为强化城区大气污染监测,提升城区环境空气质量,推动“治标”向“治本”转变,实现科学治污、精准治污,坚决打赢蓝天保卫战。7月25日,文水县引进安装先进的气溶胶激光雷达,重点针对城区范围内的大气污染源进行监测、识别、锁定,同时配备高清摄像机,对锁定污染源实时抓拍、录像,并派人实地查证、依法处置。截至8月30日,按照每两小时信息报送机制,共报告城区空气质量情况409次,其中,发现污染源307次,微信群视频通报41次,总体分析报告17次,为全县各级各部门精准定位源头、快速处置污染提供了有力支撑。

  一、气溶胶激光雷达介绍

  (一)气溶胶定义

  气溶胶是指由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系,又称气体分散体系。其分散相为固体或液体小质点,其大小为0.001至100微米。例如,天空中的云、雾、尘埃,工业、运输业上使用的燃煤锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟,采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘,人造的掩蔽烟幕和毒烟等均属气溶胶。

  (二)气溶胶激光雷达探测原理

  气溶胶激光雷达通过探测激光与气溶胶等介质相互作用的辐射信号来反演大气性质,其测量原理涉及激光辐射与大气介质间相互作所产生的各种物理过程。该设备主要通过发射532纳米激光,与空气中的气溶胶等介质发生碰撞散射,由雷达接收碰撞后后向散射的平行、垂直偏振信号光,解析出气溶胶粒子大小及浓度情况。该设备每2小时对城区范围扫描1次,其中,15分钟水平扫描1次,再进行1小时45分的垂直扫描1次。

  二、气溶胶激光雷达特点

  1、水平扫描,快速查找污染源。通过3D演示地图,可快速锁定污染源及扩散范围。

  2、垂直扫描,监测颗粒物浓度。可对空气中颗粒物进行连续性、跟踪性观测,为解析污染成因(本地产生、外来输送等)提供快速“诊断”。

  三、气溶胶激光雷达实际运用

  (一)基础数据解释

  1.消光系数

  消光系数是指被测胶体或溶液、颗粒物对光吸收的大小值。如果胶体浓度越高,则被测显色后颜色越深,说明对光吸收大、光透射率低,反之就小。对气溶胶激光雷达来说,就是通过发射激光,根据激光与气溶胶(包括颗粒物、水汽、云等)阻挡散射造成激光强度衰减程度,来分辨颗粒物的大小及浓度。

  2.颗粒物浓度显色

  通过设备系统分析,在消光图中,颗粒物浓度由低到高主要呈现蓝色、绿色、黄色、红色4种颜色。通常情况下,只有空气湿度在70度以下、消光比值为1时,具有参考价值。以PM10浓度测定为例,红色区域表示PM10浓度在100ug/m3以上,黄色区域表示PM10浓度在80ug/m3至100ug/m3之间,绿色区域表示PM10浓度在60ug/m3至80ug/m3之间,蓝色区域表示PM10浓度在40ug/m3以下,同一颜色越深,浓度越高。

  (二)水平扫描展示

  以8月10日凌晨2:00对城区水平扫描消光图为例。

 

  从图中可以看出,红色图斑区域较小,可断定为污染源,同时周边出现黄色图斑,颜色逐渐变浅,由此可推测该处为烟囱排放。

  (三)垂直扫描展示

  以8月28日22:00至8月29日8:00对城区垂直扫描消光图为例。

 

  从图中可以看出,在高度2600米以上大部分区域为蓝色,根据激光不能穿透云层特性和云层周围颜色会直接变成绿色或蓝色特征,可断定为该范围内红色区域为云层。在高度1100米至2600米之间,从23:20开始突然出现大片红色区域,根据技术分析,基本为外来颗粒物,同时结合轨迹变化,可发现外来颗粒物部分出现下沉。在高度200米至1100米之间,污染物基本为城区附近颗粒物,大约从凌晨0:00开始突然出现大片红色区域,由于浓度持续较高、时间跨度较长,可推测主要污染物为扬尘污染。同时,在高度100米至200米,红色图斑高度越来越低,可推测出城区附近颗粒物飘移至城区出现下沉。

  气溶胶激光雷达使用以来,其快速、准确的特性在城区环境空气质量监测中发挥了重要作用,建议在全县范围内推广使用。(采编  赵丕跃)