大气环境在线监测新技术研究现状

大气环境在线监测新技术研究现状

张晓迪 1 宋贺培 2 李爽 3

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摘要：生态环境领域的执法监督与管控以及生产型企业大气污染物排放总量控制仍面临严峻挑战。传统的手动采样监测、实验室分析、数据及信息报告上传与抽查执法的管控模式越来越不能满足不断加大的生态环境监察的工作量需求。在有限的生态环境管理资源和现有技术条件下，生态环境行政执法部门迫切需要将更加信息化、模块化、精细化的新型技术手段应用于现场监测及执法管理，从而提升环境执法与监督管理的整体效能。

关键词：大气环境；在线监测；新技术；现状；策略

1我国大气污染现状

近年来，随着国家社会经济的快速发展，城市工业化进程正在稳步推进，在工厂的生产经营过程中带来的环境污染问题已经严重影响到人民群众的生命健康，愈发不可忽视。大气污染问题主要源于CO、O3、SO2等气体的排放，当大气污染严重时，在空气中会停留一些细小颗粒，通过人们的呼吸进入人体内，堆积在呼吸系统与肺部器官，经过长期的堆积和停留，最终危害人类的身体健康。虽然国家及政府各级环境保护部门已经加大对大气污染的治理力度，但是在2019年我国仍然有70多个城市的空气质量不达标，一些人口密集城市的空气质量相对较差，PM2.5含量远超过全国平均水平。由此可见，我国仍然面临着十分严峻的大气污染问题，必须立即采取相应的有效措施。

我国大气污染的主要原因有以下几方面：第一，工业废气。在城市工业生产的过程中，原材料的采集与加工制造需要消耗大量的自然资源，还需要运用较多的化工原料，从而产生CO2、SO2等污染气体，致使大气受到污染。一些企业为了获得较多的经济效益，无节制地开采和消耗自然资源，不注重环保问题，导致大气污染现象日益严重。第二，汽车尾气。随着城市化建设逐渐加快，人们对汽车的使用率越来越高，在车辆行驶过程中会排放大量含有CO等有毒物质的气体，影响着人们的生命健康，加剧大气污染。第三，建筑扬尘。城市建筑及交通的施工会形成大量的扬尘，这些扬尘进入大气层后会造成一定的污染，相关部门应当进行严格的管控，有效解决此类问题。

2大气污染的主要原因

结合中国的经济发展，分析造成大气污染的原因主要有三方面，分别是工业、交通和扬尘。在工业和交通快速发展的过程中，工厂数量逐年增多，汽车使用量也日渐增多，使得工业生产时的化学气体和汽车尾气不可避免地被排放到大气中，这就加重了大气污染。

在工业发展方面，落后的生产技术会造成不可预计的大气污染。另外，工业生产中会用到大量煤炭，占据煤炭使用的主导地位。然而大部分工厂中煤炭燃烧的技术设备水平比较低，能源利用率不高。同时很多企业只重视经济发展，忽视了对城市环境尤其是大气环境的保护，将大量未经处理的工业废气违规排放到大气中。

在交通发展方面，机动车的持有量出现连年暴增趋势。单就家庭轿车使用而言，虽然政府经常会采取一些在重污染天气限行的措施，同时积极采取对新能源汽车给予补贴等方式，但并不能从根本上解决尾气排放污染大气的问题。汽车尾气污染物主要有CO,NOx和烟尘微粒等，除对大气环境造成严重污染外，还直接影响人类身体健康。

一般在中国北方，由于植被较少，春天大风天气导致沙尘暴现象频发，空气污染非常严重。一些建筑工地的运输管理不足，工地出入口环境卫生较差，不及时打扫，更有甚者不按规定建设冲洗平台及安装冲洗设施，导致驶出工地的各类车辆没有冲洗干净就带泥上路，同时运输车辆未密闭运输，造成沿途遗洒，污染路面，出现扬尘污染。

3目前存在的问题

3.1设备集成度低、综合成本较高

目前，对同一污染源的在线监测方式通常是安装数台在线监测设备同时工作，例如对大气污染源，会视企业排放污染物分别安装废气CEMS（针对颗粒物、SO2、NOx等特征污染物）和挥发性有机物VOCs（针对非甲烷总烃、苯系物等特征污染物）在线监测设备，可能需要排污企业多次投入和施工，增加生产的合规成本。因此，如能采用一种原理方法监测多种特征污染物参数或能将多种监测设备集成到一台在线监测设备上，同时对有机和无机污染物进行有效监测管控，是未来在线监测技术的发展方向。

