环境监测与预警会议专题|刘文清院士：大气环境立体监测技术与应用
2017/10/27 10:25
10月20日至21日，由香港内部精准一码与中国环境监测总站共同主办的“环境监测与预警”专题研讨会在厦门圆满落幕。会上专家云集，征得各位专家同意，中科宇图微信公众号（zkyt2013）将陆续分享专家们的精彩报告，欢迎大家关注与收藏。
10月21日上午，中国工程院院士刘文清作为中科宇图战略发展与科学技术委员会的成员及特邀嘉宾，在会上作“大气环境立体监测技术与应用”主题报告。经院士许可，分享以下内容。
需求背景
我们的生存环境有两个方面和大气环境密切相关，一个是空气质量，另外一个就是气候变化。由于人类的自然进化和人类的活动，使得我们的生存环境发生了变化，大气环境问题成为国际上的热点，也成为我国目前这一阶段的热点。
大气污染的形成、转化、输送和演变过程都具有非常强的时空相关性，所以仅靠地面的监测设备只能获得地面周围的一些信息情况。实际上地面很多的污染与排放是对流层，甚至是平流层的燃烧，大部分的光化学反应都是发生在对流层上空。所以，发展一些快速、实时、立体的动态监测是我们面临的一个重要课题。
另外，大气的过程也不仅仅是化学，其中有一些各类的源、物理，以及输送、气象等因素。大气污染和气象的相互作用是通过一些输送和气象条件影响大气成分的分布，空间尺度上是从局地的场流一直到全球的输送。我们需要的是一个完整的大气环境监测系统，不仅仅是一些技术设备的问题，还有一些模型，和其他一些相关的研究。从研究角度来说，我们国家目前大部分还是处于特征分析方面，一个是地面观测技术，另外一个是卫星反演技术。新型监测技术体系应成为提升我国环境保护水平的一个巨大的推动力。
技术应用
·在线测量
空气质量在线自动监测系统可检测多种污染物成分，包括SO2，NO2、O3、 CH2O(甲醛)、CS2(二硫化碳)、C6H6(苯)、C7H8(甲苯)、C6H6O(苯酚)、C7H8O (间,临,对二甲苯)、C7H8O (二甲苯) 、HCHO(甲醛)、HONO (亚硝酸)等污染物。
VOCs 在线测量系统可进行污染源排放监测，垃圾焚烧烟气在线监测，同时监测多种痕量气体，监测范围广，实现远距离遥测。
·地基平台
NDACC（Network for the Detection of Atmospheric Composition Change）可探测大气成分 (如O3、气溶胶、GHG、卤化物、氮化物、氟化物等)的变化量和变化趋势，研究其对环境和气候的影响。建立大气成分变化与环境和气候变化的科学关系；测试和校验其它地基、机载、卫星测量结果和反演算法，为其它大气研究外场实验提供支持，测试和改善大气理论模型。
·机载平台
机载环境大气成份探测系统空间分辨率小于100米，对污染源排放成像，确定污染区域和排放强度，获得平流层气溶胶和痕量气体，为将来发射的卫星提供数据校验。
·球载平台
一些重要的痕量气体如HONO, NO3 和 BrO等在边界层表现出显著的梯度，通过梯度测量可以获得观测气体的源和沉降过程信息。
·星载平台
GF系列卫星—星载大气成分探测载荷获取全球大气主要成分信息，形成对污染气体、温室气体、气溶胶的全球、长期、定量和三维立体观测能力。
发展思路
国际经验表明，经过大规模治理后，环境质量改善仍需要20-30年。实际上对于多平台的大气环境立体监测，至今没有一种单一的技术可以满足痕量污染监测的各种需求。因为不同的平台有不同的优缺点，所以应发展更高的精度、更多的成分、更大的范围和更加实用的一些监测技术才能够满足环境污染及其它变化的各种需求。生态环境的建设要立体化、自动化、智能化，为达到国家的要求应进行全面设站与全国联网。 环境监测的最终目的是为建立一套系统完善的生态文明建设制度，为实现中华民族的永续发展、建设美丽中国提供环境新技术。
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