【儀器網 能源環(huán)境】上天入地下海，曾經只能在奇幻題材作品當中描摹的畫面，如今正在一點一點為人類所實現。譬如，過年期間上映的國產科幻電影《流浪地球》鋪設了一個宏偉的不可能計劃：帶著地球逃離太陽系。然而，一段在建規(guī)模大的水電站——白鶴灘水電站的視頻，卻令網友不得不驚呼：《流浪地球》中的發(fā)動機和地下城真的能造出來！
 

 

世界地球日(大氣篇)
 

　　當然，《流浪地球》所表現的并非只有人類非凡的創(chuàng)造力，更多的是對地球未來發(fā)展問題的探討。雖然電影中描述的太陽毀滅現象目前還不可能出現，但是氣候變暖、臭氧空洞、海洋污染、淡水短缺、生物銳減等等由人類活動引起的一系列環(huán)境問題，正在瘋狂破壞我們的地球家園。盡管很多環(huán)境問題依然嚴峻，但是人類上天入地下海的本領越來越強，越來越多難題得以攻克。作為保護環(huán)境的重要技術工具，科學儀器功不可沒。今天是2019年4月22日，正值第50個世界地球日，不妨跟著小編來看看，科學儀器究竟是如何“上天入地下海”，保護賴以生存的“小破球”。
 

　　在《流浪地球》中，觀影者印象深刻的場景可能就是主角走出地下城看到的世界，也就是現在人們所居住的地球表層。曾經熟悉的東方明珠塔被冰川覆蓋，浩渺無邊的江河湖海變成了一片冰原，無數未能進入地下城的人被凍結在了深深的冰層之下。然而，類似的極寒天氣卻在電影上映的同時，發(fā)生在了太平洋彼岸。美國部分地區(qū)低氣溫驟降至零下50多度，密歇根湖凍成冰海，尼亞加拉大瀑布被凍住，芝加哥渡輪成了破冰船……這種由氣候變暖和大氣污染導致的天氣已經不再罕見。
 

　　為了挽救大氣環(huán)境，人們根據地面大氣監(jiān)測、衛(wèi)星遙感、氣象觀測提供的數據，成功制定出一系列行之有效的大氣污染防治計劃。雖然我國環(huán)境監(jiān)測儀行業(yè)起步較晚，國內技術基礎相對薄弱，但是隨著市場需求的大幅增長，國產環(huán)境監(jiān)測儀器迎來了高速發(fā)展。尤其是在色譜、質譜、電化學等分析技術以及人工智能、大數據等新興技術的合力推動下，環(huán)境監(jiān)測領域卓有成效。
 

　　作為這片領域當中的重要分支，大氣監(jiān)測儀器的技術含量也大有提升。從采集大氣污染物的采樣器、采樣儀，到實時觀測大氣環(huán)境的空氣質量自動監(jiān)測系統(tǒng)，再到分析污染物成分的氣體分析儀，各類大氣監(jiān)測儀器都在發(fā)揮著重要作用。不過，目前大氣環(huán)境監(jiān)測依然以人工采樣和實驗室分析為主，未來有待于向自動化、智能化和網絡化為主的監(jiān)測方向發(fā)展。單純的地面大氣監(jiān)測也將逐漸與遙感監(jiān)測相結合，擴展監(jiān)測領域。
 

　　沒錯，遙感監(jiān)測就是上文提及的衛(wèi)星遙感，即通過航空或衛(wèi)星等收集環(huán)境的電磁波信息對遠離的環(huán)境目標進行監(jiān)測識別環(huán)境質量狀況的技術。相比于以近地分布為主的地面環(huán)境監(jiān)測，遙感監(jiān)測對于環(huán)境信息的獲取更為快速和全面。目前，國內已經發(fā)射了多顆衛(wèi)星用于遙感監(jiān)測，主要包括氣溶膠及顆粒污染物、污染氣體、溫室氣體、大氣輻射等方面的研究。去年發(fā)射上空的高分五號衛(wèi)星就搭載了三臺用于遙感監(jiān)測的大氣探測載荷。這三臺載荷分別為大氣痕量氣體差分吸收光譜儀(EMI)、大氣主要溫室氣體監(jiān)測儀(GMI)和大氣氣溶膠多角度偏振探測儀(DPC)，能夠承擔污染氣體、溫室氣體和顆粒物污染的觀測任務。
 

　　此外，氣象觀測也是大氣環(huán)境監(jiān)測的重要數據來源。目前，除了自動氣象站、自動雨量站、百葉箱、溫濕度記錄儀等地面氣象觀測儀器，科研人員還發(fā)明了探空儀、天氣雷達等高空氣象探測儀，對大氣環(huán)境進行多方位監(jiān)測。以雷達為例，近期通過科技部驗收的“大氣細粒子與臭氧時空探測激光雷達系統(tǒng)研制與應用示范”項目，就是將激光雷達技術應用于大氣環(huán)境實時監(jiān)測。未來，氣象觀測還將繼續(xù)通過各類氣象儀器，為大氣污染趨勢分析與大氣環(huán)境評估、提出控制污染方案、研究大氣污染規(guī)律和開展大氣物理科學研究提供科學依據。
 

　　小結：昔年藍天白云、碧水浩蕩、綠野茵茵，今日霧霾圍城、垃圾遍海、寸草難生。等到地球上后一片凈土被污染之后再去反省自己的行為，不如從現在做起，用科技手段來改善地球環(huán)境。下一篇，小編將從土壤環(huán)境入手，繼續(xù)介紹科學儀器在地球環(huán)境保護方面的應用。