(cè)就可以用到電化學(xué)法。

5 監(jiān)測(cè)方法的控制

5.1 氣體物質(zhì)監(jiān)測(cè)方法控制

氣體污染物監(jiān)測(cè)方法主要是手工監(jiān)測(cè)法、長(zhǎng)光程空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)法和點(diǎn)式空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)法。從采樣的空間范圍看，手工監(jiān)測(cè)方法和點(diǎn)式自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)均是采集采樣口附近狹小范圍內(nèi)的空氣。長(zhǎng)光程自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的采集樣本更能代表這一地帶氣體濃度的平均值。從采樣的時(shí)間看，手工監(jiān)測(cè)方法要在24h內(nèi)連續(xù)不間斷的進(jìn)行采樣，而且每天采集的樣品只能監(jiān)測(cè)到該日的日均值。而點(diǎn)式空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)法，對(duì)不同空氣成分都會(huì)有對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)儀器，能夠在各個(gè)時(shí)間段監(jiān)測(cè)到氣體濃度的變化。因此不同方法的特點(diǎn)來進(jìn)行選擇使用。

5.2 樣品分析過程控制

根據(jù)不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際的具體情況下選擇最佳的監(jiān)測(cè)防范，并根據(jù)國(guó)家制定的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，來對(duì)其進(jìn)行有效的控制。其標(biāo)準(zhǔn)見表1、表2。

（1）手工分析方法采用特定的吸收液吸收特定氣體，然后采用分光光度法測(cè)定，該方法或多或少存在吸收液吸收氣體不完全的弊端。

（2）長(zhǎng)光程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用光學(xué)差分吸收光譜的方法，借助氣體分子所吸收的波長(zhǎng)的不同這一特征，從而確定氣體分子的濃度。該方法較手工監(jiān)測(cè)法更為準(zhǔn)確的測(cè)定出氣體濃度，避免了氣體吸收不完全的缺陷。但是，在運(yùn)用該種方法時(shí)，要注意天氣情況，在風(fēng)雨、濃霧等影響較大的天氣不能使用。

（3）點(diǎn)式空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀能夠?qū)γ糠N氣體進(jìn)行分開監(jiān)測(cè)，每種分析儀都會(huì)配備單獨(dú)的采樣設(shè)備，并通過采樣儀進(jìn)行特定的分析。點(diǎn)式空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀不僅避免了氣體吸收不完全的弊端，而且在風(fēng)雨、濃霧等惡劣天氣也可以進(jìn)行使用。

表1 API對(duì)應(yīng)污染物濃度限值

5.3 對(duì)固體顆粒物監(jiān)測(cè)方法的控制

按照對(duì)固體顆粒物的監(jiān)測(cè)分析方法，自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法有TEOM 微量振蕩天平法和Beta射線法，手工監(jiān)測(cè)方法即為重量法。

（1）采樣過程控制

三種監(jiān)測(cè)方法均是對(duì)采樣口附近狹小范圍的氣體采樣。手工監(jiān)測(cè)方法能夠保證一天的總采樣時(shí)間，從而保證了日均值的準(zhǔn)確性。TEOM微量振蕩天平法和Beta射線法則能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每天的總采樣時(shí)間小于24h，可以出具時(shí)均值，能夠反映出該日顆粒物濃度的變化趨勢(shì)。

（2）分析過程控制

手工監(jiān)測(cè)方法是重量法，即根據(jù)采樣前后的重量差來計(jì)算顆粒物的濃度。手工監(jiān)測(cè)方法的濾膜在采樣前后只需進(jìn)行恒溫干燥即可測(cè)量，揮發(fā)性物質(zhì)損失極其微小。

TEOM微量振蕩天平法是在質(zhì)量傳感器內(nèi)使用一個(gè)振蕩空心錐形管，在空心錐形管振蕩端上安放可更換的濾膜，振蕩頻率取決于錐形管特性和它的質(zhì)量。為了減少加溫過程造成揮發(fā)性物質(zhì)的損失，TEOM微量振蕩天平法監(jiān)測(cè)儀器可配置膜動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，能夠最大限度減少揮發(fā)損失。

Beta射線法則是利用Beta射線衰減的原理，環(huán)境空氣由采樣泵吸入采樣管，經(jīng)過濾膜后排出，顆粒物沉淀在濾膜上，當(dāng)β射線通過沉積著顆粒物的濾膜時(shí)，Beta射線的能量衰減，通過對(duì)衰減量的測(cè)定計(jì)算出顆粒物的濃度。

6 空氣環(huán)境檢測(cè)注意事項(xiàng)

（1）為了使檢測(cè)方法結(jié)果具有可比性，盡量采用國(guó)家現(xiàn)行的環(huán)境監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。并對(duì)不同監(jiān)測(cè)對(duì)象用多種分析方法，選出最佳監(jiān)測(cè)方法對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（2）根據(jù)樣品中待測(cè)濃度的大小分別選擇化學(xué)分析方法或儀器分析方法。一般，被測(cè)組分含量高時(shí)，選用準(zhǔn)確度高的容量法測(cè)定；被測(cè)組分含量低時(shí)，選用儀器分析方法。

（3）但對(duì)不同的一些特殊的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，要盡量使用單行監(jiān)測(cè)儀或連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀。

（4）測(cè)定多組分時(shí)，盡可能選用同時(shí)具有分離和測(cè)定的分析方法。如測(cè)定多種有機(jī)物時(shí)，可選用氣相色譜法或高效液相色譜法。

（5）對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)崗位的工作人員，要加大他們有關(guān)監(jiān)測(cè)知識(shí)和技術(shù)的培訓(xùn)力度，從而加快空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的進(jìn)度，提高監(jiān)測(cè)能力，保障工作結(jié)果的準(zhǔn)確性。并且，對(duì)于空氣環(huán)境的監(jiān)測(cè)人員，著重介紹相關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有關(guān)對(duì)環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法，應(yīng)有針對(duì)性地開展相關(guān)環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)的訓(xùn)練活動(dòng)或檢查考察。

7 結(jié)語

我國(guó)現(xiàn)階段環(huán)境空氣污染已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，空氣污染不僅對(duì)人類健康造成極大的損害，而且對(duì)植被和大氣圈都造成了一定程度的影響，通過控制環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法，可以有效的、準(zhǔn)確的實(shí)施空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作，為環(huán)境保護(hù)提供有力保障。

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