环境监测技术在大气污染治理中的应用研究

一、引言

近年来，我国经济的快速发展带来了大气污染问题的凸显。大气污染不仅导致空气质量下降，引发雾霾、酸雨等恶劣天气，还对人体呼吸系统、心血管系统等造成严重损害，威胁公众健康。环境监测技术作为大气污染治理的 “眼睛”，能够实时、准确地获取大气污染物的种类、浓度、分布及变化趋势等信息，为制定科学合理的治理策略提供数据支撑。深入研究环境监测技术在大气污染治理中的应用，对于提高治理效率、改善大气环境质量具有重要现实意义。

二、大气污染现状分析

（一）主要污染物及其来源

大气污染物包括颗粒物（如 PM_2.5 、 PM₁₀ ）、二氧化硫（ SO₂ ）、氮氧化物（NO ）和挥发性有机物（VOC）等。其中，颗粒物主要来源于建筑施工扬尘、道路扬尘、工业生产中的粉尘排放以及机动车尾气排放等；二氧化硫主要来自煤炭、石油等化石燃料的燃烧，特别是火力发电、陶瓷、化工等行业的废气排放；氮氧化物主要产生于机动车尾气排放、工业窑炉燃烧等过程；挥发性有机物则广泛来源于工业涂装、印刷、家具制造、油品储运销等行业，以及机动车尾气排放和日常生活中的有机溶剂使用。

根据 2024 年永州市城市（镇）环境空气质量 12 月份月报，2024 永州市中心城区环境空气质量的平均达标天数比例为 92.6% ，较全市均值低 3.1% ，较全省均值高 3.6% 。较上年同期相比，达标天数比例下降 1.9% 。综合指数为 3.18，较去年同期相比下降 5.1% 。达标天数比例高于全省均值，但低于全市均值，这说明中心城区可能受交通排放、工业集中等因素影响，污染治理仍需加强。

（二）大气污染的危害及治理紧迫性

大气污染对人类健康和生态环境造成了多方面的严重危害。在人类健康方面，长期暴露于污染的大气环境中，易引发呼吸道疾病（如哮喘、支气管炎、肺癌等）、心血管疾病（如高血压、冠心病等）、免疫系统疾病以及神经系统疾病等，尤其对儿童、老年人和孕妇等敏感人群危害更大。在生态环境方面，大气污染会导致酸雨的形成，破坏土壤和水体生态系统，影响农作物和森林的生长，降低生物多样性。永州市作为生态宜居城市，大气污染问题不仅影响居民的生活质量，还对当地的旅游业和生态环境造成了不利影响。因此，加强大气污染治理，改善空气质量，已成为当前等待解决的重要问题。

三、环境监测技术在大气污染治理中的作用

（一）提供准确的数据支持

环境监测技术能够通过各种先进的监测设备和方法，对大气中的污染物进行实时、准确的监测，获取详细的数据信息。这些数据包括污染物的浓度、成分、时空分布等，为大气污染治理提供了科学依据。例如，通过对 PM_2.5 浓度的实时监测，可以准确掌握其在不同区域、不同时段的变化情况，从而为制定针对性的治理措施提供数据支持。永州市在多个区域设置了空气质量监测站点，实时监测空气质量状况，并通过数据分析，识别出污染的高发区域和时段，为污染防控措施的精准实施提供了有力支持。

（二）助力污染源头追溯

利用环境监测技术，可以对大气污染物的来源进行分析和追溯。通过对不同污染源排放特征的监测和研究，结合气象条件、地理信息等因素，运用源解析技术，能够准确判断大气污染物的主要来源，如工业污染源、机动车尾气污染源、扬尘污染源等。这有助于针对不同污染源采取精准的治理措施，从源头减少污染物排放。例如，通过监测不同工业企业的废气排放情况，可以确定哪些企业是主要的污染造成者，从而对其采取更为严格的排放控制措施。

（三）评估治理效果

在大气污染治理中，环境监测技术至关重要。环境监测技术能够精准捕捉大气污染物的时空分布特征，实时动态反映治理措施的实施效果。通过高密度监测点位和大数据分析系统，可对治理前后的大气颗粒物浓度变化进行量化对比，并结合气象参数分析污染传输规律。这种监测 - 评估 - 反馈机制不仅为政策调整提供数据支撑，还能及时发现治理盲点（如工业园区无组织排放、移动源监管漏洞），推动精准化治理策略的迭代升级。

