刘文清谈大气CT扫描：有助力于大气污染物的垂直时空分布监测

通过给大气“拍CT”，就能捕获到污染物的蛛丝马迹。

情况光学监测就像是给大气做CT扫描，中国工程院院士、中科院安徽光学精巧机械研究所学术所长刘文清也被称为“给大气情况做CT的人”。

他率领团队成立了包罗400多种大气污染物、100多种水体污染物、20多种土壤重金属污染物的光谱特征数据库，研发了污染物光谱定量解析算法和工程化利用软件，不只能为大气情况“评脉”，还能“诊断”水体、土壤的污染情状。

情况监测手艺为准确、及时、有效地“说清情况量量及改变趋向、说清污染排放情况、说清潜在的情况风险”供给了科学的根底数据。刘文清告诉新京报贝壳财经记者，“情况监测手艺是情况治理的根底，是情况执法的标尺。同时，情况监测手艺的不竭立异能够有力鞭策我国的绿色低碳开展。”

新京报贝壳财经：你屡次提出，情况光学监测就像是给大气做 CT 扫描，能简单介绍一下大气情况拍 CT 是什么原理吗？若何搀扶帮助更好地发现问题、治理问题？

刘文清：地球大气次要成分是氮、氧、氩、二氧化碳，及比例不到0.04%的痕量气体构成。而痕量气体中，如氮氧化合物、碳氢化合物、硫化物和氯化物。它们参与大气化学轮回，在大气中的滞留期为几天至几十年，以至更长。虽然目前大气次要成分没有发作太大改变，但是因为人类的天然进化和人类活动使得痕量成分改变明显 。那些痕量成分的改变，以及其引发的大气化学过程和物理特征的改变会引起空气量量和天气的改变。

情况光学就是研究光与情况物量的彼此感化的学科，把光学手艺利用于情况监测，构成了情况光学监测手艺。通俗地讲，大气情况中有各类各样的物量成分，包罗污染物，它们都有本身的特征吸收光谱，一束光打出往或者操纵太阳散射光，各类各样的情况组分或者污染物会在吸收、散射必然的光波长，构成特征光谱。

现实上就像人的指纹一样，通过一些仪器、设备和必然的计算办法、阐发办法就能把它们检测、丈量出来，好比说50米、100米，以至到几公里几十公里，在那个层面上，它的污染物是怎么样散布的，怎么样输送的，就好像给大气做一个CT扫描。

针对大气情况污染三维问题，摘用多角度扫描获得差别角度的光谱，成立了污染物层析三维散布探测办法，就像医学CT影像一样，可实时获得污染物随时间－空间散布的改变，实现了大气污染物和气溶胶颗粒物的垂曲时空散布监测。

目前包罗在卫星平台上对大气情况成分的监测根本上都是摘用光谱学手艺，因为具有非接触、无摘样、高灵敏度、大范畴快速监测等特征，是国际上情况监测手艺的次要开展标的目的之一。

新京报贝壳财经：当前，我国光学情况监测手艺的开展还有哪些“短板”待打破？

刘文清：目前情况监测自主研发的手艺和设备实现了全笼盖，手艺程度根本处于与世界程度的并跑阶段。但是高档情况监测配备立异才能还需要加强。

一是要处理情况监测配备的“空芯化”问题，次要是关键核心部件依靠进口，好比高重频全固态激光器、高辨认傅里叶光谱仪、超高灵敏微电流检测计等。

二是要处理情况监测配备的“可靠性”问题。可靠性有可能成为手艺立异的一个严峻障碍，造约了我国情况配备财产开展。

所以，我们期看以手艺立异和关键手艺的打破为根底，进一步处理高手艺功效到适用化产物之间存在的工程手艺问题。研发大气活性物量、工业园区挥发性有机物、生态气象要素、生物气溶胶等高灵敏监测手艺配备，称心国度情况监测新需求。

新京报贝壳财经记者 赵方园 编纂 陈莉 校对 卢茜