環(huán)境污染與環(huán)境安全在線監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

呂欣 王蕊

摘要：環(huán)境污染監(jiān)測(cè)與環(huán)境安全監(jiān)測(cè)是當(dāng)前環(huán)保部門非常重要的工作內(nèi)容之一，面對(duì)復(fù)雜多樣，污染問(wèn)題日益增加的環(huán)境問(wèn)題，使用先進(jìn)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)完成環(huán)境污染與安全監(jiān)測(cè)是環(huán)保部門的主要手段。本文介紹了環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在大氣監(jiān)控中的應(yīng)用，其中包括DOAS技術(shù)、FTIR技術(shù)、激光雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)以及排放通量等四種在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，并暢談了環(huán)境污染在線監(jiān)測(cè)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境保護(hù);環(huán)境污染;在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

Abstract：Environmental pollution monitoring and environmental safety monitoring are one of the very important tasks of environmental protection departments.Facing complex and diverse environmental problems with increasing pollution problems， it is the environmental protection department to use advanced online monitoring technology to complete environmental pollution and safety monitoring.This article introduces the application of on-line environmental monitoring technology in atmospheric monitoring， including DOAS technology， FTIR technology， lidar monitoring technology， and emission fluxes. It also discusses the future development trend of on-line environmental pollution monitoring technology.

Key words：Environmental protection;Environmental pollution;Online monitoring technology

我國(guó)在近幾年也開始逐漸重視起環(huán)境污染和在線監(jiān)測(cè)，大力發(fā)展科技，研究環(huán)境污染在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。當(dāng)前，環(huán)境污染與在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的主流是以光學(xué)探測(cè)和光譜數(shù)據(jù)為應(yīng)用重點(diǎn)，具有靈敏度高、分辨率高等特點(diǎn)，為我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作提供了有效的幫助。

1 環(huán)境污染在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在大氣監(jiān)控中的應(yīng)用

1.1 DOAS技術(shù)

DOAS技術(shù)是差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)的簡(jiǎn)稱，主要應(yīng)用在大氣環(huán)境成分探測(cè)工作中[1]。當(dāng)前我國(guó)對(duì)于DOAS技術(shù)的研究和利用主要包括四種，分別為主動(dòng)DOAS技術(shù)、地基被動(dòng)技術(shù)、機(jī)載以及星載DOAS技術(shù)。其中主動(dòng)DOAS技術(shù)主要應(yīng)用于大氣污染物探測(cè)，例如二氧化硫、二氧化氮等污染物質(zhì)，并且具有探測(cè)速度快，探測(cè)精準(zhǔn)的效果。另外，使用主動(dòng)DOAS技術(shù)還可以探測(cè)大氣中H2S等有毒有害氣體。而被動(dòng)地基DOAS技術(shù)可以對(duì)大氣痕量氣體和氣溶膠垂直分布進(jìn)行有效探測(cè)。地基被動(dòng)技術(shù)將太陽(yáng)光視為散射光源，并且對(duì)大氣內(nèi)的散射陽(yáng)光進(jìn)行光譜分析，而大氣內(nèi)的光譜內(nèi)就包含了氣溶膠等分布含量，以此來(lái)獲取大氣環(huán)境信息。地基被動(dòng)DOAS技術(shù)增加了離軸探測(cè)方向，從而也可以對(duì)流層痕量氣體的垂直柱濃度進(jìn)行探測(cè)，與衛(wèi)星星載DOAS技術(shù)相比，地基被動(dòng)技術(shù)時(shí)間和空間的分辨率都比較高，具有一定的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，我國(guó)DOAS技術(shù)對(duì)大氣中二氧化硫氮的探測(cè)靈敏度已經(jīng)達(dá)到了0.1ppb，可以說(shuō)非常精準(zhǔn)，對(duì)于大氣污染的研究也非常重要。

1.2 FTIR技術(shù)

FTIR技術(shù)又叫傅里葉變換光外光譜技術(shù)是利用傅里葉變化來(lái)探測(cè)分析大氣光譜信息。在大氣環(huán)境中，很大一部分的痕量氣體或者微量氣體都是紅外活性氣體，這些紅外活性氣體可以對(duì)紅外特征光譜進(jìn)行發(fā)射和吸收，而條件是要在2～3μm的紅外波段范圍內(nèi)，科學(xué)上將這一波段稱作分子指紋區(qū)。FTIR技術(shù)是現(xiàn)在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)，它具有掃描時(shí)間短，掃描質(zhì)量高的特點(diǎn)。另外，F(xiàn)TIR技術(shù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)同時(shí)也具有非常高的靈敏度，光譜分辨能力也非常強(qiáng)，對(duì)于大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性有十分重要的影響。當(dāng)前，F(xiàn)TIR技術(shù)主要應(yīng)用于污染源排放氣體的監(jiān)測(cè)工作。FTIR技術(shù)也是具有多種應(yīng)用方式的觀測(cè)技術(shù)，分別為長(zhǎng)光程開光路，反射池FTIR測(cè)量以及地基太陽(yáng)光譜測(cè)量等內(nèi)容。

1.3 激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)

激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)也是當(dāng)前環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)中的一種，激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)是主動(dòng)遙感式探測(cè)技術(shù)，采用激光技術(shù)對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括大氣環(huán)境的光學(xué)特征、物理特性以及各項(xiàng)氣象數(shù)據(jù)等。激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在氣象以及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。例如，全球性氣候預(yù)測(cè)可以使用到激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，也可以用于研究氣溶膠氣候效應(yīng)等環(huán)境現(xiàn)象。激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)大體可以分為激光光源、發(fā)射和接受光學(xué)、信號(hào)檢測(cè)以及信號(hào)采集等部分。激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在最近幾年也在不斷地發(fā)展，最初只可在夜間進(jìn)行探測(cè)，而到現(xiàn)在可以做到白天和夜間均可探測(cè)。與DOAS技術(shù)大致相同，激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的搭載平臺(tái)，也可以分為車載、星載以及地基等方法，對(duì)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)研究起到重要的作用。

