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活动2 请结合实例说明我国为防治空气污染所采取的一些具体措施。
提示:参考查阅《中华人民共和国大气污染防治法》,从国家层面了解空气污染的防治措施。
通过课前调查和课上讨论污染物的种类、来源,考虑不同环境对空气污染物监测项目的不同。结合现有空气监测设备的使用环境、监测项目、数据传输形式、数据展示方式等内容,我们从两个角度考虑,一是“检测站”的使用环境,二是“检测站”的设计思路。通过研讨确定“检测站”的设计和制作目标及模拟使用的方法。
提示:参考查阅《中华人民共和国大气污染防治法》,从国家层面了解空气污染的防治措施。
通过课前调查和课上讨论污染物的种类、来源,考虑不同环境对空气污染物监测项目的不同。结合现有空气监测设备的使用环境、监测项目、数据传输形式、数据展示方式等内容,我们从两个角度考虑,一是“检测站”的使用环境,二是“检测站”的设计思路。通过研讨确定“检测站”的设计和制作目标及模拟使用的方法。
答案
解：
我国防治空气污染的具体措施结合实例说明如下：
1. 优化能源使用结构：减少煤、石油等化石燃料的使用，推广太阳能、风能等清洁能源，例如我国在西北区域建设大型风电、光伏发电基地，替代部分传统燃煤发电，从源头减少二氧化硫、烟尘等污染物的生成。
2. 管控工业废气排放：要求工业企业配套安装废气净化处理装置，例如钢铁、化工企业对生产尾气进行脱硫、脱硝、除尘处理，待废气中污染物含量符合国家排放标准后再排放。
3. 治理机动车尾气污染：出台严格的机动车尾气排放规范，大力推广新能源汽车，例如我国多地逐步淘汰高排放老旧燃油车，配套建设公共充电网络，减少机动车尾气排放的一氧化碳、氮氧化物等有害气体。
4. 防控扬尘类污染：城市施工场地设置密闭围挡、定期对城市道路洒水降尘，同时推进大规模国土绿化工程，例如我国实施“三北防护林”工程，防风固沙，有效减少沙尘、扬尘类空气污染物。
5. 完善监管与法规体系：颁布实施《中华人民共和国大气污染防治法》，同时在不同区域布设空气质量监测站点，实时监控二氧化硫、二氧化氮、PM₂.₅等空气污染物浓度，对违法排污的主体依法惩处。
答：上述措施从污染源头、排放过程、监测监管多个维度防控空气污染，可有效改善我国的空气质量。
我国防治空气污染的具体措施结合实例说明如下：
1. 优化能源使用结构：减少煤、石油等化石燃料的使用，推广太阳能、风能等清洁能源，例如我国在西北区域建设大型风电、光伏发电基地，替代部分传统燃煤发电，从源头减少二氧化硫、烟尘等污染物的生成。
2. 管控工业废气排放：要求工业企业配套安装废气净化处理装置，例如钢铁、化工企业对生产尾气进行脱硫、脱硝、除尘处理，待废气中污染物含量符合国家排放标准后再排放。
3. 治理机动车尾气污染：出台严格的机动车尾气排放规范，大力推广新能源汽车，例如我国多地逐步淘汰高排放老旧燃油车，配套建设公共充电网络，减少机动车尾气排放的一氧化碳、氮氧化物等有害气体。
4. 防控扬尘类污染：城市施工场地设置密闭围挡、定期对城市道路洒水降尘，同时推进大规模国土绿化工程，例如我国实施“三北防护林”工程，防风固沙，有效减少沙尘、扬尘类空气污染物。
5. 完善监管与法规体系：颁布实施《中华人民共和国大气污染防治法》，同时在不同区域布设空气质量监测站点，实时监控二氧化硫、二氧化氮、PM₂.₅等空气污染物浓度，对违法排污的主体依法惩处。
答：上述措施从污染源头、排放过程、监测监管多个维度防控空气污染，可有效改善我国的空气质量。
任务二 参观与访谈
活动3 参观本地环境保护部门的空气质量监测站，与本地环境保护部门的工作人员进行交流。
提示:通过参观和交流，①了解监测站安装了哪些仪器，监测哪些数据，以及相关数据是如何进行处理的。②了解本地空气主要污染物的种类。③了解空气质量受风向、风速、温度、降水量、湿度等因素的影响情况。
在完成前两个任务的基础上，小组讨论初步建立组装和使用“检测站”的一般程序和方法，形成模型。
活动3 参观本地环境保护部门的空气质量监测站，与本地环境保护部门的工作人员进行交流。
