環境監測:監測“是什么”更揭示“為什么”
今后,河南將可以監測灰霾特征污染物,準確探測環境中低劑量和難以監測的污染物,將開展區域復合污染構成因素與霾污染天氣特征和機理分析,為河南大氣污染防治和大氣復合型污染的相關基礎性研究奠定基礎。”河南省環境監測中心大氣灰霾站相關負責人介紹說。
這一切的實現都依靠近日正式通過驗收并投入使用的河南省首個大氣灰霾站,這標志著河南省大氣監測邁入新的技術時代,不僅為大氣污染防治工作提供更為精準的數據支撐,更填補了多個有機物數據監測的空白。
?數據獲取從地面到垂直空間重在研究污染物傳輸路徑
據了解,我國城市的空氣污染狀況主要由地面空氣質量監測網提供,目前,空氣質量評價指標僅包括SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10等常規6參數監測數據。沒有足夠的信息來確定污染物的動態時空演化過程和化學反應過程,難以揭示污染的形成、來源、發展趨勢等根本問題,缺乏對污染濃度水平的必要了解和預見能力,難以對政策制定提供有效支撐。
構建區域大氣復合污染立體監測技術系統成為必然選擇。
河南省環保廳著手發展以先進環境監測技術為主的多種大氣復合污染監測的關鍵技術,將固定點連續監測和典型過程流動加強監測相結合,近地面監測與垂直測量相結合,大氣痕量氣體(如CO、SO2、O3、NO2等)與氣溶膠顆粒物監測技術與儀器、常規觀測與高技術手段觀測相結合,特別是激光和光譜學技術與化學技術互補結合。
投資1400余萬元的大氣灰霾站除配有常規的6參數(AQI)監測儀器外,還增加了黑碳儀、濁度儀、大氣穩定度、揮發性有機物、太陽光度計、有機碳、元素碳、激光雷達等灰霾監測專用儀器,具有大氣顆粒物(氣溶膠)理化性質、光化學反應、邊界層氣象觀測、灰霾成分分析等多項功能。
目前,大氣灰霾站可監測大氣中飄浮的重金屬、氣態污染物、顆粒物等多種污染物,也可以監測灰霾特征污染物,如能見度、揮發性有機物等,數據豐富性得到擴展的同時,數據的準確度也大大提升,如相對于一般監測站點PM2.5的監測精度,灰霾站配備的粒徑譜可監測到PM1等更為細小粒徑的顆粒物濃度。
相比于傳統的地面監測,灰霾站的激光雷達監測儀器還可獲得從地面到高空3千米~8千米氣溶膠污染過程,“以前依靠地面監測,我們只能獲取近地面的氣態和顆粒物的數據,灰霾站投入使用后,我們可以在大氣的垂直空間上獲得更豐富的監測信息,對于研究污染物傳輸有很大的幫助。”河南省大氣灰霾站的技術人員告訴記者。
?摸清灰霾機理發揮預測預警作用
據介紹,大氣灰霾站的投運對河南省灰霾成因、控制方法研究等提供了深度分析依據,對開展區域復合污染構成因素與霾污染天氣特征和機理分析,為河南省大氣污染防治控制方法研究等提供了信息支撐。
“以往地面監測站只能監測到一個‘孤立’的數據,比如只能監測到PM10、PM2.5的具體數值,而這一數值的意義僅在于是什么,而無法準確分析顆粒物的形成機理,無法判斷污染發展趨勢,更無法為大氣污染防治政策的制定提供強有力的支撐。”技術人員說。
大氣灰霾站則可以通過風向、風速、能見度、顆粒物、黑炭、揮發性有機物等各項數據,綜合利用光譜學等高科技手段,分析灰霾的形成機理,判斷污染物的發展趨勢。如通過激光雷達對垂直空間數據的獲取,可以判斷顆粒物是外來的還是自生的;并且根據風向、風速等氣象條件,可以判斷污染物何去何從,從而進行預測預警。“大氣污染是一個復雜的系統,大氣灰霾站就是針對這一系統進行研究,厘清系統的各項因子,發現其中的關聯,從而查清大氣污染底數,為區域制定大氣防治計劃提供科學依據,也有利于更大范圍的聯防聯控。”技術人員告訴記者。
據了解,河南大氣灰霾站從立項到建設一直都著眼于未來,打造中部第一座大氣灰霾站數據分析平臺,通過數據分析,找出大氣污染的主要構成,制定相應的大氣污染防治措施,進一步推進河南省整體的“藍天工程計劃”目標任務。
未來,河南省大氣灰霾站一方面將繼續拓展監測因子的種類,獲得更豐富更精確的監測數據,從而為大氣污染防治等政策制定提供支撐。另一方面,結合地面空氣監測點,大氣灰霾站要加強綜合分析能力,充分發揮預測預警作用。
劉奕堯、王維思對本文亦有貢獻
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超級站的“發家史”
我國超級站的發展史也代表著大氣污染監測的進化歷程。普通的地面監測站點只能監測幾種污染物,但是超級霧霾站裝備了全球最先進的儀器,監測項目甚至上百。它是監測網絡中的“航空母艦”,在其他監測站護航下,它可以精準地梳理大氣污染的過程,從而提出政策建議。
在美國和歐洲等地,為了長期研究一個地區大氣污染,設有長期定點監測的超級站。過去,我國的超級站更像是臨時的高級移動實驗室。某個研究項目中,儀器集中運來;結束后,儀器撤走,超級站隨之消失。這些“臨時”超級站對于“中國特色”的復合型大氣污染開展了研究,尤其是在經濟發達的京津冀、長三角和珠三角地區。
奧運會、世博會和亞運會的舉辦加快了我國診斷大氣的進程。2004年北京大學在珠三角觀測時,借用德國設備,一部分儀器漂洋過海一個多月航運過來。2006年~2008年,旨在保障奧運空氣質量的CARE-Beijing大型研究項目實施,超級站的監測是其中最重要的一環。
但對于復合污染這種慢性病,若要長期療效,對癥下藥,還需固定的超級站作為醫生長期診斷。
2012年
廣東鶴山超級站建立
我國第一個具有建站理念和技術路線的超級站,可作為長期性綜合觀測平臺和科學研究基地,鶴山超級站將長期診斷珠三角的大氣病癥。
武漢市大氣復合污染自動監測站揭牌投運
是華中地區首個建成并投入使用的大氣“超級監測站”。
西安市建成全省首個環境空氣質量超級監測站
2013年
安徽省首個灰霾超級監測站(合肥區域站)正式試運行
2014年
河南首個灰霾監測站正式通過驗收,并投入使用

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