日前，中科院安徽光(guang)(guang)機所開發的區(qu)域(yu)大(da)(da)氣復合污(wu)染(ran)立(li)體(ti)監(jian)測(ce)技(ji)術系統成果發表在最新一期的《大(da)(da)氣與環境光(guang)(guang)學(xue)學(xue)報》上，該成果及其應用(yong)將推動我國區(qu)域(yu)大(da)(da)氣污(wu)染(ran)監(jian)測(ce)技(ji)術進入全方(fang)位立(li)體(ti)時代。

區域(yu)大氣(qi)復合(he)污染(ran)立體監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)技術系統(tong)，是針(zhen)對我國(guo)經濟(ji)快速發(fa)展過(guo)程中大氣(qi)環(huan)境污染(ran)問題，以我國(guo)重大環(huan)境應(ying)急監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)工程需(xu)求為牽引，以先進環(huan)境監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)技術為核(he)心(xin)構建的(de)多種大氣(qi)復合(he)污染(ran)時空分布(bu)綜合(he)立體監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)系統(tong)，該(gai)系統(tong)將固定點(dian)連(lian)續監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)和典型(xing)過(guo)程流動(dong)加強監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)相(xiang)(xiang)(xiang)結(jie)合(he)，地(di)面(mian)監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)與(yu)(yu)垂直測(ce)(ce)(ce)(ce)量相(xiang)(xiang)(xiang)結(jie)合(he)，地(di)面(mian)遙(yao)測(ce)(ce)(ce)(ce)、航空遙(yao)測(ce)(ce)(ce)(ce)與(yu)(yu)衛星觀(guan)測(ce)(ce)(ce)(ce)相(xiang)(xiang)(xiang)結(jie)合(he)，常(chang)規觀(guan)測(ce)(ce)(ce)(ce)與(yu)(yu)高技術手(shou)段觀(guan)測(ce)(ce)(ce)(ce)相(xiang)(xiang)(xiang)結(jie)合(he)，經實驗(yan)證(zheng)明是適合(he)中國(guo)國(guo)情的(de)全方位立體監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)手(shou)段。

現有監測技術瓶頸亟待突破

“看(kan)不見藍(lan)天”已成為許多城市的(de)(de)共同憂患，大氣(qi)污(wu)染(ran)給人體(ti)(ti)健康(kang)帶來新的(de)(de)威脅，區域人群呼吸道疾病患病率顯著上升。煤煙型污(wu)染(ran)、汽車尾(wei)氣(qi)污(wu)染(ran)及(ji)有(you)機氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)光(guang)化學污(wu)染(ran)的(de)(de)共存(cun)和相互耦合，形成了發達(da)國家也(ye)未(wei)遇到過的(de)(de)復(fu)合型大氣(qi)環境污(wu)染(ran)，國際上也(ye)沒有(you)成功的(de)(de)經驗可資(zi)借(jie)鑒(jian)。

而(er)當前(qian)，我國的(de)(de)城市空(kong)氣(qi)污(wu)染(ran)(ran)數據(ju)主要由(you)地(di)面空(kong)氣(qi)質(zhi)量監(jian)測網提供，空(kong)氣(qi)質(zhi)量評(ping)價指標僅(jin)包括SO2、NO2和PM10最(zui)基本的(de)(de)污(wu)染(ran)(ran)數據(ju)。因沒有足夠的(de)(de)信(xin)息確定污(wu)染(ran)(ran)物的(de)(de)動(dong)態時空(kong)演化過程和化學反應過程，而(er)難以揭(jie)示污(wu)染(ran)(ran)的(de)(de)形成、來源、發展趨(qu)勢等(deng)根本問題，導致對污(wu)染(ran)(ran)濃度水平必要了解(jie)和預見能力(li)的(de)(de)缺失(shi)，無(wu)法為政(zheng)府(fu)決策者(zhe)制定污(wu)染(ran)(ran)控制策略提供依據(ju)。

