和小伙伴們一起監(jiān)測霧霾

陳歡慶 朱幸福 陳立先

和小伙伴們一起監(jiān)測霧霾

陳歡慶 朱幸福 陳立先

隨著時代的進步，人們的生活水平日益提高，但同時空氣質(zhì)量卻在不斷惡化。杭州市氣象局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示：2013年1-10月共有304天，其中霧霾天數(shù)有209天，超過了總天數(shù)的三分之二。近年來，霧霾天氣現(xiàn)象逐漸增多，全國不少地區(qū)都作出了災(zāi)害性天氣黃色預(yù)警，高速路段封堵現(xiàn)象嚴重，對公眾健康造成了影響。

空氣質(zhì)量檢測可以幫助我們直接了解空氣質(zhì)量情況，從而采取相應(yīng)的措施。但是，昂貴的監(jiān)測儀器對于普通人來說是可望而不可即的，學校實驗教學中沒有此類儀器也無法開展生態(tài)科學測量研究活動。因此，我們就想能否設(shè)計研發(fā)出一種將生活與教學融合的生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，以適應(yīng)監(jiān)測環(huán)境或進行實驗教學的需要。

經(jīng)過反復(fù)研究，我們發(fā)明了一套大氣污染監(jiān)測分析系統(tǒng)，主要由大氣監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及對象組成。大氣監(jiān)測系統(tǒng)包括：CO2溫濕度監(jiān)測儀、SO2濃度傳感器、PM2.5監(jiān)測儀；控制系統(tǒng)包括：漏電保護器、電源指示燈、SO2濃度顯示儀、開關(guān)按鈕、工作指示燈；對象包括：大氣檢測房、檢測房安裝底座、煙霧盒、日光燈、排風扇。我們在一個有機玻璃搭建的大氣檢測房內(nèi)裝上SO2、CO2、PM2.5及溫濕度傳感器，在檢測房里的不銹鋼燃燒盒內(nèi)燃燒香煙、煙花爆竹、火藥等會對環(huán)境造成嚴重污染的物質(zhì)。通過監(jiān)測傳感器的數(shù)據(jù)，對檢測房內(nèi)的空氣質(zhì)量進行評估，分析其給周邊環(huán)境帶來的影響。

在設(shè)計發(fā)明的過程中，我們也遇到了不少問題。如單元空氣污染前、后的交換效率低，進行對比測量的數(shù)據(jù)顯示速度慢、字體小等。為此，我們研討后認為：

第一，測量出來的環(huán)境指標數(shù)字要與國家標準相符或相近；

第二，污染前、后的單元空氣測量數(shù)據(jù)要有明顯的對比，并且其數(shù)據(jù)顯示反應(yīng)要快速，等待時間應(yīng)小于3分鐘；

第三，實驗操作與取材要容易，材料維護方便，成本合理。

>>大氣污染監(jiān)測分析系統(tǒng)

綜合考慮以上因素，我們采用了先進的高性能傳感器進行信號采集，并使用電子電路以及相應(yīng)的微電腦處理器進行技術(shù)處理，以達到實時、準確顯示數(shù)據(jù)的目的。這種做法將工業(yè)與教學相匹配，既維持了顯示效果，又保證了測量的精確度。經(jīng)過不斷地調(diào)試和修改，我們這套大氣污染監(jiān)測分析系統(tǒng)終于研發(fā)成功，并且申請了國家專利。

通過這次的直觀實驗、科學講解，我們提高了找出問題、分析問題、解決問題的能力，增強了科學探索精神和學習興趣。在實驗室里，我們只是點燃了一根火柴、一小段香煙、一小張廢報紙、一小撮桔桿，所得出的測量數(shù)據(jù)顯示，這些燃燒物在小單元空間中的污染指數(shù)全部超標。那么，擴展到現(xiàn)實生活中，農(nóng)村焚燒的各種桔桿，城市焚燒的塑料、廢物等各種有機垃圾，人們在公共場所或室內(nèi)抽的煙，汽車行駛途中或堵車時排放的尾氣等，都會使PM2.5的數(shù)值大幅升高，造成空氣污染。

其實，想要減少霧霾天氣現(xiàn)象，我們每個人都應(yīng)該不斷提升自己的環(huán)保素養(yǎng)，從自身做起，從小事做起，從現(xiàn)在做起。

【小鏈接】

PM2.5：大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。它的直徑還不到人的頭發(fā)粗細的1/20。

霧霾：霧和霾的混合物。其中霧是自然天氣現(xiàn)象，以灰塵作為凝結(jié)核，總體無毒無害；霾的核心物質(zhì)是懸浮在空氣中的煙塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等，顏色發(fā)黃，能直接進入人體并粘附在下呼吸道和肺葉中，危害人體健康。霧霾天氣的成因主要是人為的環(huán)境污染，再加上氣溫低、風力小等自然因素，導(dǎo)致污染物不易擴散，造成城市里大面積低能見度的情況。