3.2在线监测方法与实验室监测方法不接轨

针对大气污染源排放口建设的在线监测设备，在分析原理、工况条件和采样方式等技术条件上与实验室分析方法并不统一，但在线监测设备准确稳定运行的判定条件却是与实验室分析方法的比对监测，这导致在线监测数据目前更多地只能作为监控手段，其作为执法依据的作用大打折扣。新型大气污染走航监测车载分析设备虽然与实验室仪器设备原理相同，但样品的处理和受气象因素的影响等不尽相同，同时也尚未出台权威的移动监测站或移动实验室相关检测标准，因此移动监测的方式目前更多是用于排查，也不能出具可作为执法依据的检测报告。可见，大气污染监测新技术的发展尚有赖于行业整体推动，尽快出台相关技术标准来规范具体监测行为。

4大气环境在线监测新技术

4.1结合信息化技术开展环境监测治理工作

目前，我国已经进入了科技信息化高速发展的时期，信息化技术已经在各个行业以及领域中得以运用，其具备较强的科学性、合理性、准确性，正是由于这样的特点在环境监测与治理工作中应该引入信息化技术，使此项工作能够更加顺利有效的开展。由于，环境监测与治理是一项复合性较强的工作，所收集到的数据又存在基数庞大的特点，所以在进行环境监测过程中应当针对监测到的数据，利用大数据技术进行分类、整理和归纳。这样做的目的，一是能够方便工作人员在合理的时间之内摘取数据，提高了工作人员的效率。二是有区别于传统数据收集归纳，能够保证数据的完整性，有利于存储。为进一步的保障数据的准确性，在监测过程中也应该采用先进的测量设备进行精准监测，通过物联网的方式将结果及时反馈到工作人员手中。

4.2初代大气走航监测车

初代大气走航监测车采用离子色谱分析原理，集成了PM2.5/PM10、O3、SO2、NOx、CO、VOCs监测参数和气象参数分析设备。这款大气走航监测车的优势是成本较低、监测参数集成度高、数据分析周期较短、设备体积较小便于移动，简易搭载车辆即可完成移动监测；其劣势是分析结果受移动时气象变化影响较大，且每次监测分析前需预热时间过长。综合考虑该设备作为移动监测站使用比走航监测更适合。

4.3新型大气走航监测车

目前，集成上线的新型大气走航监测车与实验室方法相同，采用气相色谱与质谱联用分析原理。新型走航监测车的缺点是投资成本较高、设备所占空间较大，必须改装车辆进行设备集成并整车申请北京环保目录后按特种作业车上牌方不受限行影响，开发集成周期也较长；其优点是监测分析原理与实验室方法统一，监测周期极短，且分析数据相对精确。

4.4立体监测技术

立体监测技术通常由三种形式组成：第一，机体遥感实时监测。通过将监测设备安装在飞机上，达到对大气层进行实时监测的目的。目前我国对于这一技术的运用越来越广泛，为我国的环境治理工作带来较大的帮助。第二，车载设备监测。通过将监测设备安装在专业车辆上，达到对特定区域进行监测的目的。能够对随时变化的污染情况进行监测，从而对整体污染情况进行有效的预判。第三，地基遥感监测。作为目前较为常见的监测方式，其应用情境较为灵活和广泛，能够根据实际情况的变化而做出相应的调整。

结论

综上所述，我国目前环境空气质量与大气污染监测技术所面临的问题不容乐观。生态环境精细化管理工作有赖于先进的环境监测技术，而在线监测新技术的研究与发展更能极大程度地提高工作效能。同时，大气走航监测车的应用成为在线监测系统一个重要的补充手段，将在重点区域大气污染排查与治理工作中发挥重要作用，为保证社会绿色发展、高质量可持续发展做出贡献。

参考文献：

[1]丁胜,冯雪.浅论环境空气质量监测方法[J].污染防治技术,2019(01):45-46.

[2]李劲松,冯冰砚,王少峰.适用于大气污染监测的车载系留气球平台[J].电子世界,2019(17):122-123.