四、环境监测技术在大气污染治理中的具体应用案例

（一）自动监测技术应用案例

2024 年 12 月，根据监测预测，25 - 27 日永州市 AQI>150 将持续 72 小时以上，达到橙色预警条件。永州市迅速启动重污染天气橙色预警，同时启动 Ⅱ 级应急响应。通过环境空气自动监测站，实时监测 PM_2.5 、 PM₁₀ 、二氧化硫、氮氧化物等污染物浓度，锁定污染源类型和问题情况。县委、县政府依据环境空气自动监测站数据，科学调度，精准管控工矿企业、建筑工地和道路扬尘等面源污染。据统计，橙色预警期间，东安县通过环境空气自动监测站数据的支撑，使污染物 PM₁₀ 浓度在19 小时内下降了 49.01% ，有效减轻了污染程度。

（二）光谱技术应用案例

在对江苏南京江北新材料科技园的大气污染监测中，部署 FTIR（傅里叶变换红外光谱）网格化监测系统，结合气象数据建立污染溯源模型，识别出夜间偷排的甲苯排放源，推动园区实施分时生产调控，VOCs 峰值浓度降低 52% ，园区年减排 VOCs 超 800 吨，获生态环境部“智慧环保试点”认证。与传统的监测方法相比，光谱技术能够提供更全面、准确的监测数据，为化工园区的环境管理和污染防控提供了有力支持。

（三）卫星遥感技术应用案例

卫星遥感技术在大气污染监测中发挥了重要作用。通过对卫星遥感数据的分析，清晰地看到了大气污染物在区域内的传输路径、扩散范围以及污染源的分布情况。例如，卫星遥感技术监测发现永州市 2022-2023 年冬季（12 月 -2 月） PM_2.5 平均浓度为 52μg/m³ ，夏季（6 月 -8 月）为 36μg/m³ ，冬季较夏季高出 44.4% （数据误差 ±2% ），通过后向轨迹模型（HYSPLIT）分析，冬季污染物主要受北方冷空气驱动，经衡阳、邵阳等地输入，贡献率占比达 35%-40%, 。该结果被纳入《湘南地区大气污染联防联控方案（2024-2025）》，推动永州与衡阳、郴州建立跨区域应急响应机制。

（四）物联网技术应用案例

构建基于物联网的大气环境监测与治理平台。该平台通过在城市各区域部署空气质量自动监测站和工矿企业污染源在线监测设备，实现全方位实时监测。借助物联网技术，平台连接所有监测设备，完成数据实时传输与共享。环保部门可随时查看各监测点的大气污染物浓度数据，一旦发现浓度超标，平台将自动预警，并提供污染源排查建议。同时，平台与企业污染治理设施联网，实时监控其运行情况，确保污染物达标排放。2024 年，通过有效的预警及调控，东安县空气质量优良天数达 354 天，同比增加 4 天；空气质量综合指数2.88，同比下降 0.06，同比改善 2% 。

（五）无人机监测技术应用案例

无人机监测技术作为一种新兴的环境监测手段，在大气污染治理中也得到了应用。无人机搭载的气体监测传感器可以对大气中的污染物进行快速、灵活的监测，尤其适用于复杂地形和难以到达的区域。例如，在对某山区的露天矿山开采导致的大气污染进行监测时，无人机监测技术能够快速获取矿山周边的空气质量数据，包括 PM₁₀, 、二氧化硫、氮氧化物等污染物的浓度分布情况。通过对这些数据的分析，环保部门及时掌握了矿山开采对周边大气环境的影响程度，并据此制定了相应的污染控制措施，如要求矿山企业加强粉尘抑制措施、优化开采工艺等，有效减少了矿山开采活动对大气环境的污染。

