刘建国：大气环境综合立体监测技术进展

2017年4月7日，中国环境监测总站举办了国家环境保护环境监测质量控制重点实验室系列学术讲座的第三讲，讲座邀请到了中国科学院合肥物质科学研究院的刘建国研究员，讲授“大气环境综合立体监测技术进展”。来自监测总站、环保部标样所和中国环科院等的同行们前来聆听了讲座。

讲座分析了大气环境综合立体监测技术的背景与需求，总结了监测技术的发展与现状，并介绍了光学技术在大气监测中的应用。

目前我国面临全球最复杂的燃煤烟气、机动车尾气、工业VOCs排放为主的区域性大气复合污染问题，光化学烟雾、霾污染、酸沉降等多种问题并存，大气污染成因十分复杂。国务院《大气污染防治行动计划》（大气“国十条”）要求，提高环境空气质量监测技术和设备质量，全面加强污染源排放监测，加快发展空气质量预报预警和应急技术，妥善应对重污染天气和突发环境污染事件。大气污染的时间和空间分布监测数据可用于理解大气污染的来源、形成、化学转化和区域传输过程。从近地面、边界层到平流层的大气成分和环境要素的定量观测数据的缺乏，对评估大气成分对全球环境和气候变化产生的深远影响带来困难。现有技术尚不满足多要素、原位、快速检测的科研和管理需求。

刘建国研究员简述了环境监测技术的发展与现状。环境监测技术总体向更高精度、更多成分、更大尺度、更加适用和更加智能发展。未来10年大气科学研究将面临全球变化背景下高影响天气及其社会-经济影响、水循环过程模拟与预测、综合性温室气体信息系统、大气气溶胶对空气质量、天气以及气候的影响、面向超大城市及大规模城市综合体的大气科学研究与服务和相关技术发展对科学及其应用的影响等六大新挑战和机遇，超高分辨率建模的尖端数据同化技术和计算技术、实现大气组分近实时分析的自动检测平台、先进卫星观测站、地基遥感技术以及地球工程技术等新技术逐渐得到开发和应用。国际上发展了一系列机载、星载环境探测系统和载荷，得到了全球尺度的痕量污染气体、温室气体和PM2.5监测信息。我国在环境监测技术方面的国际竞争力相对较弱，国内企业尚未成为环境监测技术研发主体。我国的环境监测仪器产业技术发展战略中规划：到2020年，完成我国区域环境污染综合立体监测网络；到2025年，实现机载、星载大气环境污染业务化监测；到2035年，实现生态环境的智能化、立体化综合关联监测。

讲座最后介绍了主要的大气环境光学监测技术，包括差分吸收光谱（DOAS）、可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和激光雷达技术的特点和应用。他重点介绍了激光雷达技术，激光雷达可对颗粒物进行定性分类，结合风廓线提供的风场数据，可观测到污染物的输送时空状态，为空气质量预报提供重要支撑。刘建国研究员同时介绍了中科院合肥物质科学研究院自主研发的系列环境光学立体监测技术和设备。合肥物质院发展了大气污染立体观测技术平台，集成车载DOAS、激光雷达、风廓线雷达和地基MAX-DOAS，可进行区域源排放总量监测、颗粒物跨区域输送通量监测和气体污染区域输送与区域污染监测，具有高时空分辨率、高探测灵敏度的特点、实时在线、无人值守和数据无线传输等特点。研发的地基测量的多种方法、新技术和集成系统成功应用于环境监测领域，2012年以来，参与了北京APEC、9·3阅兵、G20环境空气质量保障任务，组织实施了京津冀大气环境外场综合观测实验，并于2016年与中国环境监测总站合作开展了首次大气污染天地协同监测。

刘建国系中国科学院合肥物质科学研究院副院长、博士生导师，中国科学院环境光学与技术重点实验室主任，国家环境光学监测仪器工程技术研究中心副主任，兼任“十二五”国家863计划资环领域主题专家组专家，中国科学技术大学教授，中国仪器仪表学会科学仪器学术工作委员会委员，中国光学学会环境光学专业委员会委员，中国环境科学学会理事，长期从事环境光学监测技术和光学遥感监测技术研究，主持完成了863课题、国家自然科学基金等多项重点研究，获专利授权30多项，发表论文100余篇，曾获国家科学技术进步二等奖3项，国家环保部环境保护科学技术一等奖1项，安徽省科学技术一等奖4项。2013年入选“万人计划”首批科技创新领军人才。