监测大气污染的有效方法

监测大气污染的有效方法

20世纪以来，环境污染的问题越来越严重，因此也就越来越受到人们的关注。大气污染、水污染与土壤污染是环境污染最主要的几个方面，其中大气污染造成的影响最为显著。20世纪后半叶出现的臭氧层空洞问题、酸雨问题及由二氧化碳所引起的温室效应，已经影响到我们的生存空间，并对人类的生存造成威胁。

大气污染的主要原因与作为主要能源的煤和石油的燃烧有关。燃烧排放的污染物主要有一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、氧化氮（NO_x）、二氧化硫（SO₂）等。在我国，煤和石油是主要能源，约占总能源的93%，其中煤占71%，石油占22%。特别是我国的原煤含硫量高，据统计，我国大气中s01的87%来源于煤的燃烧。据《环境公报》所提供的保守数据，我国在1993年SO₂的排放量为1795万吨，并以平均每年100万吨的速度增加。由SO₂造成的酸雨区的面积达280万平方千米，约占国土面积的29%。1995年对85个城市监测分析，有55%的城市SO₂超过三级标准。人类社会的高速发展对人类生存的地球环境造成的破坏，是我们在21世纪所面临的一个严肃而尖锐的问题。如何有效地检测大气中污染气体的含量，已成为控制大气污染的一个主要方面。

检测和监测大气中污染气体的含量是比较困难的，因为污染气体的浓度一般较低，仅百万分之几，且大气中有时有多种污染气体，因此，在检测一种污染气体时，会受到其他污染气体的干扰。目前，检测气体的手段很多，如化学分析法、气相色谱法、化学发光式气体分析仪分析、紫外吸收分析法、半导体气敏传感器、电化学式气体传感器等。化学分析法的灵敏度较低，准确性较差，检测操作比较麻烦，因此现在基本上已不采用。

有一些分析方法，如化学发光式气体分析仪分析等，虽然检测灵敏度高，准确性强，但由于仪器体积大，不便用于现场实时检测和监测，加上仪器设备一般较贵，难以普遍用于大气污染的检测和监测。一般来说，气体传感器体积小、操作简单、携带方便，可用于现场检测和监测。但有些传感器，如半导体气敏传感器的灵敏度低，重现性较差，一般只能用作报警器。在目前已有的各类气体检测方法中，电化学传感器占有很重要的地位，特别是20世纪后期发展起来的定电位电解型气体传感器，由于其体积小、测量精度高、适用于现场检测和监测而受到广泛的重视。

定电位电解型气体传感器的特点是，它用于检测的电极是一种气体扩散电极，大气中的污染气体可通过电极上的防水透气膜而扩散到电极上，并在一定的电位下发生氧化或还原反应，反应电流与大气中污染气体的浓度成正比，因此，由电流的大小就可知道大气中污染气体的浓度。这种传感器有很多的优点，首先是能检测许多气体，如O₂、CO、H₂S、Cl₂、NO、NO₂、酒精等；其次，不同的污染气体在不同的电位下进行氧化或还原反应，因此，在测定大气中CO的浓度时，传感器固定在CO氧化的电位，大多数的其他污染气体就不能进行反应而不对CO浓度的测定产生干扰；另外，这种传感器的响应时间小于1分钟，而且能连续工作，因此可用来进行长期的现场监测。特别是由于这种传感器的价格很低，因此，把测量不同气体的传感器组合起来，用一台计算机控制，就能同时监测大气中多种污染气体的浓度。这种传感器检测的浓度范围很宽，从几百万分之一到百分之几十的浓度都能检测，因此，这种传感器既能监测大气的污染情况，也能检测污染源对大气污染的情况。实际上，这种传感器除了，对大气的污染进行检测和监测外，还有许多其他的用途。例如，由于这种传感器能检测大气中酒精的浓度，因此，通过对司机呼气的检测，就可确定该司机是否酒后驾驶等。

虽然，现在这种传感器已得到越来越广泛的应用，但是它有一个很大的缺点，即它使用的电解液为水溶液，而它又使用气体扩散电极，因此，在气候干燥时，电解液中的水分很易挥发到大气中去，最后使电解液干枯而导致传感器失效，因此，这种传感器的寿命一般只有1～2年。20世纪90年代以来，许多科学家做了很多的研究，试图用固体电解质代替液体电解液，虽然现在还没有完全解决，但已得到了一些可喜的结果。估计，在几年后，长寿命的固体电解质定电位电化学气体传感器就会面世。