1.4 排放通量測(cè)量技術(shù)

排放通量測(cè)量技術(shù)是針對(duì)與污染源進(jìn)行監(jiān)測(cè)的技術(shù)[2]。近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，工廠的規(guī)模也逐漸擴(kuò)大，很多大城市都形成了自己獨(dú)立工業(yè)園區(qū)以及化工園區(qū)，尤其是化工園區(qū)是當(dāng)前環(huán)境污染最為嚴(yán)重的源頭之一，包括大氣、水體等方面的污染。而排放通量技術(shù)就可以針對(duì)化工園區(qū)，工業(yè)園區(qū)等城市污染源進(jìn)行環(huán)境污染監(jiān)測(cè)，獲取污染源周圍的污染物柱濃度等信息，分析污染源對(duì)周圍環(huán)境的污染程度。當(dāng)前，排放通量技術(shù)大部分使用車載在線監(jiān)測(cè)儀器對(duì)城市內(nèi)面污染源或者區(qū)域污染源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括污染源內(nèi)二氧化氮、二氧化硫等污染物質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，技術(shù)報(bào)告污染源位置等污染信息，方便環(huán)保部門對(duì)污染源工廠或者化工園區(qū)進(jìn)行管理。

2 環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 有機(jī)監(jiān)測(cè)和無(wú)機(jī)監(jiān)測(cè)互相融合

環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于我國(guó)的環(huán)境保護(hù)工作而言至關(guān)重要，直接影響到我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作的發(fā)展。所以，我國(guó)未來(lái)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)一定要發(fā)展成為符合我國(guó)地理環(huán)境情況的先進(jìn)技術(shù)，而面對(duì)日趨嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題我國(guó)的環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)也將朝向有機(jī)與無(wú)機(jī)監(jiān)測(cè)結(jié)合的方式。在當(dāng)前，我國(guó)的環(huán)境污染源主要是大型密集產(chǎn)業(yè)園區(qū)，而對(duì)于這類產(chǎn)業(yè)園區(qū)的環(huán)境在線監(jiān)測(cè)一般都是使用有機(jī)監(jiān)測(cè)方式，相對(duì)缺少無(wú)機(jī)監(jiān)測(cè)方式。所以，未來(lái)我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)科研團(tuán)隊(duì)要致力于研究無(wú)機(jī)監(jiān)測(cè)方法，針對(duì)環(huán)境中的無(wú)機(jī)因素進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，從而提升環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量。為此，我國(guó)相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家還有很長(zhǎng)的差距，我們一定要致力于科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)，努力攻克監(jiān)測(cè)難關(guān)。

2.2 環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)朝向信息化方向發(fā)展

對(duì)于我國(guó)這樣國(guó)土面積廣大，氣候類型多樣，且工業(yè)化進(jìn)程較快的國(guó)家，環(huán)境監(jiān)測(cè)本身就具有相當(dāng)大的難度。一方面，復(fù)雜多樣的自然地理?xiàng)l件給環(huán)境監(jiān)測(cè)工作帶來(lái)麻煩，另一方面，我國(guó)的環(huán)境污染問(wèn)題也復(fù)雜多樣。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的信息技術(shù)正在融合到環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)當(dāng)中，例如現(xiàn)在環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)中經(jīng)常使用到的遙感技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)等。信息化技術(shù)的投入使用，很大程度上提高了環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性以及實(shí)時(shí)性。當(dāng)前，信息技術(shù)還在不斷進(jìn)步，我國(guó)的信息技術(shù)行業(yè)發(fā)展也在努力追趕發(fā)達(dá)國(guó)家，甚至某些技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家。所以，世界和我國(guó)的環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)無(wú)疑會(huì)朝向信息化方向發(fā)展。比如，我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的逐漸建立，讓環(huán)境科研人員研究污染問(wèn)題更加方便。環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也可以逐漸實(shí)現(xiàn)公開化，讓更多的人了解我國(guó)當(dāng)前的環(huán)境情況，讓人們意識(shí)到環(huán)保的重要性，從而提升我國(guó)的環(huán)境保護(hù)工作。

2.3 環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)將逐漸朝向多元化方向發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各項(xiàng)高新技術(shù)正在不斷地融合，形成新的技術(shù)領(lǐng)域，各種各樣的高新技術(shù)也勢(shì)必會(huì)被環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用。環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)朝向多元化方向發(fā)展是世界科技進(jìn)步的趨勢(shì)。在未來(lái)，環(huán)境污染與安全保護(hù)問(wèn)題依然會(huì)是社會(huì)發(fā)展的主題，所以我國(guó)應(yīng)該盡早做出準(zhǔn)備，致力于研究科學(xué)技術(shù)在環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)中的的應(yīng)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)境保護(hù)是當(dāng)前時(shí)代的主題，環(huán)境安全保護(hù)工作是當(dāng)前世界各國(guó)的工作重點(diǎn)。以DOAS技術(shù)、FTIR 技術(shù)、激光雷達(dá)技術(shù)、排放通量技術(shù)為基礎(chǔ)的環(huán)境污染在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠及時(shí)、高效地監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量情況，從而有利于相關(guān)部門進(jìn)行快速的處理，對(duì)于環(huán)境安全和保護(hù)工作而言十分重要，希望本文能夠?qū)Νh(huán)境保護(hù)有所幫助。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2020-05-21

作者簡(jiǎn)介：呂欣（1987-），女，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境檢測(cè)及方法研究。