前言：本站為你精心整理了大氣環境監測教學方式研究范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

隨著大氣環境監測技術的發展，大氣采樣和實驗室分析手段、儀器日新月異，如何在有限的實驗課程時間里，讓學生對多種監測項目、監測對象和監測方法有一個全面認識，科學合理地設置大氣環境監測實驗內容和改進教學方法顯得至關重要。本文根據大氣環境監測技術的發展，結合筆者多年在大氣環境監測課程教學上的經驗，探討了大氣環境監測實驗項目的設置和教學方法的改進。

一、大氣環境監測實驗課程的設置

大氣環境監測涉及到多種監測項目，如氣體監測、顆粒物監測、降水監測等；監測對象更是紛繁復雜，如二氧化硫、氮氧化物、臭氧、可吸入顆粒物、細粒子、黑碳氣溶膠、揮發性有機物、持久性有機物等；大氣環境監測技術的發展，大氣采樣和實驗室分析手段、儀器日新月異，從傳統的手工采樣、化學分析方法逐步向自動在線監測發展，從對污染物簡單的濃度監測逐步發展到對污染物微物理和化學特性的監測；雷達、衛星等遙感方法的出現，更是為大氣環境監測提供了最新的監測手段。在制定實驗課程內容、選取實驗項目時，要根據實際就業和科研需求，在有限的實驗課程時間里充分考慮到各種監測項目，選取具有代表性的監測對象開展實驗，讓學生對大氣監測的發展歷史、現狀和未來發展方向都有全面認識。

1.重視對傳統監測項目和監測方法的理解與實際操作大氣環境問題是從工業革命以來由于大量的能源消耗而出現的，燃煤產生的二氧化硫污染首先在發達國家出現，之后隨著汽車總量的增加，氮氧化物排放不斷增加，與大氣中的揮發性有機物一起形成了光化學煙霧污染。作為大氣環境監測最為傳統的監測項目：SO2和NOx，最開始的監測手段也是使用的最為傳統的化學方法：濕化學采樣，顯色后使用分光光度計檢測濃度。雖然這種方法操作過程復雜、時間分辨率低、檢測精度有限，現在在實際監測中已被逐步淘汰，但作為傳統監測方法，曾被廣泛用于各種氣態污染物的監測；利用污染物的化學反應來進行濃度監測，也是進行污染物監測時最為直接的一種考慮方法。對傳統監測項目進行學習，有助于理解大氣環境污染問題的發展歷程；對傳統監測方法進行學習，則有利于學生理解面對一種污染物濃度監測問題時，可以從哪些方面去考慮。因此，雖然目前大部分環境監測站已不再使用這種方法，但是筆者仍安排了一次使用濕化學法，按照國家頒布的環境監測標準[5,6]來進行實驗操作的實驗項目，對SO2或者NOx進行采樣、分析和濃度計算。

2.考慮大氣環境監測的多樣性，涵蓋多種監測項目大氣環境監測涉及到氣體、顆粒物、降水等多種監測項目，而每種監測項目涉及到的監測名目又各不相同，如氣體監測主要著重點在濃度監測；顆粒物的監測除了濃度外，還需要對其中的化學組成，如水溶性離子、重金屬元素、有機物成分等進行分析；而降水監測則主要涉及到pH值、電導率和水溶性離子的監測。由于目前我國的大氣污染問題主要表現在顆粒物污染，如沙塵暴、可吸入顆粒物和灰霾等，2012年2月國家公布了最新的環境標準，[7]在總懸浮顆粒物TSP和可吸入顆粒物PM10的基礎上，增加了細粒子PM2.5的標準。為了響應國家對顆粒物特別是細顆粒物污染的重視，在實驗課程中安排了對顆粒物質量濃度進行監測的項目，并采取分級采樣的方法，對從細到粗不同粒徑的顆粒物同時進行了采樣、稱重、濃度計算。在不同的監測項目中，化學成分的分析名目往往相同，例如顆粒物中水溶性離子和降水中水溶性離子的檢測原理與分析儀器是一致的，均為離子色譜儀；對氣態揮發性有機物的檢測與顆粒物中有機成分的檢測在采樣方法和前處理方面存在差異，但分析時都可以使用氣質聯用儀。因此，在對污染物化學成分的分析中，根據目前大氣污染研究的熱點，選取了顆粒物中水溶性離子和有機成分的分析作為代表，分別安排了大氣顆粒物中水溶性無機鹽和大氣顆粒物中有機成分的測定。將顆粒物質量濃度監測實驗中所采樣品直接用來測定其化學組分，教學側重點放在樣品的前處理和分析儀器的原理與操作過程上。通過對比，讓學生深刻理解不同化學組分需要采取不同的前處理方法，并對應不同的分析儀器。對分析儀器原理和使用步驟的詳細講解與操作，讓學生了解貴重、精密儀器的實驗室運行需遵循的規范。