提示:通过参观和交流，①了解监测站安装了哪些仪器，监测哪些数据，以及相关数据是如何进行处理的。②了解本地空气主要污染物的种类。③了解空气质量受风向、风速、温度、降水量、湿度等因素的影响情况。
在完成前两个任务的基础上，小组讨论初步建立组装和使用“检测站”的一般程序和方法，形成模型。
答案
解：
一、参观交流所得信息
1. 监测站仪器、监测数据及数据处理
监测站配置的常见仪器有：PM₂.₅浓度检测仪、PM₁₀浓度检测仪、二氧化硫分析仪、二氧化氮分析仪、一氧化碳分析仪、臭氧分析仪、气象参数检测仪、数据采集传输设备。
监测的核心数据包括：空气中PM₂.₅、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO、O₃的实时浓度，以及风向、风速、温度、降水量、湿度五类气象数据。
数据处理流程：仪器自动采集原始数据后，先剔除受干扰产生的异常数据，再换算为标准状态下的污染物浓度值，对照国家标准计算得到AQI空气质量指数，校验完成后将数据上传至官方监测平台对外发布。
2. 本地空气主要污染物种类
本地空气首要污染物多为PM₂.₅、PM₁₀，夏秋季高温时段臭氧易成为首要污染物，SO₂、NO₂、CO浓度常年符合国家标准，占污染物总量比例较低。
3. 气象因素对空气质量的影响
①风向：若主导风从工业区、密集交通区方向吹来，监测点污染物浓度会明显上升；若主导风从植被覆盖率高的郊外区域吹来，空气质量会显著转好。
②风速：风速越大，空气扩散稀释能力越强，污染物浓度越低；静风条件下污染物难以扩散，易累积导致浓度升高。
③温度：夏季高温强光照环境会加快光化学反应速率，臭氧污染物浓度明显升高；冬季易形成逆温层，空气对流被抑制，污染物难以扩散，易诱发雾霾。
④降水量：降雨、降雪可以通过淋洗作用吸附、沉降空气中的颗粒物和气态污染物，大幅降低污染物浓度，雨雪过后空气质量通常会明显提升。
⑤湿度：空气湿度过高时，细颗粒物会吸附水汽发生吸湿增长，浓度升高，能见度下降，易形成雾霾天气。
二、微型空气质量“检测站”组装与使用的一般程序模型
步骤1：前期准备：清点PM₂.₅传感器、常见气态污染物传感器、气象传感器、数据显示模块、供电模块、防护外壳等所有配件，逐一检查确认配件功能完好。
步骤2：组装校准：按照接线说明将各模块正确连接，通电后参照标准数值校准所有传感器的零点与量程，确认设备运行正常、读数无异常。
步骤3：选址布设：将检测站布设在开阔无遮挡、远离局部零散污染源的区域，布设高度为1.5~2m的人类呼吸带高度，做好防晒、防雨防护。
步骤4：常态化监测：设置合理的数据采集间隔，自动同步采集污染物浓度与气象数据，定期对传感器进行维护校准，避免数据出现偏差。
步骤5：数据整理分析：剔除采集到的异常无效数据，对照空气质量分级标准评价监测区域的空气质量，结合气象参数总结污染物浓度的变化规律。
一、参观交流所得信息
1. 监测站仪器、监测数据及数据处理
监测站配置的常见仪器有：PM₂.₅浓度检测仪、PM₁₀浓度检测仪、二氧化硫分析仪、二氧化氮分析仪、一氧化碳分析仪、臭氧分析仪、气象参数检测仪、数据采集传输设备。
监测的核心数据包括：空气中PM₂.₅、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO、O₃的实时浓度，以及风向、风速、温度、降水量、湿度五类气象数据。
数据处理流程：仪器自动采集原始数据后，先剔除受干扰产生的异常数据，再换算为标准状态下的污染物浓度值，对照国家标准计算得到AQI空气质量指数，校验完成后将数据上传至官方监测平台对外发布。
2. 本地空气主要污染物种类
本地空气首要污染物多为PM₂.₅、PM₁₀，夏秋季高温时段臭氧易成为首要污染物，SO₂、NO₂、CO浓度常年符合国家标准，占污染物总量比例较低。
3. 气象因素对空气质量的影响
①风向：若主导风从工业区、密集交通区方向吹来，监测点污染物浓度会明显上升；若主导风从植被覆盖率高的郊外区域吹来，空气质量会显著转好。
②风速：风速越大，空气扩散稀释能力越强，污染物浓度越低；静风条件下污染物难以扩散，易累积导致浓度升高。
