“激光针”：科学家探测空气污染有了“新式武器”

在黑色的夜幕中，一束激光如同一根闪亮的金针直插天空。“这就是我们的‘大气探针’，可以实时监测从地面到10公里高空范围内的雾霾分布并分析其成分。”中科院安徽光学精密机械研究所环境光学研究中心专家张天舒说，这是中国科学家在空气污染探测中的“新式武器”——激光雷达。

一根根“激光针”从平原、山脉、海上向天空发射，还可以车、船载的形式移动，这些“激光针”组成了一个三维立体的大网，改变了传统的探测方式，实现了对近地面空气污染的无盲区垂直立体探测，并为治理空气污染绘制出一幅污染物传播的三维立体“路线图”。

“激光雷达发出的激光束就像一根根‘探针’，可以直接获取近地面PM2.5等大气污染物的观测数据，特别是组网观测后，每一个‘探针’所获得的数据还可以进入大气物理、气象模型分析，从而动态、实时地了解雾霾的时间和空间分布、传输通道和总量等关键信息，建立起三维立体的污染物模拟场。”张天舒说。

这种新型激光雷达目前已在京津冀、长三角、川渝等多个人口密集区域加快普及和应用并组网观测，全国装备的总台数约500台，其中京津冀地区约200台，已经实现了观测全覆盖。

针对大气重污染“发生-演变-消散”全过程的核心科学问题，激光雷达为科学家们建立起了大气污染传输通道立体观测网。除了固定位置的“激光针”之外，还有与之配合的重污染时段和重污染过程的车载走航、机载观测地基遥感和卫星遥感观测。

“未来几年，造成雾霾和主要二次污染物的近地面臭氧治理将成为新的关注点，成为协同治霾的突破口，这也是目前国际普遍关注的重要环境参数。激光雷达将在对近地面臭氧实时立体监测方面做出更多贡献，从而为协同治霾提供技术支撑。”张天舒说。

据了解，未来激光雷达还将在川渝地区、汾渭平原等区域继续加大投放密度，实现观测全覆盖。同时，探测技术还将向车载、机载、星载等多平台继续发展，实现环保、气象、科研数据的共享，全球科学家就可以合作起来，共同研究治理地球大气污染。

相关论文：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019EA000866