“环境监测”刘文清谈大气CT扫描：有助力于大气污染物的垂直时空分布监测

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通过给大气“拍CT”，就能捕捉到污染物的蛛丝马迹。

环境光学监测就像是给大气做CT扫描，中国工程院院士、中科院安徽光学精密机械研究所学术所长刘文清也被称为“给大气环境做CT的人”。

他率领团队建立了包括400多种大气污染物、100多种水体污染物、20多种土壤重金属污染物的光谱特征数据库，研发了污染物光谱定量解析算法和工程化应用软件，不仅能为大气环境“把脉”，还能“诊断”水体、土壤的污染情况。

环境监测技术为准确、及时、有效地“说清环境质量及变化趋势、说清污染排放状况、说清潜在的环境风险”提供了科学的基础数据。刘文清告诉新京报贝壳财经记者，“环境监测技术是环境管理的基础，是环境执法的标尺。同时，环境监测技术的不断创新可以有力推动我国的绿色低碳发展。”

新京报贝壳财经：你多次提出，环境光学监测就像是给大气做 CT 扫描，能简单介绍一下大气环境拍 CT 是什么原理吗？如何帮助更好地发现问题、治理问题？

刘文清：地球大气主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳，及比例不到0.04%的痕量气体构成。而痕量气体中，如氮氧化合物、碳氢化合物、硫化物和氯化物。它们参与大气化学循环，在大气中的滞留期为几天至几十年，甚至更长。尽管目前大气主要成分没有发生太大变化，但是由于人类的自然进化和人类活动使得痕量成分变化明显 。这些痕量成分的变化，以及其引发的大气化学过程和物理特性的变化会引起空气质量和气候的变化。

环境光学就是研究光与环境物质的相互作用的学科，把光学技术应用于环境监测，形成了环境光学监测技术。通俗地讲，大气环境中有各种各样的物质成分，包括污染物，它们都有自己的特征吸收光谱，一束光打出去或者利用太阳散射光，各种各样的环境组分或者污染物会在吸收、散射一定的光波长，形成特征光谱。

实际上就像人的指纹一样，通过一些仪器、设备和一定的计算方法、分析方法就能把它们检测、测量出来，比如说50米、100米，甚至到几公里几十公里，在这个层面上，它的污染物是怎么样分布的，怎么样输送的，就如同给大气做一个CT扫描。

针对大气环境污染三维问题，采用多角度扫描获得不同角度的光谱，建立了污染物层析三维分布探测方法，就像医学CT影像一样，可实时获得污染物随时间－空间分布的变化，实现了大气污染物和气溶胶颗粒物的垂直时空分布监测。

目前包括在卫星平台上对大气环境成分的监测基本上都是采用光谱学技术，由于具有非接触、无采样、高灵敏度、大范围快速监测等特点，是国际上环境监测技术的主要发展方向之一。

新京报贝壳财经：当前，我国光学环境监测技术的发展还有哪些“短板”待突破？

刘文清：目前环境监测自主研发的技术和设备实现了全覆盖，技术水平基本处于与世界水平的并跑阶段。但是高档环境监测装备创新能力还需要加强。

一是要解决环境监测装备的“空芯化”问题，主要是关键核心部件依赖进口，比如高重频全固态激光器、高分辨傅里叶光谱仪、超高灵敏微电流检测计等。

二是要解决环境监测装备的“可靠性”问题。可靠性有可能成为技术创新的一个严重障碍，制约了我国环境装备产业发展。

所以，我们希望以技术创新和关键技术的突破为基础，进一步解决高技术成果到实用化产品之间存在的工程技术问题。研发大气活性物质、工业园区挥发性有机物、生态气象要素、生物气溶胶等高灵敏监测技术装备，满足国家环境监测新需求。

新京报贝壳财经记者 赵方园 编辑 陈莉 校对 卢茜

好了，关于刘文清谈大气CT扫描：有助力于大气污染物的垂直时空分布监测就讲到这。