大氣污染物在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

翁建平

摘要：隨著時代的飛速發(fā)展與工業(yè)建設(shè)規(guī)模的不斷多大，生態(tài)環(huán)境受到嚴重影響大氣污染問題日益突出。基于此，大氣污染監(jiān)測工作迎來巨大挑戰(zhàn)。大氣在線監(jiān)測技術(shù)能夠準確、全面地反映出大氣環(huán)境目標污染物的濃度及其變化趨勢，從而實現(xiàn)全時段、全方位、動態(tài)監(jiān)測大氣要素的目的。因此，本文簡要介紹了大氣環(huán)境在線監(jiān)測技術(shù)，說明了大氣環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體構(gòu)架，并結(jié)合實際應(yīng)用提出了大氣環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制的關(guān)鍵點。

關(guān)鍵詞：大氣環(huán)境;在線監(jiān)測;應(yīng)用研究;質(zhì)量控制

引言

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平不斷加快，人們生活條件和生活質(zhì)量不斷升高。但與此同時也出現(xiàn)了一定的弊端，例如生態(tài)環(huán)境破壞與污染情況越來越嚴重，尤其是大中城市中有機污染物越來越多，給人們的健康造成了極大的威脅，因此對有機污染物進行監(jiān)測和治理已經(jīng)成為環(huán)保工作者研究的重要課題。本文以大氣環(huán)境為主要研究對象，對大氣環(huán)境在線監(jiān)測技術(shù)進行了細致的分析，以期能夠為改善人類生活環(huán)境做出一定的貢獻。

1在線監(jiān)測技術(shù)的基本概念

環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心技術(shù)包括計算機應(yīng)用技術(shù)、自動控制技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、自動測量技術(shù)以及遠紅外傳感技術(shù)。當前，在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛。如煙氣監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、噪音檢測、大氣監(jiān)測等。需要格外強調(diào)的是，環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的原則是總量控制和總量管理。該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以提高環(huán)境監(jiān)測效率，還會促進環(huán)保工作的互動交流，推動環(huán)保事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。通過匯總，可以對環(huán)境情況有著更為整體和精確的掌握，進而以此為基礎(chǔ)制定環(huán)境管理規(guī)劃方案，解決此前存在的各自依據(jù)有限數(shù)據(jù)而進行的分散管理，以及對環(huán)境監(jiān)控和治理存在弊病的問題。通過科學(xué)應(yīng)用在線監(jiān)測技術(shù)，可以實現(xiàn)對環(huán)境問題及數(shù)據(jù)的全方位、全時段監(jiān)控。同時，環(huán)境在線監(jiān)測技術(shù)還可以對各環(huán)境要素進行實時監(jiān)測，進而鎖定污染源，之后再經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，對污染情況進行實時追蹤，以此杜絕環(huán)境監(jiān)管中存在的低效率、不連續(xù)的治理問題。

2系統(tǒng)總體方案

城市揚塵實時在線監(jiān)測將遠程監(jiān)測與治理相結(jié)合，實現(xiàn)了城市揚塵監(jiān)測、治理和預(yù)防，系統(tǒng)由城市揚塵在線監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和在線監(jiān)測平臺組成。其中揚塵監(jiān)測設(shè)備包括對顆粒物TSP、PM10、PM2.5等粒度顆粒物的綜合監(jiān)測。PM10、PM2.5切割器采用呼吸性粉塵分離原理進行研究設(shè)計，首先通過切割頭把大氣顆粒物按要求進行切割，抽塵系統(tǒng)把切割后的顆粒物導(dǎo)入到激光散射粉塵檢測裝置進行測量。采用GPRS傳輸，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)揚塵污染源的遠程在線監(jiān)管，系統(tǒng)可根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)與超限數(shù)據(jù)對比，采取防塵、降塵措施。

3氣環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

3.1數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)

大氣環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集需要依賴于計算機及其I/O接口設(shè)備硬件平臺。I/O接口設(shè)備主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出，其能夠?qū)κ占男盘栠M行放大，能夠?qū)δM信號與數(shù)字信號進行相互轉(zhuǎn)換。

3.2數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)

人們要有效利用網(wǎng)絡(luò)平臺與計算機平臺傳輸感知層采集的數(shù)據(jù)，感知層獲取的信息需要經(jīng)過處理，并借助局域網(wǎng)絡(luò)傳遞給人機交互平臺。與之關(guān)聯(lián)的計算機應(yīng)當設(shè)置相應(yīng)的程序接口用于收集、處理、分析相關(guān)數(shù)據(jù)。

4實際應(yīng)用

4.1顆粒物檢測技術(shù)

為實現(xiàn)城市污染在線監(jiān)測系統(tǒng)能對顆粒物進行在線監(jiān)測，采用光散射法進行顆粒物測量。光散射法作為濃度測量方法，是一種非采樣測量方法，因其成本低、實時性好、可以實現(xiàn)在線測量的優(yōu)點，已經(jīng)成為顆粒物質(zhì)量濃度測量的主要方法。顆粒群光散射法作為以光散射原理測量顆粒物質(zhì)量濃度方法的一種，滿足本項目測量需求。其基本原理是：當顆粒性質(zhì)一定的情況，顆粒物的散射光強度和其質(zhì)量（或體積）濃度是呈正比的，在不同空間角度處，同時測量多個顆粒的散射光強信號，然后利用Mie散射理論及顆粒物的各參量可以反演得到顆粒物質(zhì)量濃度。

