河北首次应用车载激光雷达探测城市大气污染状况 一辆监测车“看穿”污染物

近日，河北省石家庄市环境预测预报中心使用车载激光雷达，通过走航的方式精准探测城市大气污染状况，这在河北省尚属首次。

车载激光雷达可快速发现污染源

“这是一台车载激光雷达设备。”记者在石家庄市环境预测预报中心院内看到一辆停放的中巴车，工作人员向记者介绍，别看这车外貌普通，车内却“暗藏玄机”。“经过改装后，车内装有3D可视型激光雷达、电脑等设备。”

工作人员打开车载雷达，一束肉眼可见的绿光通过车顶的光学天窗发射出去。20秒后，旁边的电脑屏幕上开始不断显示从近地面到高空15千米以内的污染立体分布情况。在这个大气污染状况图谱上，以蓝、绿、黄、红等不同的颜色来显示大气状况。

“这个红色小点说明这里有污染排放。”石家庄市环境预测预报中心工程师石艳硕介绍说，雷达检测出的相关数据会被实时发送给环境执法人员，配合执法人员迅速发现污染源。

实现3方面应用，污染物来源更清晰

“车载激光雷达有3方面应用，即对空气质量进行定点垂直监测、定点水平监测以及走航监测（即移动监测）。”石艳硕介绍说，垂直方向最远可以监测到25～30公里高空；水平方向能对半径8公里范围内进行监测，并能对经纬度进行精准定位；利用车载，激光雷达可以便捷地移动到各处，迅速查找污染源。

“激光碰触到大气中的颗粒物会产生回波信号，电脑接收到回波信号后，可以形成所监测区域内的污染物分布图以供分析。”石艳硕介绍说，这些数据叠加在地图上，放大就能清晰地看到污染源的具体位置，经过相关系数、公式的计算就能得出大气中的颗粒物是PM2.5还是PM10。

车载激光雷达利用激光对大气颗粒物的时空分布进行遥感探测，可以分析区域污染物输送特征与来源。

“比如监测数据上显示高空1.5千米到3千米之间的数值最高，呈现出红色；而近地面1千米以下相对数值不高，呈现出黄色或橙色。这说明污染物主要集中在中高空范围，属于外地输送来的污染源，近地面产生的扬尘并不明显。这样就能得出本次污染以外来污染源为主的结论。”

多种监测方式互补，推进“测管治”联动

“这种方式可以弥补卫星遥感监测无法穿透云层、夜晚可见光不足等因素所带来的监控死角，对区域性治霾更加精准方便。”石家庄市环境预测预报中心预报分析科主任王玮说，只要激光雷达一开启，就可以将污染源分布情况尽收眼底。“有了这个设备，就可以从垂直、水平等角度，实时监测污染物浓度的变化，相当于对空气中的污染物做动态CT扫描。”

记者在采访中了解到，车载激光雷达监测方式与以往监测点的监测不同，这种监测方式更加宏观、大尺度、大范围，在沙尘天气下也可以看到中高空污染物的分布情况。

“当卫星遥感发现一些区域空气污染较重时，我们就会启动车载激光雷达，通过走航的方式到这些空气污染热点监测，查找具体污染原因。卫星遥感和激光雷达走航的联合应用，可以全天候多方位多角度对石家庄市的污染状况进行监控。”王玮说。

通过快速对区域大气污染源进行溯源定位，有助于实现“测管治”联动，为科学治理大气污染提供新方法、新技术，为科学治污、精准治霾提供有力的数据支撑。