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环境监测与污染实用技术
Practical Techniques for Environmental Monitoring and Pollution
高灵敏度测量气体方面是最具有潜力的。
光学法传感器主要分为对光量选择吸收的红外吸收式气体传感器和通过改变折射
率的光纤传感器。红外吸收式传感器利用气体对红外线的选择吸收性，根据气体的特
征吸收光谱鉴别气体种类，由比尔定律建立吸光度、入射光强度、出射光强度、吸光
物质浓度之间的关系。2013 年，CASTELL 等证明红外吸收式传感器对二氧化碳的检
测非常有效。光纤传感器的原理是待测气体与光纤涂层作用引起涂层折射率的变化，
通过渐逝波的检测确定气体浓度。HUANG 等使用具有双聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
／氯酚红（CPR）涂层作为弯曲光纤探针的传感器检测空气中的痕量 NH 3 ，在空气中
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的检测限为 2.7×10 。
（二）传感器技术的应用
空气质量的精细化管理和污染的精准治理需要高时空分辨率的监测数据，而目前
标准方法的监测网络由于造价高昂、维护成本大，难以满足精细网格监测的需求。模
式模拟尽管在一定程度上可能解决这个问题，但需要详细的信息输入，因源清单数据
和气象条件的复杂性，其结果具有较高的不准确性。
近年来，随着传感器技术的发展，无线传感器网络（WSN）的出现，使空气质量
高时空分辨率监测成为可能。WSN 由许多个空间分布传感器节点组成，可监测一个
或多个物理或环境参数。通过无线传输技术，将传感器各节点的信息传输到中央数据
平台进行数据的储存与分析。WSN 通过对空气污染物的高时空分辨率监测，在监测
环境空气质量、监控污染热点、评估个人暴露水平方面发挥出巨大的优势。
1. 传感器技术在环境空气质量监测中的应用
受污染源的局地排放和污染物的区域传输等影响，环境空气污染物往往能够在相
对较小的时间、空间尺度上快速变化，针对复杂的污染情况，大量部署的低成本传感
器可实现高时空分辨率监测，对区域环境空气质量进行有效监测。根据不同监测目的，
传感器可适用于不同应用场景，如固定监测和移动监测。
固定型传感器可以高密度、高覆盖率地布置到城市或者特定的区域，起到网格
化布点的作用。基于网格化，能够实现对环境空气质量高时空分辨率监测。GAO 等
应用一种由低成本颗粒物传感器组成的检测仪器（Portable University of Washington
Particle，PUWP），作为补充监测网络，对西安市内住宅、商业区、政府和学术领域
等7个地点颗粒物的时空变化进行研究；SCHNEIDER等基于地质统计学的“数据融合”
方法，将低成本传感器网络的空气质量观测与城市空气质量模型的空间信息相结合，
绘制了城市空气质量地图。该方法应用于挪威奥斯陆的 N0 2 评估中，能够再现典型的
NO 2 日常循环规律。2015 年，RASYID 等应用 3 个气体传感器节点，开发了一个综合
污染监测（IPOM）系统对空气污染物 CO 和 CO 2 的浓度进行监测。2013 年，PENG
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