出路在何方

污(wu)染形成和演變(bian)主要(yao)是(shi)邊界層內對(dui)流(liu)層底（從地面至幾百米）發生的(de)光化學(xue)反應造成的(de)，對(dui)流(liu)層底是(shi)大(da)氣(qi)(qi)主要(yao)污(wu)染區。而較(jiao)低(di)對(dui)流(liu)層中的(de)風環流(liu)也會導致邊界層內大(da)氣(qi)(qi)污(wu)染混合(he)輸送(song)或水平對(dui)流(liu)。因此，大(da)氣(qi)(qi)污(wu)染物(wu)輸送(song)擴(kuo)散的(de)風向(xiang)指標(biao)——大(da)氣(qi)(qi)垂直廓(kuo)線會不(bu)斷發生變(bian)化。

測量(liang)痕(hen)量(liang)氣(qi)(qi)體和氣(qi)(qi)溶(rong)膠(jiao)顆(ke)粒(li)物濃(nong)度(du)（其他參數(shu)如大氣(qi)(qi)輻射強(qiang)度(du)）是實驗研究大氣(qi)(qi)污染監(jian)測和大氣(qi)(qi)光化學(xue)反應的前提，迄今還沒有單一的測量(liang)技術能滿足痕(hen)量(liang)氣(qi)(qi)體檢(jian)測的多種(zhong)要求。只有發(fa)展各種(zhong)新技術或者多種(zhong)技術結合，才能完成大氣(qi)(qi)研究、污染控(kong)制、大氣(qi)(qi)變化監(jian)測等多項任(ren)務(wu)。

科學(xue)家認(ren)為，近年(nian)來環境(jing)監(jian)測技(ji)術(shu)已由較(jiao)窄的(de)局部監(jian)測、單純的(de)地(di)面環境(jing)監(jian)測，向(xiang)(xiang)全方位遙(yao)感(gan)遙(yao)測相結(jie)合(he)的(de)方向(xiang)(xiang)發(fa)展。環境(jing)監(jian)測手段向(xiang)(xiang)物理、化學(xue)、生物、電子、光學(xue)等技(ji)術(shu)綜(zong)合(he)應(ying)用(yong)的(de)高(gao)技(ji)術(shu)領域(yu)發(fa)展，根據這一(yi)思路，我國科學(xue)家開展了(le)大(da)量的(de)研發(fa)工作，并根據研究結(jie)果撰(zhuan)寫了(le)《區域(yu)大(da)氣復合(he)污染(ran)立體監(jian)測技(ji)術(shu)系(xi)統與應(ying)用(yong)》一(yi)文。

該文(wen)重點介紹了(le)主(zhu)要用于顆粒(li)物(wu)區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)(yu)輸(shu)送通量監(jian)測(ce)、氣(qi)態污(wu)染(ran)(ran)物(wu)區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)(yu)排(pai)放通量監(jian)測(ce)以(yi)及(ji)區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)(yu)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)垂(chui)直柱濃度監(jian)測(ce)的區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)(yu)大(da)氣(qi)復(fu)合(he)污(wu)染(ran)(ran)監(jian)測(ce)和(he)(he)大(da)氣(qi)化學研(yan)究的幾種(zhong)激光和(he)(he)光譜分析(xi)技術，科(ke)研(yan)人員圍繞城市區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)(yu)環境空氣(qi)質量和(he)(he)污(wu)染(ran)(ran)源監(jian)測(ce)進行了(le)技術示范(fan)(fan)，選擇了(le)典型城市區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)(yu)（城市群）大(da)氣(qi)復(fu)合(he)污(wu)染(ran)(ran)和(he)(he)區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)(yu)背景監(jian)測(ce)開展技術示范(fan)(fan)。

北京的監測示范

北京(jing)，作為擁有1300多萬人口、處于(yu)快(kuai)速發展時期的特大型城市，面臨的嚴峻問題之一就是嚴重的空氣污(wu)染(ran)。大氣污(wu)染(ran)已成為政府和社會關(guan)注的焦點。

