劉建國：大氣環(huán)境綜合立體監(jiān)測技術進展

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)測質量控制重點實驗室系列學術講座的第三講，講座邀請到了中國科學院合肥物質科學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)測技術的背景與需求，總結了監(jiān)測技術的發(fā)展與現(xiàn)狀，并介紹了光學技術在大氣監(jiān)測中的應用。

目前我國面臨全球最復雜的燃煤煙氣、機動車尾氣、工業(yè)VOCs排放為主的區(qū)域性大氣復合污染問題，光化學煙霧、霾污染、酸沉降等多種問題并存，大氣污染成因十分復雜。國務院《大氣污染防治行動計劃》（大氣“國十條”）要求，提高環(huán)境空氣質量監(jiān)測技術和設備質量，全面加強污染源排放監(jiān)測，加快發(fā)展空氣質量預報預警和應急技術，妥善應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、化學轉化和區(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?，F(xiàn)有技術尚不滿足多要素、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)測技術的發(fā)展與現(xiàn)狀。環(huán)境監(jiān)測技術總體向更高精度、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)過程模擬與預測、綜合性溫室氣體信息系統(tǒng)、大氣氣溶膠對空氣質量、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研究與服務和相關技術發(fā)展對科學及其應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)同化技術和計算技術、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、地基遙感技術以及地球工程技術等新技術逐漸得到開發(fā)和應用。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)測技術方面的國際競爭力相對較弱，國內企業(yè)尚未成為環(huán)境監(jiān)測技術研發(fā)主體。我國的環(huán)境監(jiān)測儀器產(chǎn)業(yè)技術發(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；到2025年，實現(xiàn)機載、星載大氣環(huán)境污染業(yè)務化監(jiān)測；到2035年，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的智能化、立體化綜合關聯(lián)監(jiān)測。

講座最后介紹了主要的大氣環(huán)境光學監(jiān)測技術，包括差分吸收光譜（DOAS）、可調諧半導體激光吸收光譜（TDLAS）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和激光雷達技術的特點和應用。他重點介紹了激光雷達技術，激光雷達可對顆粒物進行定性分類，結合風廓線提供的風場數(shù)據(jù)，可觀測到污染物的輸送時空狀態(tài)，為空氣質量預報提供重要支撐。劉建國研究員同時介紹了中科院合肥物質科學研究院自主研發(fā)的系列環(huán)境光學立體監(jiān)測技術和設備。合肥物質院發(fā)展了大氣污染立體觀測技術平臺，集成車載DOAS、激光雷達、風廓線雷達和地基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、新技術和集成系統(tǒng)成功應用于環(huán)境監(jiān)測領域，2012年以來，參與了北京APEC、9·3閱兵、G20環(huán)境空氣質量保障任務，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。

劉建國系中國科學院合肥物質科學研究院副院長、博士生導師，中國科學院環(huán)境光學與技術重點實驗室主任，國家環(huán)境光學監(jiān)測儀器工程技術研究中心副主任，兼任“十二五”國家863計劃資環(huán)領域主題專家組專家，中國科學技術大學教授，中國儀器儀表學會科學儀器學術工作委員會委員，中國光學學會環(huán)境光學專業(yè)委員會委員，中國環(huán)境科學學會理事，長期從事環(huán)境光學監(jiān)測技術和光學遙感監(jiān)測技術研究，主持完成了863課題、國家自然科學基金等多項重點研究，獲專利授權30多項，發(fā)表論文100余篇，曾獲國家科學技術進步二等獎3項，國家環(huán)保部環(huán)境保護科學技術一等獎1項，安徽省科學技術一等獎4項。2013年入選“萬人計劃”首批科技創(chuàng)新領軍人才。