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环境空气中二氧化硫监测现状分析与改进建议

2024-10-27 45 上传者：管理员

摘要：本文首先介绍了二氧化硫的主要来源和危害，然后概述了现有的监测技术与方法，接着分析了监测数据的准确性问题、监测网络的覆盖不足以及监测数据共享与应用的不足等现状问题，最后，提出了完善监测网络布局、推广先进监测技术与装置、加强监测数据共享与利用等改进建议。

关键词：
二氧化硫
大气污染物
工业化
环境空气质量监测
监测技术
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随着工业化进程的加快，二氧化硫等大气污染物的排放量不断增加，严重影响着空气质量和公众健康。采用合理的监测方式监测大气二氧化硫浓度，对及时评估空气质量状况、判断污染趋势、提出治理对策具有重要意义。

1、环境空气中二氧化硫的来源与危害

1.1 二氧化硫的产生途径

二氧化硫主要来源于化石燃料的燃烧过程，其中以煤炭和石油为主要代表。在燃煤电厂和各类工业锅炉中，煤炭中所含的硫元素在燃烧时会与氧气发生化学反应，生成二氧化硫并排放至大气中。特别是我国能源结构以煤炭为主，因此燃煤电厂和工业锅炉成为二氧化硫的主要排放源之一。

除了工业活动外，机动车辆也是二氧化硫的重要来源之一。车辆尾气中含有未完全燃烧的燃料残留物，其中包括硫元素，尤其是一些燃油质量较差的车辆，其排放的二氧化硫含量更为显著。

综上所述，火力发电厂、工业企业的锅炉以及机动车辆，都是当前二氧化硫排放的主要来源。因此，未来减少二氧化硫排放需要重点关注和控制这些领域的排放。

1.2 二氧化硫对环境与健康的影响

二氧化硫排放到大气中后，会在空气中氧化形成硫酸盐粒子，这是构成酸雨的主要成分之一。这些硫酸盐粒子随后与水蒸气结合，形成酸雨，对生态环境造成了多方面的危害。首先，酸雨会加速植被表面的腐蚀，损害叶片的结构，破坏叶绿素，进而抑制植物的光合作用，影响其正常生长和发育。同时，酸雨对土壤中的微生物也会造成伤害，影响土壤的生物多样性和生态功能。此外，酸雨沉降至河流、湖泊等水体后，会导致水体的酸化，增加了一些重金属离子的溶解度，对水生生物如鱼类等产生毒害，破坏水生生态系统的平衡。酸雨还会对建筑材料如金属、石材等产生侵蚀作用，加速建筑物的老化，缩短其使用寿命。

此外，二氧化硫也对人体健康产生严重的危害。吸入高浓度的二氧化硫会刺激呼吸道系统，引起炎症，加重哮喘、支气管炎等呼吸系统疾病的症状。长期暴露于二氧化硫中还会增加慢性阻塞性肺疾病的发病率，损害心血管系统功能，提高患癌风险。

2、现有二氧化硫监测技术与方法

2.1 常规监测方法概述

常规监测二氧化硫的方法多种多样，各具特点，适用于不同的监测需求。其中，离线分析法是一种常见方法，通过采样后将空气样品带回实验室，利用分光光度法、离子色谱法等进行二氧化硫浓度的定量分析。这种方法具有较高的精度，但无法实现实时监测，因需将样品送至实验室进行分析。湿化学法是另一种常用方法，它让空气样品通过特殊配置的吸收溶液，根据反应生成的产物来确定二氧化硫浓度。虽然该方法可用于长时间监测，但其精度相对较低。

另外，电化学传感器则是一种便携式监测仪常采用的技术，它通过二氧化硫在工作电极上的电化学反应来检测其浓度。然而，这种传感器在长期稳定性和选择性方面还有待改进。

总体而言，常规监测方法成本较低，但精度和代表性有所欠缺，难以满足对环境空气进行实时监测的需求。

2.2 在线监测技术与装置

针对环境空气中二氧化硫的在线监测，目前已经有多种新型的监测技术。其中，基于紫外光谱技术的气体分析仪是最常见的方法之一。该技术利用紫外光源和分光检测，能够直接检测气体样品中二氧化硫的紫外吸收特征，实现对二氧化硫浓度的高灵敏、快速监测。其采样频率可达秒级，适用于工业烟气排放连续监测的需求。

另一种常见的技术是非分散红外技术，它利用中红外波段的气体特有吸收，可以在不需要复杂分光系统的条件下，实现对烟气中多种组分的同时在线分析。这种红外气体分析仪价格低廉，能够实现长时间无人值守运行。

此外，微波光谱技术结合了微波性和光谱技术，其检测限可达ppb量级，在保证精度的同时，也能够快速响应。这些先进技术的应用，方便了对大气污染严重区域和固定污染源的二氧化硫排放浓度进行高时间分辨率的持续在线监测，为科学评估污染源排放状况和提供预警提供了重要的数据支持。

2.3 数据处理与分析手段

环境空气质量监测系统可以持续收集大量的二氧化硫浓度数据，为更有效地利用这些数据，需要采用科学的统计分析和环境模型方法进行处理。通过对历史监测数据进行统计分析，可以明确二氧化硫的时空分布规律、变化趋势以及影响因素，从而为后续的模拟预测及污染控制提供基础。