北(bei)京(jing)(jing)已擁有覆蓋全市(shi)(shi)主(zhu)要(yao)地區(qu)(qu)的(de)(de)常規(gui)(gui)空(kong)氣質量自(zi)動監測系統，在監測的(de)(de)質量控制和質量保證方面也建立了一套相對完整的(de)(de)體系，可以較(jiao)好地反映(ying)北(bei)京(jing)(jing)市(shi)(shi)大氣環(huan)境(jing)的(de)(de)實際狀(zhuang)況。但由(you)于地形和自(zi)然環(huan)境(jing)所(suo)形成(cheng)的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)區(qu)(qu)域間(jian)傳輸(shu)和匯(hui)聚，北(bei)京(jing)(jing)市(shi)(shi)的(de)(de)顆粒物(wu)來源(yuan)及變化規(gui)(gui)律(lv)十(shi)分復(fu)雜：市(shi)(shi)區(qu)(qu)人口稠(chou)密，汽車(che)尾氣、工(gong)程施工(gong)、揚塵等產生顆粒物(wu)問(wen)題嚴重(zhong)；與周邊(bian)地區(qu)(qu)存在明顯的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)傳輸(shu)過程，在某些天氣條(tiao)件下，這種傳輸(shu)導致的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)匯(hui)聚，使北(bei)京(jing)(jing)市(shi)(shi)的(de)(de)空(kong)氣質量迅速惡化，但周邊(bian)省市(shi)(shi)地面常規(gui)(gui)監測數據不足(zu)以反映(ying)區(qu)(qu)域間(jian)的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)輸(shu)送狀(zhuang)況。

世界上對北(bei)京光化學污(wu)染(ran)的(de)關注也對環(huan)境(jing)(jing)監測(ce)提出了新的(de)要求。因此(ci)亟須一種大氣(qi)環(huan)境(jing)(jing)立體監測(ce)技(ji)術手段(duan)，開展對污(wu)染(ran)物的(de)輸送通道的(de)連續監測(ce)，以(yi)彌補北(bei)京市大氣(qi)環(huan)境(jing)(jing)例行(xing)業務(wu)在監測(ce)手段(duan)、內容和范圍等(deng)方面(mian)的(de)不足，評估北(bei)京與周邊區域(yu)大氣(qi)污(wu)染(ran)及其相互影響的(de)特征。

2005～2008年，中科院(yuan)安徽(hui)光機(ji)(ji)所結合(he)2008年北京奧(ao)運空氣(qi)質量保障工作，以北京地區(qu)(qu)(qu)大氣(qi)復合(he)污(wu)(wu)(wu)染(ran)監(jian)測(ce)(ce)為對象，開展了大氣(qi)環境污(wu)(wu)(wu)染(ran)立體(ti)監(jian)測(ce)(ce)技(ji)(ji)術(shu)示(shi)范。示(shi)范采用(yong)了氣(qi)溶膠顆粒物(wu)(wu)(wu)區(qu)(qu)(qu)域輸送通(tong)量監(jian)測(ce)(ce)技(ji)(ji)術(shu)、氣(qi)態污(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)區(qu)(qu)(qu)域排放(fang)(fang)通(tong)量監(jian)測(ce)(ce)技(ji)(ji)術(shu)、揮(hui)發(fa)性有機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)（VOCS）區(qu)(qu)(qu)域排放(fang)(fang)通(tong)量監(jian)測(ce)(ce)技(ji)(ji)術(shu)、區(qu)(qu)(qu)域氣(qi)態污(wu)(wu)(wu)染(ran)垂直柱濃度與廓(kuo)線監(jian)測(ce)(ce)等多(duo)項技(ji)(ji)術(shu)，通(tong)過區(qu)(qu)(qu)域大氣(qi)復合(he)污(wu)(wu)(wu)染(ran)立體(ti)監(jian)測(ce)(ce)技(ji)(ji)術(shu)系統(tong)集成(cheng)，對污(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)的(de)區(qu)(qu)(qu)域傳輸過程、量化特定(ding)地區(qu)(qu)(qu)的(de)污(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)排放(fang)(fang)總量進行系統(tong)監(jian)測(ce)(ce)，為機(ji)(ji)動(dong)車排放(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)染(ran)的(de)監(jian)測(ce)(ce)、高排放(fang)(fang)源(yuan)的(de)排查提(ti)供(gong)依據，并(bing)對與光化學(xue)污(wu)(wu)(wu)染(ran)有關的(de)前體(ti)物(wu)(wu)(wu)的(de)檢(jian)測(ce)(ce)等發(fa)揮(hui)重要作用(yong)。需要指出的(de)是(shi)，這些(xie)技(ji)(ji)術(shu)也是(shi)目前國際上(shang)在衛星平臺實現全(quan)球范圍(wei)內痕量氣(qi)體(ti)的(de)時間和空間分(fen)辨遙(yao)感的(de)主要手段。