3.重視對現代自動連續觀測儀器的認識和操作隨著大氣環境監測技術的發展，傳統人工采樣與實驗室分析的方法由于采樣頻率低、時間代表性差、精度不夠且耗費人力，目前已逐漸被自動監測儀器所替代。目前環保部門的大氣環境監測業務已基本實現了自動化觀測，對大氣中的主要污染氣體（SO2、NOx和O3）以及顆粒物（PM10，PM2.5）質量濃度進行長期、實時、連續的自動觀測。自動化監測儀器借助采樣管和采樣泵進行連續采樣，采用光學、化學或物理方法進行污染物濃度的實時監測，通過計算機對監測數據進行采集并對儀器工作狀態進行監視。為了讓學生對當前的大氣環境監測方法有直觀認識，畢業工作時能夠快速適應工作崗位要求，筆者在實驗課程中安排了自動連續觀測儀器的認識和操作。通過對儀器內部構造的觀察讓學生深刻理解儀器的工作原理；通過教師指導、學生實際動手對儀器運行的常規操作和標定過程進行實驗，掌握儀器的操作方法；通過對儀器獲得數據的簡單分析，掌握自動儀器的數據獲取途徑及數據初步處理方法。

4.加強衛星、雷達等先進監測手段的理解和認識隨著大氣環境監測的發展，傳統手工采樣、實驗室分析方法以及現代自動監測儀器由于其地面定點采樣的時空限制，已表現出一定的局限性。采取光學遙感方法進行遠距離、大范圍、長時間實時觀測的衛星和雷達監測手段，能獲得區域甚至全球大范圍、不同高度、長時間序列的污染物分布特征，目前已在大氣環境監測中發揮越來越重要的作用。為了讓學生及時掌握學科發展動態，了解最新、最前沿的學科知識，在實驗課程中安排了遙感方法監測大氣污染物實驗項目。通過對衛星、雷達的監測原理、學科應用、發展現狀進行課件展示和講解，彌補使用教材中沒有涉及到的遙感監測方法這一不足；通過對南京信息工程大學大氣探測基地多臺不同波段雷達的實地參觀和雷達運行的簡單操作，加強了學生對這一先進監測手段的理解和認識。在綜合考慮了大氣環境傳統監測方法、大氣環境監測的多樣性、現代自動連續觀測以及前沿性的衛星與雷達遙感觀測等上述幾個方面后，最終選定了6個實驗項目，一共18個學時，開展了大氣環境監測的實驗課程。

二、大氣環境監測實驗課程教學方法探討

在綜合考慮了多種因素，有目的性的選擇了實驗項目之后，根據實際教學經驗，探討了該實驗課程教學方法需注意的幾個方面：

1.重視監測過程各個步驟的學習和操作大氣環境監測實驗過程涉及到多個實驗步驟，包括采樣點的選擇、布點采樣、樣品保存、樣品前處理、樣品分析、數據處理和監測報告等，[8,9]每個步驟都有一定的要求和規范，只有切實認真做好每一步，才能得到準確的實驗結果。由于污染物在大氣中一般濃度較低，需要較長采樣時間才能滿足實驗室分析的要求，因此在某些項目的監測中，需要讓學生提前做好采樣工作；而在實驗室分析過程中，涉及到多種實驗儀器的使用和藥品試劑的配置，需要學生提前進行實驗預習和準備，將實驗操作步驟理順。教師在實驗操作之前，要對每個步驟的作用、意義、操作方法進行講解，對需要注意的事項進行強調；在實驗過程中，更要對學生的每一步操作進行監督、引導和規范，通過講解和學生的實際操作讓學生對監測流程以及每個實驗步驟都有深刻的體會和認識。