4.2應(yīng)用生物傳感技術(shù)監(jiān)測水體污染物含量

生物傳感技術(shù)應(yīng)用的主體設(shè)備就是生物傳感器。生物傳感器的核心原理為：酶、抗體等固化生物活性物質(zhì)與待測物質(zhì)反應(yīng)，使用信號放大裝置與能量轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)化并輸出電壓信號，由此，獲得污染物的屬性信息、物量信息和濃度信息。當前，關(guān)于生物傳感器的識別方式的科研成果越來越多。例如，利用聚乙烯醇凝膠包埋方式固定酵母后溶于溶液，再將溶解氧探頭插入溶解，測量生物耗氧量。

4.3差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)

差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)簡稱為DOAS技術(shù)，是上世紀七十年代由德國學(xué)者研究發(fā)明的環(huán)境在線檢測技術(shù)。這種在線檢測技術(shù)的主要特點是檢測距離長、范圍廣，因此該技術(shù)常用于基地和衛(wèi)星平臺中。差分光學(xué)吸收光譜儀主要由光源發(fā)射系統(tǒng)、光源接收系統(tǒng)、光譜儀系統(tǒng)、信號接收系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，大氣中的氣體分子會吸收光源，被吸收后的光源傳輸進入系統(tǒng)后光束在固定波段內(nèi)有所減弱。利用光譜儀和探測器將光束的光信號轉(zhuǎn)換成為電信號的同時，對光束進行劃分和檢測。利用差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)能夠?qū)Τ鞘写髿庵袚]發(fā)性有機物進行分析，它不僅能確定大氣中某種揮發(fā)性污染物的存在方式，還能較精確的確定出該種組成的含量，并已取得了良好的監(jiān)測效果。差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)已成功與消防系統(tǒng)相結(jié)合，進行車載消防應(yīng)急救援中有毒氣體檢測，被應(yīng)用在各種有害氣體泄漏的應(yīng)急處理中。

5大氣環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制

5.1建立完善的大氣環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理機制

一套完整、科學(xué)的大氣環(huán)境在線監(jiān)測質(zhì)量管理機制對于保障大氣環(huán)境監(jiān)測工作的有效、順利開展是十分重要的，可以說，其在一定程度上決定了環(huán)境監(jiān)測工作的效率與質(zhì)量。為此，環(huán)境監(jiān)測部門應(yīng)當結(jié)合實際情況，認真分析環(huán)境監(jiān)測中遇到的問題，并不斷完善現(xiàn)有的質(zhì)量管理體系，確保大氣環(huán)境監(jiān)測工作與質(zhì)量監(jiān)督管理緊密結(jié)合，全力保證大氣環(huán)境治理工作落到實處。

5.2提高監(jiān)測人員的綜合素質(zhì)

監(jiān)測人員的專業(yè)能力與工作水平在一定程度上決定了大氣環(huán)境在線監(jiān)測的質(zhì)量。所以，有關(guān)單位必須想方設(shè)法，采用各種方式不斷提升監(jiān)測人員的綜合素質(zhì)。一方面，環(huán)境監(jiān)測部門應(yīng)當全面結(jié)合工作實際，針對監(jiān)測人員制定必要的培訓(xùn)計劃。其培訓(xùn)內(nèi)容不光要涉及理論知識，還要有實際操作演練，只有這樣才能全面提升監(jiān)測人員的業(yè)務(wù)能力。另一方面，在培訓(xùn)的過程中要注意對監(jiān)測人員進行思想教育，不斷增強他們的工作責任心，保證所有監(jiān)測人員嚴格按照規(guī)章制度執(zhí)行任務(wù)，開展工作。

5.3大氣在線監(jiān)測設(shè)備將更加先進化和多元化

目前我國各省市都已開展進行大氣環(huán)境監(jiān)測，監(jiān)測水平已有大幅度提升，但必須正視的是目前我國主流監(jiān)測設(shè)備整體較落后，監(jiān)測結(jié)果的精確度較低，無法完成對地區(qū)復(fù)雜大氣環(huán)境進行監(jiān)測。隨著，社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，以及投入建設(shè)資金的不斷增加，未來需要充分對設(shè)備的成本、檢測精確度以及日常維護程度進行考慮，開發(fā)出多元化的大氣監(jiān)測體系，全面保證空氣質(zhì)量。

結(jié)語

大氣污染問題頻發(fā)，嚴重影響城市居民的身體健康。大氣監(jiān)測是大氣治理的基礎(chǔ)，是準確分析大氣污染來源、制定相應(yīng)治理方案的必要條件。通過多種監(jiān)測技術(shù)手段，人們可以精準溯源，為綜合分析和判斷主要污染貢獻源提供科學(xué)支撐，從而為環(huán)境管理明確方向和思路，最終持續(xù)改善環(huán)境空氣質(zhì)量。

參考文獻

[1]趙若楠.在線監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代國企研究， 2018（12）：181

[2]聶鐵明.試論環(huán)境監(jiān)測在大氣污染治理中的作用及措施[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2018，（7）：57.

[3]劉健，宋威威.關(guān)于大氣污染的環(huán)境監(jiān)測及治理分析[J].資源信息與工程，2017，32（5）：198-199.