劉建國：大氣環(huán)境綜合立體監(jiān)測技術(shù)進展

2017年4月7日，中國環(huán)境監(jiān)測總站舉辦了國家環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點實驗室系列學(xué)術(shù)講座的第三講，講座邀請到了中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的劉建國研究員，講授“大氣環(huán)境綜合立體監(jiān)測技術(shù)進展”。來自監(jiān)測總站、環(huán)保部標樣所和中國環(huán)科院等的同行們前來聆聽了講座。

講座分析了大氣環(huán)境綜合立體監(jiān)測技術(shù)的背景與需求，總結(jié)了監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀，并介紹了光學(xué)技術(shù)在大氣監(jiān)測中的應(yīng)用。

目前我國面臨全球最復(fù)雜的燃煤煙氣、機動車尾氣、工業(yè)VOCs排放為主的區(qū)域性大氣復(fù)合污染問題，光化學(xué)煙霧、霾污染、酸沉降等多種問題并存，大氣污染成因十分復(fù)雜。國務(wù)院《大氣污染防治行動計劃》（大氣“國十條”）要求，提高環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備質(zhì)量，全面加強污染源排放監(jiān)測，加快發(fā)展空氣質(zhì)量預(yù)報預(yù)警和應(yīng)急技術(shù)，妥善應(yīng)對重污染天氣和突發(fā)環(huán)境污染事件。大氣污染的時間和空間分布監(jiān)測數(shù)據(jù)可用于理解大氣污染的來源、形成、化學(xué)轉(zhuǎn)化和區(qū)域傳輸過程。從近地面、邊界層到平流層的大氣成分和環(huán)境要素的定量觀測數(shù)據(jù)的缺乏，對評估大氣成分對全球環(huán)境和氣候變化產(chǎn)生的深遠影響帶來困難。現(xiàn)有技術(shù)尚不滿足多要素、原位、快速檢測的科研和管理需求。

劉建國研究員簡述了環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀。環(huán)境監(jiān)測技術(shù)總體向更高精度、更多成分、更大尺度、更加適用和更加智能發(fā)展。未來10年大氣科學(xué)研究將面臨全球變化背景下高影響天氣及其社會-經(jīng)濟影響、水循環(huán)過程模擬與預(yù)測、綜合性溫室氣體信息系統(tǒng)、大氣氣溶膠對空氣質(zhì)量、天氣以及氣候的影響、面向超大城市及大規(guī)模城市綜合體的大氣科學(xué)研究與服務(wù)和相關(guān)技術(shù)發(fā)展對科學(xué)及其應(yīng)用的影響等六大新挑戰(zhàn)和機遇，超高分辨率建模的尖端數(shù)據(jù)同化技術(shù)和計算技術(shù)、實現(xiàn)大氣組分近實時分析的自動檢測平臺、先進衛(wèi)星觀測站、地基遙感技術(shù)以及地球工程技術(shù)等新技術(shù)逐漸得到開發(fā)和應(yīng)用。國際上發(fā)展了一系列機載、星載環(huán)境探測系統(tǒng)和載荷，得到了全球尺度的痕量污染氣體、溫室氣體和PM2.5監(jiān)測信息。我國在環(huán)境監(jiān)測技術(shù)方面的國際競爭力相對較弱，國內(nèi)企業(yè)尚未成為環(huán)境監(jiān)測技術(shù)研發(fā)主體。我國的環(huán)境監(jiān)測儀器產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略中規(guī)劃：到2020年，完成我國區(qū)域環(huán)境污染綜合立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)；到2025年，實現(xiàn)機載、星載大氣環(huán)境污染業(yè)務(wù)化監(jiān)測；到2035年，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的智能化、立體化綜合關(guān)聯(lián)監(jiān)測。

講座最后介紹了主要的大氣環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)，包括差分吸收光譜（DOAS）、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜（TDLAS）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和激光雷達技術(shù)的特點和應(yīng)用。他重點介紹了激光雷達技術(shù)，激光雷達可對顆粒物進行定性分類，結(jié)合風(fēng)廓線提供的風(fēng)場數(shù)據(jù)，可觀測到污染物的輸送時空狀態(tài)，為空氣質(zhì)量預(yù)報提供重要支撐。劉建國研究員同時介紹了中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院自主研發(fā)的系列環(huán)境光學(xué)立體監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備。合肥物質(zhì)院發(fā)展了大氣污染立體觀測技術(shù)平臺，集成車載DOAS、激光雷達、風(fēng)廓線雷達和地基MAX-DOAS，可進行區(qū)域源排放總量監(jiān)測、顆粒物跨區(qū)域輸送通量監(jiān)測和氣體污染區(qū)域輸送與區(qū)域污染監(jiān)測，具有高時空分辨率、高探測靈敏度的特點、實時在線、無人值守和數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)忍攸c。研發(fā)的地基測量的多種方法、新技術(shù)和集成系統(tǒng)成功應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，2012年以來，參與了北京APEC、9·3閱兵、G20環(huán)境空氣質(zhì)量保障任務(wù)，組織實施了京津冀大氣環(huán)境外場綜合觀測實驗，并于2016年與中國環(huán)境監(jiān)測總站合作開展了首次大氣污染天地協(xié)同監(jiān)測。

劉建國系中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長、博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院環(huán)境光學(xué)與技術(shù)重點實驗室主任，國家環(huán)境光學(xué)監(jiān)測儀器工程技術(shù)研究中心副主任，兼任“十二五”國家863計劃資環(huán)領(lǐng)域主題專家組專家，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授，中國儀器儀表學(xué)會科學(xué)儀器學(xué)術(shù)工作委員會委員，中國光學(xué)學(xué)會環(huán)境光學(xué)專業(yè)委員會委員，中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會理事，長期從事環(huán)境光學(xué)監(jiān)測技術(shù)和光學(xué)遙感監(jiān)測技術(shù)研究，主持完成了863課題、國家自然科學(xué)基金等多項重點研究，獲專利授權(quán)30多項，發(fā)表論文100余篇，曾獲國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎3項，國家環(huán)保部環(huán)境保護科學(xué)技術(shù)一等獎1項，安徽省科學(xué)技術(shù)一等獎4項。2013年入選“萬人計劃”首批科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。