2.重視每個實驗項目知識點的延伸和拓展由于教學時間的限制，在眾多的監測項目和監測對象中只選取了6個實驗作為代表進行學習。雖然大氣環境監測對象繁多，監測步驟復雜，但在不同的實驗項目之間，某些操作步驟的原理和要求是具有一致性的。在進行被選定的每一個實驗項目的教學時，都要注重實驗步驟所涉及知識點的延伸性，在學生熟練掌握該實驗項目的基礎上，盡量拓展到其他實驗項目的監測原理和操作過程的講解上，使學生全面了解大氣環境監測的監測對象和監測方法。

3.重視培養學生分析問題、解決問題的能力“大氣環境監測”是一門實踐性、應用性都很強的課程，且監測技術在不斷發展和更新。實驗技能、操作規范的掌握固然重要，但更重要的是通過這些實驗項目培養學生分析問題、解決問題的能力，因此，筆者在實驗項目的進行中，非常重視讓學生自己思考、自己動手。在每個實驗項目進行前都要求學生做好實驗預習，[10]通過自己回顧課本、查找資料，了解實驗的原理、步驟和注意事項，制定初步的實驗方案；對需要提前采樣的實驗項目，讓學生提前進行樣品采集，記錄采樣時間和氣象條件；在進行實驗室分析前，讓學生自己動手準備所需要的各種實驗器皿，配置所需要的標準和非標準溶液；在進行儀器操作時，盡量讓每個小組的學生都能接觸儀器進行操作；實驗結束后，要求學生根據實驗過程和結果撰寫實驗報告，并布置相應的思考題，如在進行大氣顆粒物中水溶性無機鹽的測定項目時，讓學生思考擬定進行降水中水溶性無機鹽的實驗方案，通過類似的思考題，讓學生對所學知識能夠做到舉一反三、觸類旁通。通過這些有目的性的實驗安排，切實提高學生分析問題、解決問題的能力。

4.重視教學團隊的建設和學生團隊精神的培養大氣環境監測涉及到大氣中多種污染物以及多種監測手段，雖然只選定了6個代表性實驗項目，但已涉及到濕化學分析方法、離子色譜、氣相色譜、自動連續觀測儀器以及衛星、雷達的遙感觀測，教師獨自很難深入掌握所有的分析儀器和觀測方法。因此在教學中，建立了一個初步的實驗教學團隊，根據幾位教師的科研方向，分別負責與科研內容密切相關的實驗項目，從而熟練、深入的為學生講解實驗操作方法以及相關的知識應用。在今后的教學中，一方面，要不斷深化教學團隊的協作，建立長期、穩定的團隊，教研相長，不斷提高教學團隊的教學和科研水平。另一方面，由于一個班級有40人左右，一般根據學號將學生分為6～7個小組，小組成員之間也需要分工協作，比如：有的人進行采樣，有的人負責溶液的配置，有的人負責樣品的前處理等。在教學中要引導學生意識到一個項目的完成離不開每一位成員的努力，從而在實踐中培養學生的團隊精神。

三、結束語

根據實際就業和科研需求，在有限的實驗課程時間里，我們選取了6個具有代表性的監測項目，開展了大氣環境監測的實驗教學。通過精心設置課程和改進教學方法，對學生的動手能力、思維能力和團隊精神的培養已取得了良好的教學效果。大氣環境監測是一門不斷發展的學科，教師要在教學和實踐中不斷發現問題、解決問題，以學生的成長為目的，不斷改進實驗課程設置與教學方法，培養能夠面向社會實際需求的應用型、創新型人才。

作者：吳丹劉剛周宏倉夏俊榮徐建強單位：南京信息工程大學環境科學與工程學院