同时，建立环境数学模型，如采用高斯扩散模型，结合排放清单、气象数据以及监测值，可以评估区域二氧化硫的浓度分布和空间扩散趋势，推算不同源的污染大小，这对于准确判断区域空气质量现状及污染源控制非常重要。

近年来，机器学习模型在分析预测复杂的污染过程方面也逐渐得到应用。综合利用监测数据和其他相关信息，这些模型能够更准确地预测污染物浓度变化趋势，并提供更精细化的空间分布预测。

3、现状分析

3.1 监测数据的准确性问题

环境空气质量自动监测系统所采集的二氧化硫监测数据存在一定的准确性问题，这其中一个重要原因在于各类监测设备存在精度误差。例如，气体检测仪器会出现零点漂移、灵敏度下降等现象，这些问题都会对监测值产生偏差。此外，监测设备的维护保养不得当，也会严重影响数据质量。比如探头污染、滤膜堵塞、气体流路积尘等情况会使监测值出现偏高或失真。另外，由于我国部分地区环境监测技术水平和管理水平参差不齐，存在着采样与分析操作不规范的问题。这些因素综合影响了二氧化硫监测数据的质量，使得其准确性和可靠性难以得到保证。

3.2 监测网络的覆盖不足

当前我国大气污染自动监测网络虽然规模较大，但在许多地区的监测站点的布局难以充分反映和评价区域的空气质量情况，仍有较大改进空间。

其中，主要问题包括以下几个方面：第一，监测站点整体分布不均，部分地区分布过于密集，而部分地区却较为稀疏；第二，重点区域和城市的监测站点密度仍然不足，无法全面展示复杂地形条件下的空气污染分布特征；第三，缺乏对重要污染源周边区域的针对性监测。这些因素都制约了现有监测网络全面准确判断空气质量的能力。

3.3 监测数据共享与应用的不足

各地空气质量自动监测系统会产生大量的数据，但由于监测数据共享不畅通，导致了国家和地方环境管理部门之间、不同部门和地区之间的数据交换与合作相对欠缺，使得大量监测数据未能得到充分应用。很多地方环境监测数据的处理分析功能较为薄弱，监测结果主要停留在公布当地空气质量级别上，很难进行污染来源解析、环境风险预评估以及污染控制决策支持，无法有效服务于科学环境管理。

此外，将监测数据的处理结果以简明易懂的形式向公众发布的工作机制也不健全，公众的知情权无法得到很好的支持。这些问题制约了环境监测的效益发挥，也难以为准确的环境管理决策提供支持。

4、改进建议

4.1 完善监测网络布局

为了提高环境空气质量监测的能力，首要任务是优化监测网络布局。

首先，需要加强对重点区域的监测覆盖。在空气质量状况复杂或者污染问题突出的城市、工业区等地增加自动监测站点密度，形成密集的监测站组网，以更全面地反映区域空气质量的时空分布和变化特征。

其次，应在重点污染源周边区域，如电厂、钢铁企业等以及主要污染物运输路段上设置近源监测站点。可以对这些站点的烟气排放口和厂区环境实施精细化监测，直接了解企业达标排放情况以及污染对周边环境的具体影响。

最后，根据资金状况适当加密部分地区的监测站点分布密度。

通过这些监测布局的优化措施，可以显著提升环境空气监测的质量。同时，也为后续的污染治理策略制定和效果评价提供了更为充分的数据支持。

4.2 推广先进监测技术

为了提高环境空气质量监测数据的质量和效益，需要积极推广采用先进的自动在线监测技术。

一方面，应加快大气污染物浓度连续在线监测系统的普及和应用。这类系统集成了多参数检测与数据采集功能，可实现对硫氧化物、氮氧化物、颗粒物等多种典型污染物的同步监测，具有高时间分辨率，能更好地反映污染过程的动态变化。另一方面，应推广安装先进的烟气排放连续监测系统，其中集成了精准稳定的在线气体分析仪、传感器等，能对进入大气的烟气污染物浓度进行高效监测。同时，还需要加强这些新型监测系统与数据处理分析软件的结合，形成高度智能化的监测技术体系。

4.3 加强监测数据共享与利用

为了发挥环境监测的综合效益，需要加强空气质量监测数据的开放共享应用。

一要构建统一的环境监测信息平台，实时收集区域空气质量监测数据，并与污染源排放数据、气象等资料数据互联互通，提供综合查询服务。二是加强监测数据的深度分析处理，建立空气质量评价和预报预警机制，研发污染影响评估模型，以期为制定科学治理政策提供支持。三要定期发布空气质量报告，使环境管理部门和公众及时了解区域空气质量变化情况。四要探索监测数据服务模式，开发基于空气质量数据应用的公共服务与商业化服务，拓宽监测数据产出的社会效益。

5、结语

综上所述，环境空气质量监测和污染控制是当前和未来的重中之重。加强二氧化硫监测网络和技术建设，推动监测数据的共享与利用，可以使空气质量管理更加科学化与精细化，同时也将更好地服务于公众。下一步需要持续不断地完善监测手段，并拓展监测应用的范围，以期实现环境空气质量持续改善的目标。

参考文献:

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文章来源:王晶.环境空气中二氧化硫监测现状分析与改进建议[J].清洗世界,2024,40(10):108-110.