Page 166 - 生态环境监测技术应用

第九章 大气监测布点、采样与基本技术介绍

其对环境、气候的影响等具有重要意义。近年来，日新月异的激光 / 波谱技术促
进了大气立体监测技术的发展，以光学探测和光谱数据解析为核心的各种立体监
测技术以高灵敏度、高分辨率、高选择性、多组分以及实时等优势在大气、环境、

气象、空间、遥感以及军事领域得到了广泛的应用。通过光与大气中物质相互作
用产生的吸收、散射、发射等过程，形成了多种探测技术，实现了对大气痕量气
体、大气气溶胶、温室气体、大气风场、水汽、温度以及多种大气污染成分的快
速、实时探测，并通过光波的遥感特性，在地基、车载、机载及星载多平台上对

大气多种成分、大气参数进行多尺度的探测。
（一）地基遥感监测
1. 污染气体监测技术
地基大气成分遥感探测技术主要有被动差分吸收光谱技术（DOAS）、被动

傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）、多波段光度计遥感、微波辐射计遥感等。
被动 DOAS 技术通过探测太阳散射光谱，结合不同气体的特征吸收截面，利用
最小二乘法反演各种痕量气体的浓度信息。目前中国科学院安徽光学精密机械研
究所在国内率先开展了主动 DOAS 技术、地基被动 DOAS 技术（MAX-DOAS 和

车载多动 DOAS）以及机载和星载 DOAS 技术的研究。大气环境空气质量的主
动 DOAS 监测技术研究，可以实现对大气环境一次污染物（SO 2 ，NO 2 等）、自
由基及其前体物（NO 3 ，OH，HONO，HCHO 等）和针对污染源有毒有害气体（H 2 S，
Cl 2 ，苯系物，SO 2 ，NO 2 等）多种成分的快速在线探测。地基 MAX-DOAS 是一

种大气痕量气体和气溶胶垂直总量及分布探测的新技术，以散射太阳光作为光
源，通过天顶及多个离轴方向对穿越大气层的散射太阳光谱（紫外 / 可见）进行
探测，这些光谱包含了痕量气体、气溶胶、云的吸收、发射和散射等信息。由于
增加了多个离轴（近地面低仰角）探测方向，对低层大气探测更为灵敏，通过被

动差分吸收光谱的解析方法并结合大气辐射传输模型，能够获得对流层痕量气体
的垂直柱浓度以及垂直分布信息，特别是对边界层非常敏感，可用于卫星数据的
地基校验和化学模型的校验。地基多轴 DOAS（MAX-DOAS）技术还可部署在
具有区域代表性的地点或区域污染输送通道，从而掌握区域大气的柱浓度分布以
及廓线信息，并了解区域大气的输送状况。相比卫星观测而言，地基多轴 DOAS

技术具有更高的时间和空间分辨率。目前中国科学院安徽光学精密机械研究所
已在中国东部地区建立了 MAX-DOAS 观测网。王杨等人在 2013 年研究了地基

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