随着我国社会经济的高速发展,环境问题日益突出,各种污染物相互耦合叠加,造成我国大气污染呈现区域性、 复合性以及长期性的特点。尽管我国已建立了以城市为中心的空气质量自动监测站,但近地面有限指标的监测,不能 完全反映大气污染的实际状况,使空气质量评价结果与公众直观感受不一致。也不能满足空气污染形成机制、 演变和输送过程的研究需求。介绍了用于区域、立体、实时监测的几种技术以及利用这些技术构建的 区域大气复合污染立体监测技术系统,主要用于颗粒物区域输送通量监测、气态污染物区域排放通量监测 以及区域污染物垂直柱浓度监测。同时介绍了北京奥运会期间的部分监测结果,讨论了控制区域大气复合 污染需要的监测技术和方法。

北京的空气质量尤其是夏天经常出现的霾天污染状况,是奥运期间全世界共同关注的问题。2008年8月奥运 期间,中国科学院开展了北京及周边地区奥运大气环境监测工作,具体包括地面连续点监测、地基监测和卫星遥感监测 等不同形式的监测。卫星监测可以获得霾天大区域分布的范围和光学厚度状况；遥感所超级站监测结果显示奥运期间北京 及周边地区霾天的平均水汽含量为68.84%,只比非霾天的64.61%高4.23%。地基监测结果还表明：霾天光学厚度大多 在1.0以上,能见度基本在5 km左右; 8月非霾天可吸入颗粒物浓度PM[EQUATION]和PM[EQUATION]浓度分别为 29.58 [EQUATION]g/m[EQUATION]和76.05 [EQUATION]g/m[EQUATION], 但霾天的PM[EQUATION]和PM[EQUATION]浓度则分别为68.08 [EQUATION]g/m[EQUATION]和178.81 [EQUATION]g/m[EQUATION]。NO[EQUATION]对流层柱浓 度监测结果表明,北京市城区仍然 是NO[EQUATION]主要排放源,和天津、唐山,以及河北、山东、山西、河南等地部分地区共同构成NO[EQUATION]对流层柱浓度高值区。根据监测结果分析 和模式风廓线后向轨迹数据等分析,北京霾天是在充足的水汽和稳定的大气环境条件下,可溶性细粒子经过吸湿增长 后促使能见度急剧下降而成。如超级站的监测结果表明PM[EQUATION]的质量消光截面在空气相对湿度达到95%时有一个迅速增大的过程。

利用MOPITT卫星资料及近地面监测数据,研究了奥运前后北京大气CO柱浓度及近地面质量浓度的分布及变 化规律。发现: CO柱浓度反映了区域大气污染水平,而其近地面质量浓度主要受局地污染源排放的影响。大陆背 景点瓦里关站CO柱浓度与近地面质量浓度季节变化较为相似,都以春季最高；而北京CO柱浓度与近地面质量 浓度季节变化差异较大,CO柱浓度以春季最高,而近地面质量浓度采暖期明显高于非采暖期。2000[EQUATION]2007年8月北 京大气CO柱浓度缓慢升高,而其近地面质量浓度呈显著下降趋势。2008年受奥运空气质量保障措施的影响,北 京及周边五省市CO排放显著减少,大气中CO柱浓度及近地面质量浓度同时大幅度降低。北京CO柱浓度下降19.3%,而近 地面浓度更是下降了46.7%。后者降幅更大,主要源于北京较周边省市采取了更大力度的空气 质量保障措施。空气质量保障措施极大地减少了CO的总量排放,但未改变区域大气污染分布格局。

介绍了北京奥运前利用一套微型被动差分吸收光谱学(mini-DOAS)系统,测量和估算北京市石景山区1个点源和1个面源SO 排放量的实验,探讨了应用该系统测量和估算排放量过程中的重要影响因素,尤其是天气和气象条件的作用。 研究发现: (1)测量应当在中尺度天气系统的稳定控制下进行,而天气系统调整阶段由于 局地山谷风的干扰,不易获得可靠的测量结果; (2)在混合层高度低、近地面几百米风速小的情况下,可以获得更为准确 的测量值; (3)在推算点源排放量时,应选择排放高度上的风速和风向。