③温度：夏季高温强光照环境会加快光化学反应速率，臭氧污染物浓度明显升高；冬季易形成逆温层，空气对流被抑制，污染物难以扩散，易诱发雾霾。
④降水量：降雨、降雪可以通过淋洗作用吸附、沉降空气中的颗粒物和气态污染物，大幅降低污染物浓度，雨雪过后空气质量通常会明显提升。
⑤湿度：空气湿度过高时，细颗粒物会吸附水汽发生吸湿增长，浓度升高，能见度下降，易形成雾霾天气。
二、微型空气质量“检测站”组装与使用的一般程序模型
步骤1：前期准备：清点PM₂.₅传感器、常见气态污染物传感器、气象传感器、数据显示模块、供电模块、防护外壳等所有配件，逐一检查确认配件功能完好。
步骤2：组装校准：按照接线说明将各模块正确连接，通电后参照标准数值校准所有传感器的零点与量程，确认设备运行正常、读数无异常。
步骤3：选址布设：将检测站布设在开阔无遮挡、远离局部零散污染源的区域，布设高度为1.5~2m的人类呼吸带高度，做好防晒、防雨防护。
步骤4：常态化监测：设置合理的数据采集间隔，自动同步采集污染物浓度与气象数据，定期对传感器进行维护校准，避免数据出现偏差。
步骤5：数据整理分析：剔除采集到的异常无效数据，对照空气质量分级标准评价监测区域的空气质量，结合气象参数总结污染物浓度的变化规律。
活动4 借鉴监测站检测空气质量的思路,可以使用传感器组装简易装置对空气中的主要污染物进行检测。
提示:1.结合本地空气污染的特征,选择你所需要的传感器(如$\ce{SO_{2}}$传感器、$\ce{PM_{2.5}}$传感器等)。
2.当同时检测空气中多种成分的含量时,研究传感器、数据采集器和计算机是如何连接的,并设计组装方案。
3.根据组装方案,把所需用品按要求进行组装,并在计算机上安装相应软件进行测试。
提示:1.结合本地空气污染的特征,选择你所需要的传感器(如$\ce{SO_{2}}$传感器、$\ce{PM_{2.5}}$传感器等)。
2.当同时检测空气中多种成分的含量时,研究传感器、数据采集器和计算机是如何连接的,并设计组装方案。
3.根据组装方案,把所需用品按要求进行组装,并在计算机上安装相应软件进行测试。
答案
解：
1. 传感器选择：结合本地城市居民区的空气污染特征，本地主要空气污染物为$\ce{PM_{2.5}}$、二氧化硫、二氧化氮，选择$\ce{PM_{2.5}}$传感器、$\ce{SO_{2}}$传感器、$\ce{NO_{2}}$传感器，搭配温湿度传感器辅助记录检测时的环境条件。
2. 组装方案设计：
连接方式：将各传感器的信号输出接口依次接入数据采集器的对应输入端口，数据采集器通过USB传输线与计算机相连，实现数据的传输。
装置固定：将所有传感器固定在带有密集透气孔的硬质塑料盒中，保证空气可以自由接触传感器感应部位，数据采集器固定在盒内预留的卡位处，避免线路脱落。
3. 组装与测试操作：
① 按照设计的连接方式接好所有硬件，确认各接口连接稳固。
② 在计算机上安装数据采集器对应的配套数据处理软件，完成设备识别与驱动安装。
③ 启动软件，将装置放置在室外通风无遮挡的位置，待检测数值稳定后，将测得的数据与当地官方发布的实时空气质量数据比对，微调校准参数，完成装置测试。
1. 传感器选择：结合本地城市居民区的空气污染特征，本地主要空气污染物为$\ce{PM_{2.5}}$、二氧化硫、二氧化氮，选择$\ce{PM_{2.5}}$传感器、$\ce{SO_{2}}$传感器、$\ce{NO_{2}}$传感器，搭配温湿度传感器辅助记录检测时的环境条件。
2. 组装方案设计：
连接方式：将各传感器的信号输出接口依次接入数据采集器的对应输入端口，数据采集器通过USB传输线与计算机相连，实现数据的传输。
装置固定：将所有传感器固定在带有密集透气孔的硬质塑料盒中，保证空气可以自由接触传感器感应部位，数据采集器固定在盒内预留的卡位处，避免线路脱落。
3. 组装与测试操作：
① 按照设计的连接方式接好所有硬件，确认各接口连接稳固。
② 在计算机上安装数据采集器对应的配套数据处理软件，完成设备识别与驱动安装。
③ 启动软件，将装置放置在室外通风无遮挡的位置，待检测数值稳定后，将测得的数据与当地官方发布的实时空气质量数据比对，微调校准参数，完成装置测试。
