书书书
第40卷 第5期光 学 学 报Vol.40
,
No.5
2020年3月Acta
O
p
tica
Sinica
March
,
2020
·
封面文章
·
环境监测领域中光谱学技术进展
刘文清
*
,
陈臻懿
**
,
刘建国,
谢品华,
张天舒,
赵南京,
司福祺,
胡仁志,
殷高方
中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
摘要 环境的变化不但影响着现在和未来的世界,
而且一直是国际科学前沿关注的热点。环境问题的解决离不开
先进的监测技术和手段。环境光谱学监测技术利用光学中的吸收、
发射、
散射以及大气辐射传输等方法,
通过建立
特征因子指纹光谱数据库和定量解析算法,
获取污染物的特性,
可用于空气质量、
固定和流动污染源的自动监测,
具有实时快速、
高灵敏、
监测范围广等优势,
是当今国际环境监测的发展方向和主导技术。目前形成了以激光雷达
技术、
差分光学吸收光谱学技术、
可调谐二极管激光光谱学技术、
傅里叶变换红外光谱学技术等为主体的一系列环
境监测技术及体系。基于这些技术和体系对监测信息的获取、
传输和共享,
为全社会提供了基础环境信息,
同时也
推动了基于监测数据的环境质量评价体系的发展,
为我国的环境管理提供了科学依据。
关键词 光谱学;环境光学;实时立体监测
中图分类号 X831
文献标志码 A doi
:
10.3788
/
A O S202040 .0500001
Advances
with
Res
p
ect
to
the
Environmental
S
p
ectrosco
py
Monitorin
gTechnolo
gy
Liu
Wen
q
in
g
*
,
Chen
Zhen
y
i
**
,
Liu
Jian
g
uo
,
Xie
Pinhua
,
Zhan
g
Tianshu
,
Zhao
Nan
j
in
g
,
Si
Fu
q
i
,
Hu
Renzhi
,
Yin
Gaofan
g
Anhui
Institute
o
f
O
p
tics
and
Fine
Mechanics
,
Chinese
Academ
y
o
f
Sciences
,
He
f
ei
,
Anhui
230031
,
China
Abstract
The
environmental
chan
g
es
occurrin
g
throu
g
hout
the
world
have
become
the
focus
of
g
lobal
scientific
research.The
s
p
ectrosco
p
ic
environmental
monitorin
g
technolo
gy
can
be
used
to
obtain
information
about
p
ollutants
based
on
the
o
p
tical
absor
p
tion
,emission
,scatterin
g
,and
atmos
p
heric
radiation
transmission
p
rinci
p
les
b
y
establishin
g
a
characteristic
factor
fin
g
er
p
rint
s
p
ectrum
database
and
a
q
uantitative
anal
y
sis
al
g
orithm.Further
,
this
technolo
gy
can
be
a
pp
lied
to
d
y
namicall
y
monitor
the
air
q
ualit
y
as
well
as
the
fixed
and
mobile
p
ollutant
sources.
The
environmental
s
p
ectrosco
py
monitorin
g
technolo
gy
,
which
can
p
erform
real
-
time
and
ra
p
id
monitorin
g
at
hi
g
h
sensitivities
and
lar
g
e
scales
,
has
attracted
considerable
research
attention.To
date
,
several
p
rinci
p
al
environmental
monitorin
g
technolo
g
ies
and
s
y
stems
have
been
established.These
mainl
y
include
investi
g
ations
and
a
pp
lications
of
the
lidar
technolo
gy
,
differential
o
p
tical
absor
p
tion
s
p
ectrosco
py
,
tunable
diode
laser
s
p
ectrosco
py
,
and
Fourier
-
transform
infrared
s
p
ectrosco
py
.Based
on
these
technolo
g
ies
and
s
y
stems
,
the
ac
q
uisition
,
transmission
and
sharin
g
of
monitorin
g
information
p
rovides
basic
environmental
information
for
the
whole
societ
y
,which
p
romotes
the
develo
p
ment
of
the
environmental
q
ualit
y
assessment
s
y
stems
based
on
the
monitorin
g
data
and
p
rovides
the
scientific
basis
for
environmental
mana
g
ement
in
China.
Ke
y
words
s
p
ectrosco
py
;
environmental
o
p
tics
;
real
-
time
stereo
monitorin
g
OCIS
codes
300.6170
;
010.0280
;
120.0280
收稿日期:
2019
-
10
-
28
;修回日期:
2019
-
11
-
09
;录用日期:
2019
-
11
-
27
基金项目:国家重点研发计划(
2018 Y F C0213100 )、
中国科学院青年创新促进会人才支撑计划(
2017484 )
*E
-
mail
:
w
q
liu
@
aiofm.ac.cn
;**E
-
mail
:
z
y
chen
@
aiofm.ac.cn
1
引 言
目前,
我国经济已由高速增长阶段转向高质量
发展阶段,
环境质量持续好转,
环境污染治理阶段也
成为从前期集中解决大气、
水体和土壤中普遍存在
的PM10、
毒害化学品、
重金属等问题,
转换为解决突
出问题(
如挥发性有机物,
臭氧)
的窗口期。以大气
污染为例,
我国城市环境空气质量监测网已实现了
包括SO
2、
NO
2、
PM10、
PM2.5、
O
3和CO 等6项监测
指标的实时发布[
1
]
。但大气环境监测仅靠这些地面
0500001
-
1