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飞机观测卫星遥感指纹断案 08奥运空气测试技术高
 

2007-08-24 13:37:37
华夏经纬网

  在北京环保监测中心的总机房,电子显示屏上不时闪现“好运北京”比赛场馆周边监测站的情况。与此同时,通过奥林匹克森林公园的自动无人看管监测站收集来的数据,也正通过计算机传输到总机房。该监测子站的数据,代表着周边9平方公里范围内的空气质量状况。

  在北京进行空气质量监测的4天时间里,每天,全市都有近40个地面观测站的监测数据,就是这样自动传输到监测中心,经过汇总后生成各个子站和全市的空气质量日报。

  而同时,除了采用地面观测这种常规手段以外,本次空气监测还采用了多种非常规的手段来采取空气样本,这主要包括铁塔观测、飞机观测、激光雷达、卫星遥感和在线的化学物监测等方法。

  为了解本次测试的具体情况,记者走访了北京市环保局和参与了此次空气检测的相关科研院所。

  地面观测覆盖奥运场馆

  据北京市环保局副局长杜少中介绍,为了进行本次空气质量监测,环保局除了目前常规的27个空气监测站外,在“好运北京”体育赛事期间,还新增了奥林匹克森林公园、朝阳公园沙滩排球场以及公路自行车赛沿线的天坛、奥体中心、昌平、居庸关和八达岭等10个监测站,以确保全面、及时掌握场馆周边的空气质量。

  本次测试的主要参与者、北京大学环境科学与工程学院教授朱彤告诉记者,要更全面、具体的了解空气污染所形成的原因,以及机动车尾气排放对大气污染的真实影响,光靠地面观测站是远远不够的,因此需要采取各种各样的科技新手段。

  高架铁塔看得高

  据朱彤介绍,铁塔观测主要是测离地面不同高度的大气层中污染物的浓度,由于大气层中存在化学反应,因此不同高度的污染物浓度也是不同的。这次参加观测的两座高架铁塔,一座位于天津市内的东南方向,高达255米;一座在中科院大气物理研究所,高325米,两座铁塔之间直线距离123公里。

  负责这次铁塔观测的中科院大气物理所的孙扬老师解释说,之所以会选择外地监测,是为了看污染物的高空输送对北京空气的影响程度,从天津到北京的气流则正是东南方向的。而与这个目的相似的,还有飞机观测。

  飞机观测望得远

  相对于本地固定的污染源,外来的污染对北京空气的质量也有一定的影响,飞机观测主要是为了探测大气污染的来源问题。朱彤说,他们这次动用了一架螺旋桨飞机,从天津的滨海国际机场起飞飞到北京,在北京的四环路和五环路之间,从900米、1200米和2100米左右这3个高度进行观测,飞机上装有先进的观测分析设备,对有的空气质量指标只需几秒种就能得出监测的浓度。

  激光雷达探得多

  在激光雷达观测方面,朱彤说,3座激光雷达观测站分别分布在北京大学、中科院大气物理所和永乐镇永乐店。激光雷达的观测原理,是利用激光对大气中粒子的反射折射吸收,来获得这些物质的信息。通过激光雷达观测,主要是为了解空气中颗粒物的分布情况,同时也能知道大气层边界的高度。

  了解大气层的高度是很有意义的,因为在同等的污染物总量下,大气边界层的高度越高,就越有利于污染物的扩散,所以浓度就越低。而大气边界层的高度一般是受到大气热力学方面的因素影响,具体说来就是日照、气流等气象条件。

  卫星遥感测得广

  为了解空气中二氧化氮的浓度,科研人员采用的一个重要监测手段就是卫星遥感。据朱彤介绍,他们采用了美国的一颗卫星,这颗卫星在每天中午的时候会经过北京地区。卫星上装有传感器和光谱仪,通过探测空气中二氧化氮的电磁波,就像“拍照”一样,得到反映出污染物浓度的原始图像。

  科研人员通过对其数据的分析,就可以知道二氧化氮的具体分布状况。卫星遥感的优点是覆盖面积广,可以很清楚地反映出一个广大地区内不同区域二氧化氮浓度的不同,从而知道该地区污染源的分布情况。

  在线监测搞得快

  至于在线的化学物监测,朱彤说,这主要是针对挥发性有机物(英文简称VOC)的。VOC是对能够参加光化合反应的多种化合物的总称,因此,它的成分构成是很复杂的。所谓的在线监测,也就是现场监测的意思,即把采集来的VOC样品在现场利用设备立即分离,进入到不同的采样管中,进行各种单分子的测量。这一项监测是在北大的观测站进行。

  指纹断案算得准

  朱彤介绍说,他们不仅在监测上采用了多种新的科技手段,对采集来的数据也运用了先进的分析方法。在对VOC的分析中,他们使用了“主因子分析”方法,目的是要计算出机动车对VOC的贡献比例。

  具体怎么做呢?对此朱彤说,不同的污染源排放出来的VOC,其成分构成比例一般都是固定的,并且各不相同。比如,在一个密闭房间里,有辆正发动着的汽车,生着火的炉子,还有一盆植物,这三者都会往空气中排放VOC,但是它们的VOC构成都各不相同,通过对房间空气中VOC总含量及其成分的反推计算,就能得出三者VOC各自所占的比例,这就跟“指纹断案”一样。科研人员就是要算出机动车尾气中的VOC占大气中VOC总量的比例。这一整套的工作,朱彤说,叫做“源分析”。

  他还强调,所有的数据分析都是为了得到各种污染物的相对浓度值。实际浓度是监测直接得到的数据,但这并不能说明问题。科研人员所要做的,是剥离天气、大气化学反应、污染排放源等其他因素,找到机动车尾气对大气污染的真正贡献比例。 (钱炜)

  来源:新华网

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