環境監測中的光譜學技術進展
2018-12-13 15:12:15
2018年11月21日，由中國儀器儀表學會分析儀器分會、中國儀器儀表行業協會分析儀器分會聯合舉辦的“第十一屆中國在線分析儀器及發展國際論壇暨展覽會(CIOAE 2018)在南京盛大開幕。來自中國科學院合肥物質科學研究院的劉文清院士，就《環境監測中的光譜學技術進展》為主題，為現場觀眾做了詳細的技術解讀。
劉文清院士表示，光譜學技術在環境監測中的需求背景主要有以下幾個方面：
一是重大污染事件推動現代科技的發展。18世紀末到20世紀初期發生的兩次工業革命導致的局部性大氣污染(比利時馬斯河谷煙霧事件、美國洛杉磯煙霧事件等)。20世紀20年代至40年代，汽車的推廣使用和石油的開采，對環境的傷害日益加重，包括美國多諾拉煙霧事件、日本熊本縣水俁病事件等。20世紀50到70年代，工業化與城市化進展加快，污染開始全面大爆發(中國松花江硝基苯污染導致太湖藍藻泛濫)；
二是從我國的大氣環境問題來看，大氣臭氧污染有惡化和蔓延的趨勢。隨著治理的深化，二次顆粒物的占比呈上升態勢，如何有效控制PM2.5和O3濃度以及最重要的相關前體物：VOCs、NOx、CO、SO2、NH3。其中VOCs是“大氣十條”實施后排放仍在增長的唯一污染物，與此同時，我國的大氣污染物排放量位居世界前列。
二是從我國的大氣環境問題來看，大氣臭氧污染有惡化和蔓延的趨勢。隨著治理的深化，二次顆粒物的占比呈上升態勢，如何有效控制PM2.5和O3濃度以及最重要的相關前體物：VOCs、NOx、CO、SO2、NH3。其中VOCs是“大氣十條”實施后排放仍在增長的唯一污染物，與此同時，我國的大氣污染物排放量位居世界前列。
從上述情況來看，環境治理仍面臨著重重挑戰，加強監測依舊是重中之重的任務。目前，針對大氣防控治理，部分地區已經建立了大氣環境多維度監測平臺，利用多種手段的綜合外場觀測來認識復雜的大氣過程。其中，通過與模型模擬的大氣4維的對比，能夠幫助工作人員認識到開放、復雜的物理和化學過程，此外，對認識空氣質量、氣象場的作用也大有幫助。
隨著時代的發展，環境監測技術的水平和種類都有了很大的提升。根據專業化程度可分為特定性技術(即一種技術監測一種成分)和通用性技術(即一種技術同時檢測多種列成分)；根據測量范圍則劃分為在線監測和遙感監測；根據技術達到的空間分辨率，分為綜合體積測量和空間分辨測量；而依據技術原理則有氣相色譜分析(通用型、在線型)、光譜學分析(通用型、在線型和遙感型)、質譜分析(通用型)以及其它監測技術(化學發光技術、電化學技術、高性能液體色譜技術和離子色譜技術)。
在報告的最后，劉文清院士指出，環境技術對國家發展的重要程度是不言而喻的。黨的“十九大”報告中要求要加快生態文明體制改革，建設美麗中國，就要著力解決突出環境問題。現如今，生態文明建設的意義，也已經由“千年大計”上升為“根本大計”。《中共中央國務院加快推進生態文明建設的意見》也指出，要“利用技術手段，對自然資源和生態環境保護狀況開展全天候監測，健全覆蓋所有資源環境要素的監測網絡體系”。環境生態關乎國泰民安，關乎人類的長久發展，未來除了要推進互聯網加智慧環保的技術監測外，更要助力傳感器走向小型化和輕量化，幫助光譜學技術在環境監測領域越走越遠。
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