（六）激光雷达技术应用案例

激光雷达技术在大气污染监测中的应用提供了更精准的监测手段。激光雷达通过发射激光束并接收散射信号，能够对大气中的气溶胶、颗粒物等污染物进行垂直和水平方向的高分辨率探测。在一次区域性雾霾污染事件中，激光雷达技术被用于分析雾霾的形成机制和传输路径。监测结果显示，雾霾主要由本地排放的污染物与外部传输的污染物共同作用形成，并且在垂直方向上呈现出明显的分层结构。基于这些监测数据，可以制定针对性的大气污染治理方案，包括加强对高排放企业的监管、优化交通流量以减少机动车尾气排放等措施，有效缓解雾霾污染对城市的影响。

五、环境监测技术应用面临的挑战与对策

（一）技术层面的挑战与对策

随着大气污染复杂化，部分环境监测技术在精度、稳定性上存在不足。例如，传感器在复杂环境易受干扰，光谱技术检测低浓度污染物灵敏度欠佳，且不同技术间兼容性和数据一致性差，影响综合分析。此外，新技术的研发和应用需要大量的资金和人力投入，技术更新换代快，给监测设备的维护和升级带来了挑战。为此，应加大科研投入，鼓励科研机构和企业开展环境监测技术研发创新。加强对新型监测技术和设备的研究，提高监测技术的性能指标。例如，研发更加先进的传感器材料和制造工艺，提高传感器的抗干扰能力和检测精度；优化光谱技术的算法和仪器设计，提高对低浓度污染物的检测灵敏度。同时，建立统一的监测技术标准和规范，加强不同监测技术之间的协同应用研究，确保监测数据的准确性和一致性。

（二）成本与效益问题及解决

环境监测技术应用成本高昂，监测设备购置、维护及数据处理费用，对欠发达地区和小企业构成阻碍。且部分技术应用效益低，数据未充分利用。解决该问题，政府应加大对环境监测的资金支持力度，特别是对经济欠发达地区的扶持。同时，鼓励企业采用市场化运作模式，通过与专业环境监测服务机构合作，降低监测成本。在提高应用效益方面，应加强对监测数据的深度挖掘和分析，建立科学的数据应用模型，为大气污染治理决策提供更有价值的信息。例如，通过对监测数据的分析，预测大气污染的发展趋势，提前制定应对措施，从而提高治理工作的主动性和有效性，实现环境监测技术应用的经济效益和环境效益最大化。

（三）人才与管理难题及应对

环境监测领域专业人才短缺，部分人员技术能力不足，难以满足复杂监测需求。管理上，数据管理不规范、设备维护不到位，影响工作质量效率。应对策略为应加强环境监测专业人才培养。高校和职业院校应设置相关专业课程，培养适应市场需求的专业技术人才。同时，加强对现有从业人员的培训和继续教育，提高其业务水平和技术能力。在管理方面，建立健全环境监测数据管理制度，规范数据采集、传输、存储、分析和应用等环节的操作流程，确保数据的真实性、准确性和完整性。加强对监测设备的运行维护管理，建立设备档案，定期对设备进行校准、维护和更新，保障监测设备的正常运行。

六、结论与展望

环境监测技术在大气污染治理中发挥着至关重要的作用。通过传感器技术、光谱技术、卫星遥感技术、物联网技术等多种先进技术的应用，能够实现对大气污染物的实时、准确监测，为大气污染治理提供科学依据，助力污染源头追溯和治理效果评估。然而，目前环境监测技术在应用过程中仍面临技术层面、成本与效益、人才与管理等方面的挑战。为应对这些挑战，需要政府、科研机构、企业等各方共同努力，加大科研投入，创新监测技术；优化成本效益，提高数据应用价值；加强人才培养，完善管理机制。展望未来随着科技的不断进步，环境监测技术将朝着智能化、高精度、多参数、网络化的方向发展，为大气污染治理提供更加有力的支持，推动大气环境质量持续改善，实现经济社会与生态环境的协调可持续发展。

参考文献 ：

[1] 范冀星 . 环境监测在大气污染治理中的应用分析 [J]. 中国资源综合利用 ,2025,43(04):174 - 176.

[2]《南京江北新区环境质量年报（202

[3]《2023 年大气环境遥感监测年报》

[4] 2024 年永州市城市（镇）环境空气质量12 月份月报.

[5] 湖南省环境空气质量监测数据管理系统实时数据

[6] 永州市重污染天气应急指挥部办公室文件

作者简介：林湘超（1992.08-），男，汉族，湖南省永州市，本科，助理工程师，研究方向：环境质量监测