大氣污染原因和環(huán)境監(jiān)測治理技術研究

朱津玉 張凱達

（河北科技大學環(huán)境科學與工程學院 河北石家莊 050018）

引言

近年來，雖然我國大氣環(huán)境在“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”的戰(zhàn)略支持下已有了明顯改善，但從整體來看，大氣污染仍然是嚴重威脅廣大人民群眾健康安全的重要污染問題。在此背景下，我們有必要對大氣污染的原因以及相關環(huán)境檢測治理技術展開探究討論。當大氣環(huán)境中污染成分的占比超過其健康標準時，就意味著大氣污染現象的形成。放眼我國乃至全球的自然環(huán)境實際情況來看，大氣污染均表現出了明顯的成分復雜化、源頭多樣化、危害深度化特點。

1 我國大氣污染監(jiān)測治理的發(fā)展現狀

近年來，我國社會在經濟、工業(yè)、科技、農業(yè)、民生、城鎮(zhèn)化等多個領域均取得了傲人成績與長足發(fā)展，但與此同時，大氣污染問題也日益嚴峻，影響著廣大居民的身體健康與生存質量。在此背景下，我國開展了名為“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”的長效化戰(zhàn)略建設，將大氣污染問題的監(jiān)測與治理確立為國家未來發(fā)展的主要著力點。從2017 年戰(zhàn)略推行至今，我國境內的大氣污染情況已得到明顯改善，上海、北京、南京、杭州等地大氣環(huán)境的PM2.5 濃度降幅均在25%以上，治理效果十分可觀。但辯證地看，受我國改革開放時期粗放化社會建設的影響，由于大氣環(huán)境的“基礎”相對薄弱，所以大氣污染仍是當前亟待治理的緊迫性社會問題之一[1]。

2 大氣污染的主要形成原因

大氣污染是一個比較龐大的污染體系，其由飄塵污染、降塵污染、PM2.5 污染、硫氧化合物污染、氮氧化合物污染、氫氧化合物污染等多個部分構成。追溯來看，這些污染現象的形成主要與如下因素有關。

2.1 工業(yè)領域的污染因素

工業(yè)對人類社會運行發(fā)展具有重要的支撐作用，其同時也是引發(fā)大氣污染的主要元兇之一。例如，在煤礦工業(yè)領域下，相關企業(yè)在開采、轉運礦產資源的過程當中，不僅會使大量的粉塵顆粒飛揚飄散于大氣環(huán)境，還會使藏于地下的一氧化碳、二氧化硫等氣體外泄到空氣當中，繼而形成相應的大氣污染問題，對人和動植物的健康安全產生負面影響。同時，基于氣體的廣域流動性，這種影響還會隨時間推移而不斷外擴，最終形成大規(guī)模、持續(xù)性的污染濃度積累。再如，在供電、供暖等工業(yè)領域當中，若火電廠、熱電廠等企業(yè)并未做好燃料燃燒后濃煙、廢氣的脫硫、凈化等有效處理，直接將其排放到大氣環(huán)境當中，也會對當地的空氣清潔度、霧霾程度產生影響，削弱居民群眾的生活質量與健康安全。

圖1 工業(yè)廢氣

2.2 農業(yè)領域的污染因素

在農業(yè)生產中，一些農民為了促進作物的健康生長，或為了提高作物的病蟲害抵抗能力，會以水為介質，進行殺蟲劑、除菌劑、除草劑等化學農藥的大量噴灑。在此過程中，很多有毒有害的化藥成分便會隨液滴進入到大氣環(huán)境當中，進而引發(fā)相應的大氣污染現象。除此之外，在農民開展秸稈燃燒、農肥堆漚等農業(yè)活動時，也會有大量的有害物質產生并進入空氣中，進一步加劇農村地區(qū)大氣環(huán)境的污染程度。

2.3 交通領域的污染因素

隨著社會經濟水平、國民收入水平的不斷提升，我國居民的汽車保有量與日俱增，使得汽車尾氣的污染問題越來越嚴峻。據2020 年的相關調查數據顯示，在我國北京的PM2.5 污染中，機動車排放的占比已高達31%以上，一躍成為大氣污染的首要污染源。放眼我國，全境汽車總量已超過2.6 億輛，由此形成的尾氣污染勢必是持續(xù)且巨量的。在此基礎上，結合社會經驗與相關研究來看，汽車尾氣的污染物成分可多達百余種甚至數百種，且對人類的健康侵襲具有多樣性特點。例如，一氧化碳、鉛塵、氮氫化合物均可通過汽車尾氣排出。其中，當人吸入過量的一氧化碳后，其中樞神經系統(tǒng)會嚴重受損。當大量鉛塵隨呼吸道進入人體，其心臟、肺臟、肝臟等器官都可能發(fā)生鉛中毒癥狀，甚至引起功能衰竭，危及人的生命。而氮氫化合物主要作用于人的呼吸系統(tǒng)，輕則引發(fā)咽喉炎、肺炎等病癥，重則導致人體出現反射性呼吸停止，形成極大的致死風險[2]。

2.4 自然領域的污染因素

除了人類社會的生產活動以外，自然界本身的運行也會加劇大氣污染。例如，在雷擊、高溫等導致的森林火災中，大量樹木燃燒產生的濃煙進入到空氣中，勢必會提高大氣環(huán)境的粉塵顆粒濃度。再如，在火山巖漿的作用下，地層中的礦物會反應分解出二氧化硫、硫化氫等多種有毒有害成分，并最終雖火山噴發(fā)噴薄而出，進入到大氣環(huán)境當中。

