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環(huán)境監(jiān)測中的光譜學技術(shù)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(yè)協(xié)會分析儀器分會聯(lián)合舉辦的“第十一屆中國在線分析儀器及發(fā)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(zhì)科學研究院的劉文清院士，就《環(huán)境監(jiān)測中的光譜學技術(shù)進展》為主題，為現(xiàn)場觀眾做了詳細的技術(shù)解讀。

劉文清院士表示，光譜學技術(shù)在環(huán)境監(jiān)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(xiàn)代科技的發(fā)展。18世紀末到20世紀初期發(fā)生的兩次工業(yè)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(huán)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(yè)化與城市化進展加快，污染開始全面大爆發(fā)(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(huán)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(tài)勢，如何有效控制PM2.5和O3濃度以及最重要的相關(guān)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(huán)境治理仍面臨著重重挑戰(zhàn)，加強監(jiān)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(qū)已經(jīng)建立了大氣環(huán)境多維度監(jiān)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(zhì)量、氣象場的作用也大有幫助。

隨著時代的發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的水平和種類都有了很大的提升。根據(jù)專業(yè)化程度可分為特定性技術(shù)(即一種技術(shù)監(jiān)測一種成分)和通用性技術(shù)(即一種技術(shù)同時檢測多種列成分)；根據(jù)測量范圍則劃分為在線監(jiān)測和遙感監(jiān)測；根據(jù)技術(shù)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(jù)技術(shù)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(zhì)譜分析(通用型)以及其它監(jiān)測技術(shù)(化學發(fā)光技術(shù)、電化學技術(shù)、高性能液體色譜技術(shù)和離子色譜技術(shù))。

在報告的最后，劉文清院士指出，環(huán)境技術(shù)對國家發(fā)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(tài)文明體制改革，建設美麗中國，就要著力解決突出環(huán)境問題。現(xiàn)如今，生態(tài)文明建設的意義，也已經(jīng)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(tài)文明建設的意見》也指出，要“利用技術(shù)手段，對自然資源和生態(tài)環(huán)境保護狀況開展全天候監(jiān)測，健全覆蓋所有資源環(huán)境要素的監(jiān)測網(wǎng)絡體系”。環(huán)境生態(tài)關(guān)乎國泰民安，關(guān)乎人類的長久發(fā)展，未來除了要推進互聯(lián)網(wǎng)加智慧環(huán)保的技術(shù)監(jiān)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(shù)在環(huán)境監(jiān)測領域越走越遠。

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