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灰霾监测系统研究现状及展望

2019.5.09
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韩金龙

致力于为分析测试行业奉献终身

  灰霾是指大气之中的硝酸颗粒、硫酸颗粒等粒子浓度很大,致使空气能见度低,出现浑浊感的现象,其实质是细粒子气溶胶污染,属于大气气溶胶的范畴。近年来,随着我国社会经济的高速发展,工业污染物的排放量日益严重,造成灰霾污染现象发生的频率日益增加,对社会生活发展带来诸多不利影响,这使得加强对灰霾的监测变得刻不容缓。 
  1灰霾的成因与危害 
  1.1灰霾的成因 
  灰霾的形成原因有三个。第一个原因是大气在水平方向上的静风运动变多。高楼大厦对风流的摩擦和阻挡效应使得风流强度明显削弱,水平方向上的静风运动变多,妨碍了大气污染物的扩散,使其在城区和郊区的周边聚集。第二个原因是大气垂直方向出现的逆温层。逆温层阻碍了低空处的空气垂直运动,致使污染物不易向高空扩散而停滞在低空。第三个原因是气态污染物和悬浮细颗粒物的变多。随着城市的发展,悬浮细颗粒物等污染物的排放变多,从而造成了能见度的降低。 
  1.2灰霾的危害 
  灰霾会导致严重的空气污染,对人们的生活环境和日常生活工作带来不利影响,更严重的是会危害人们的身体健康。 
  灰霾里面包含了很多的颗粒物,直径很小的气溶胶粒子,这些东西能直接进入人体的呼吸道,如果在人们体内长期积累则会诱发支气管炎等各种疾病。灰霾还会造成光化学烟雾污染。灰霾中的氮氧化物和碳氢化合物在紫外线的照射下会产生光热反应,产生所谓的光化学烟雾。这种厌恶具有很强的毒性。此外,灰霾还会削弱紫外线,阻碍人们骨质中维生素的合成,诱发病毒性疾病等[3]。 
  2灰霾监测的研究现状 
  2.1灰霾监测系统的建立 
  我国对于灰霾监测研究的起步较晚,为了探究灰霾监测分析方法,中国环境监测总站和国家环保部于2007年选择了上海、天津等城市作为试点城市,研究建立一个统一的技术规范与标准化的监测体系。 
  灰霾监测系统主要包括点位选择、监测因子选择、系统配置。 
  1)点位选择。根据空气自动监测技术规范,在已有的大气控制点中可以选择几个监测点作为灰霾的自动监测点; 
  2)监测因子选择。选取SO2、CO、O3和NO2作为基本的污染因子,PM25和PM10作为颗粒物浓度的监测项,气象基本参数、能见度和太阳辐射作为气象条件监测的监测项; 
  3)系统配置。系统配置主要包括监测设备和仪器。 
  2.2灰霾监测的主要方法 
  灰霾监测采用的主要监测方法是建立区域灰霾监测站。该方法属于地面定点监测,一般包括简单记录、PM检测和综合测量等。灰霾监测站内除了有常规的空气污染物自动监测仪器,还有专门针对灰霾监测而配置的设备,例如黑碳监测仪、VOCS监测仪等。作为气溶胶中最重要的吸光物质的黑碳气溶胶,对气溶胶的光吸收作用占主要影响,而黑碳监测仪正是利用这个性质进行了测量。VOCS监测仪可以对大气中的很多种挥发性的有机污染物进行连续性监测。此外,如果需要对灰霾进行预警预报,则应该加入大气稳定度监测仪,则可以对造成灰霾现象的主要物质构成监测。下面简单介绍下灰霾监测站中的标准型监测站和扩展型监测站。 
  1)标准型监测站。标准型监测站可以监测灰霾的基本参数,例如浑浊度、氮氧化物、能见度、二氧化硫、臭氧等; 
  2)扩展型监测站。扩展型监测站可以监测灰霾的高级参数,例如颗粒物化学成分、挥发性有机化合物、硝酸盐等。 
  2.3遥感技术在灰霾监测的应用 
  上面提到的灰霾监测站,在灰霾监测中应用广泛,但是它有时空局限性,相应的监测效果尚不能很好的达到宏观监测的要求。而遥感技术具有实时、监测区域广等优点,能很好的弥补这一缺陷,对于发展和完善灰霾监测有着重要的意义。 
  遥感技术在灰霾监测的应用,国内外已经有了很多研究。Ramanathan等于2005年采用MODIS数据对位于喜马拉雅和印度恒河平原之间的灰霾进行了分析;Lee等于2006年依据卫星数据对韩国的典型灰霾事件的原因进行分析;Wang等于2008年采用MODIS数据对发生于珠三角的灰霾现象进行了研究;Guo等于2010年采用卫星数据对2007年发生于黄海的灰霾事件进行了分析。 
  3灰霾监测的问题与展望 
  1)灰霾监测过程中,普遍存在监测点位偏少且分布不合理的现状,现有的监测站只能反映小范围内的污染情况,而对于大范围内的城市灰霾状况尚不能很好的反映。因此,加大对灰霾监测的资金投入,增加监测站点的数量,如何研究大尺度的灰霾现象将是以后灰霾监测工作所要注意的; 
  2)灰霾监测设备鱼龙混杂,缺乏有效的质量保障体系。灰霾监测设备往往品类很多,不利于保证监测设备的质量。应该对监测设备制定统一的标准,规范监测设备的使用; 
  3)灰霾监测体统尚需完善。可以对现有的监测体统增加例如大气稳定性等项目的监测,以不断完善监测体系。 
  4结论 
  灰霾天气严重影响了人们的生产和生活,而我国对灰霾的研究尚不完善,很多方面亟待提升。对灰霾的监测主要是采用灰霾监测站,遥感技术的加入则提高了灰霾监测的水平。应该不断加强对于灰霾监测技术的研究,不断完善灰霾监测体系,为灰霾天气的预防和治理提供基础。

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