随着工业经济的迅速发展,颗粒物已经逐步成为我国大气污染的首要污染源,考虑到对人体的健康 危害, 大气颗粒物的数浓度值可能比质量浓度值更重要,因而对大气细粒子谱分布的研究也就越发显得 重要。利用安徽光学精密机械研究所研制的大气细粒子谱分析仪,对北京城区奥运期间的大气细粒子实 现从纳米到微米颗粒物的原位、快速、在线、宽范围粒径谱测量,并对奥运期间各粒径段内粒子日平均数 浓度及实时变化规律进行分析。同时,结合地面能见度信息,对奥运赛事期间北京大气气溶胶细粒子谱 分布特征及其与能见度的相关性进行了定性分析。结果表明,核模态粒子(5[EQUATION]20 nm)主要受气相成核 过程的影响,其数浓度呈单峰值结构；爱根核模态(20[EQUATION]100 nm)受人为源及核模态粒子影响较大,其 数浓度呈典型的三峰值结构；积聚模态(100 nm[EQUATION]1 [EQUATION]m)数浓度日变化不大,但受大风、降水等天气影响 较大,且数浓度的高低将直接影响大气能见度。

2008年7[EQUATION]8月在北京市奥体中心的遥感所站点连续实时监测碳黑气溶胶(BC),研究其在北京奥运期间的 变化特征和来源。奥运会前BC平均质量浓度约为4.58 [EQUATION]g/m[EQUATION],而奥运会期间其平均浓 度约为 3.07 [EQUATION]g/m[EQUATION],下降比约为33.0% ,这说明减排措施有效降低了BC的排放总量。同 步监测的可吸入颗粒物(PM[EQUATION])与BC一致性较好,相关系数为0.86, BC约占PM[EQUATION]的1.9% 。比对2007年同期BC浓度 数据,也证实了北京地区在实行各项减排措施后,BC的污染情况有较大好转。

为了研究北京城区在北京奥运会期间大气边界层变化特征及大气边界层内气溶胶的消光特性,2008年8月利用MPL激光雷 达对北京城区的大气边界层进行了系统观测。反演出了测站地域上空大气气溶胶的消光特性垂直分布以及大气边界层的 高度。同往年北京城区的雷达监测数据进行了系统的对比,并与设在北京南郊梨花村的清洁对照点数据进行了比较。观测 数据表明：北京城区奥运期间大气边界层日变化趋势明显,呈早晚低、午间高的特点。大气边界层高度相对稳定,多分 布在2.0 km下,平均值为0.79 km。奥运期间气溶胶粒子浓度水平较往年有明显下降。观测点处气溶胶浓度水平每天呈周期性变化。

空气动力学粒径谱仪和微量振荡天平法测尘仪的工作原理不同,数据表示形式不同。用APS 3321空气动力学粒 径谱仪对北京2008年冬、春、夏进行大气颗粒物粒径分布和质量浓度测量,同步使用3台R&P1400a的微量振荡天平 法测尘仪分别测量空气中的PM[EQUATION]、PM[EQUATION]和PM[EQUATION]的质量浓度,对两种方法测量的数据进行相关比较,获得微量振 荡天平法测尘仪与空气动力学粒径谱仪的测量数据的相关性,建立了回归方程。

利用卫星遥感地面空气质量是近年来随着空间遥感手段的进步而发展起来的一项新技术,如何利用卫星遥感的大气气 溶胶光学厚度产品来定量评估地面空气质量是个难题。利用高分辨率的大气气溶胶光学厚度产品,经过垂直分布的 订正和湿度影响的订正,分别得到地面气溶胶消光系数和地面“干”气溶胶消光系数。通过与地面PM[EQUATION]质量浓度的相关分析表 明,地面气溶胶消光系数具有比大气气溶胶光学厚度更高的相关系数,而经过湿度订正的“干”气溶胶消光系数 具有比前两者更高的相关系数。利用华北地区“干”气溶胶消光系数的分布评估了2008年夏季气溶胶变化情况,与往 年同期相比,地面气溶胶消光季节平均下降约17%[EQUATION]20%,而华北平原其他城市和地区则没有显著变化,说明北京地区气溶胶浓 度的下降与局地减排有直接关系。