3 大氣污染的環(huán)境監(jiān)測治理技術

3.1 大氣污染的環(huán)境監(jiān)測技術

現階段，業(yè)內常用的大氣污染環(huán)境監(jiān)測技術有多種類型。例如，對于固體顆粒污染物，相關人員可采取濾膜技術進行監(jiān)測。在工作中，可將40mmφ 的濾膜采樣紙作為污染物采集工具，對PM10、PM2.5 等污染物進行濃度測定。結合相關研究結果來看，通過濾膜技術開展大氣污染監(jiān)測工作，監(jiān)測精度可接近98%，并具備良好的可靠性與穩(wěn)定性；再如，對于汽車尾氣中的氮氧化物，相關人員可依托傳感器技術，部署出汽車尾氣監(jiān)測系統(tǒng)。在實踐投用中，該系統(tǒng)可對工作環(huán)境內汽車的尾氣排放量、尾氣污染成分進行精細化感知，并基于特定程序，運算得出汽車在怠速工況中的煙度指數、污染指數[3]。

3.2 大氣污染的環(huán)境治理技術

現階段，我國主要采取“源頭治理”與“末端治理”相結合的大氣污染治理模式。一方面，我國從政策戰(zhàn)略的角度出發(fā)，對廣大社會企業(yè)、人民群眾提出了節(jié)能減排、低碳出行等指導要求與言論號召，積極鼓勵人們多選擇步行、乘坐公共交通工具等交通出行方式，以此從源頭上弱化汽車尾氣的排放污染問題。在此基礎上，我國還著力推動新能源技術、清潔生產技術、綠色印染技術等的研發(fā)應用，以促進火電工業(yè)、紡織工業(yè)、煤炭工業(yè)等各個社會領域的低污染、低能耗發(fā)展，為“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”的長效打響夯實基礎。另一方面，我國政府及社會公眾也采取了多種末端性的大氣污染治理技術手段。例如，在退耕還林、植樹造林、城市綠化等建設項目的蓬勃開展下，綠色植被可充分發(fā)揮出吸附有害物質、凈化空氣環(huán)境的作用，實現已有大氣污染的充分降低。再如，靜電除塵、脫硫降塵等技術工藝也越來越多地應用到火電廠、熱電廠等企業(yè)當中，在工業(yè)廢氣的“先處理，后排放”中發(fā)揮出了重要作用。除此之外，“炭吸附”作為一類低成本、起效快的大氣污染末端治理技術，也被廣泛地應用到了工業(yè)生產、環(huán)境保護等領域當中。將足量的活性炭布置在工業(yè)廠區(qū)與排煙系統(tǒng)中，能實現廢氣、濃煙中多種污染物的捕捉與聚集，從而將金屬離子、有機化合物等物質從混合氣體中分離出來，降低其在大氣環(huán)境中飄散、傳播的幾率，達到凈化有害煙氣、改善空氣質量的目的。

3.3 大氣污染的環(huán)境治理成果跟蹤

大氣污染的治理過程，在不同的時間段需要落實的工作也不同，甚至必要時要調整使用的治理方法，要確保選用的工作方法自身不存在問題，則要通過治理成果的跟蹤工作，確定目前選用的方法能否支持治理要求，當確定不能達到要求時，立即選用其他類型的技術。在環(huán)境的跟蹤中，可借助大數據直接從各個采樣站點內取得該區(qū)域的大氣污染參數，比如在某個化工廠區(qū)周圍，布置了多臺大氣環(huán)境監(jiān)控設備，檢測的參數包括空氣中硫氧化物、氮氧化物、PM10、PM2.5 等，在得到了檢測結果之后，直接使用通信系統(tǒng)把取得的檢測參數傳遞給信息檢測與識別中心，大數據技術同時和整個省、市、自治區(qū)內的空氣探測裝置連接，滿足龐大數據的分析要求。在上傳了參數后，由云計算系統(tǒng)直接識別設備位置，如發(fā)現某參數超標，如PM2.5 參數高于允許值20%，且發(fā)現企業(yè)已經完全使用了目前使用的治理方法未能見效，則要使用其他方法。

3.4 大氣污染的環(huán)境治理技術調整

大氣污染的環(huán)境治理技術調整中，是否調整、能否調整、怎樣調整是需要重點研究的內容。在具體的檢查中，需要借助上文中提及的環(huán)境因素監(jiān)管制度，研究目前的取得信息。

比如某供暖企業(yè)以煤炭為能量源，在冬季時發(fā)現主要采用“末端治理”方法，將廢氣進行處理后排放，發(fā)現固體顆粒物長期符合指標，但是硫氧化物長期超標，通過與企業(yè)的洽談發(fā)現針對廢氣的除硫裝置全天候運行。此時給出的治理方法是轉變成“源頭治理”為主導的處理方法，強化燃煤檢查、燃煤預處理、鍋爐結構優(yōu)化等工作。

結語

總而言之，大氣污染廣泛存在于人類社會的生產生活之中，長期制約著大氣環(huán)境的質量發(fā)展。從大氣環(huán)境治理環(huán)境、治理方法和治理目的上來看，要調整“源頭治理”與“末端治理”兩種方法的投入資源，形成有側重點的治理方法選用機制，該過程必須詳盡分析目前采用的方法為何無法達到設定的管理指標。由此，在監(jiān)測治理的實踐中，相關人員必須要堅持統(tǒng)籌兼顧、多元入手的理念，對大氣污染的類型、來源進行具體分析，并實施出源頭治理與末端治理形結合的有效手段，以達到最佳的大氣污染防控效果。