通(tong)過在北京(jing)的(de)(de)(de)監(jian)(jian)測(ce)示范，在對大(da)氣(qi)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)的(de)(de)(de)監(jian)(jian)測(ce)及區域傳(chuan)(chuan)輸過程(cheng)充(chong)分(fen)了(le)解并(bing)進行深入分(fen)析的(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)上，專家們建議政府在制(zhi)(zhi)定控制(zhi)(zhi)、減(jian)少大(da)氣(qi)污(wu)染(ran)(ran)方(fang)針政策時，結合現有的(de)(de)(de)氣(qi)象數據(ju)，研(yan)究(jiu)制(zhi)(zhi)作(zuo)當(dang)(dang)地污(wu)染(ran)(ran)物(wu)詳細(xi)排(pai)放(fang)目錄并(bing)不斷更(geng)新，鑒別(bie)并(bing)量(liang)化主要排(pai)放(fang)源的(de)(de)(de)各(ge)種污(wu)染(ran)(ran)物(wu)；使用DOAS、FTIR、TDLAS、傳(chuan)(chuan)統(tong)化學分(fen)析儀和(he)衛(wei)星數據(ju)監(jian)(jian)測(ce)近地面層和(he)更(geng)高空間污(wu)染(ran)(ran)物(wu)；進一步研(yan)究(jiu)空氣(qi)污(wu)染(ran)(ran)機制(zhi)(zhi)和(he)循(xun)環方(fang)式；將主要排(pai)放(fang)源的(de)(de)(de)監(jian)(jian)測(ce)數據(ju)輸入到大(da)氣(qi)化學污(wu)染(ran)(ran)預報模型中，研(yan)究(jiu)短期(qi)和(he)長期(qi)情況，最終實施有效必要的(de)(de)(de)策略控制(zhi)(zhi)減(jian)少空氣(qi)污(wu)染(ran)(ran)；為減(jian)少大(da)氣(qi)污(wu)染(ran)(ran)排(pai)放(fang)包括工(gong)業(ye)污(wu)染(ran)(ran)排(pai)放(fang)和(he)機動車(che)污(wu)染(ran)(ran)排(pai)放(fang)、提(ti)高當(dang)(dang)地空氣(qi)質量(liang)，必須制(zhi)(zhi)定實施有效的(de)(de)(de)空氣(qi)污(wu)染(ran)(ran)方(fang)案。

引領監測技術發展趨勢

監測(ce)技術(shu)未(wei)來(lai)的發展將集(ji)中在連續、在線監測(ce)儀器以及儀器小(xiao)型便攜(xie)化方面，從而使儀器適宜于地基、車載、船載、無人機(ji)、氣球等多種測(ce)量平臺。

激光和(he)(he)光譜學技(ji)術(shu)(shu)(shu)具(ju)(ju)有(you)多(duo)組分測(ce)(ce)(ce)量、空(kong)間(jian)分布(bu)、高時間(jian)分辨率、高選(xuan)擇性、高監(jian)測(ce)(ce)(ce)靈(ling)敏度等(deng)優勢(shi)，是近年(nian)來國際大型外城實驗觀測(ce)(ce)(ce)的(de)發(fa)展趨勢(shi)。光譜學技(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)應(ying)用，還使在(zai)大氣中瞬息萬變的(de)物(wu)種監(jian)測(ce)(ce)(ce)成(cheng)為可能，其在(zai)區域環境污(wu)染評(ping)估監(jian)測(ce)(ce)(ce)、各種短(duan)壽(shou)命反映(ying)氣體監(jian)測(ce)(ce)(ce)和(he)(he)光化(hua)學煙霧的(de)重要污(wu)染物(wu)監(jian)測(ce)(ce)(ce)方(fang)面(mian)，都具(ju)(ju)有(you)優勢(shi)，是對常規監(jian)測(ce)(ce)(ce)技(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)有(you)力(li)補充(chong)，同時也(ye)是在(zai)衛星(xing)平臺(tai)上觀測(ce)(ce)(ce)全(quan)球大氣痕量氣體成(cheng)分和(he)(he)氣溶膠顆(ke)粒物(wu)的(de)唯(wei)一途徑。

中科院(yuan)安(an)徽光機所(suo)所(suo)取(qu)得的這項成就，為我國區(qu)域大氣(qi)污染監測技術的發展揭(jie)開(kai)了全方位立體(ti)化的新篇章。

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