【谷騰環保網訊】近年(nian)(nian)來，環境空氣質量監(jian)測(ce)方(fang)法(fa)不斷發(fa)展豐富，除了傳(chuan)統的(de)固(gu)定監(jian)測(ce)站以外，其他智(zhi)能化監(jian)測(ce)手段(duan)也(ye)被(bei)廣泛應用。傳(chuan)感(gan)(gan)器監(jian)測(ce)技(ji)術(shu)具(ju)有(you)成本低、小巧輕便、易于部署的(de)特點(dian)，結(jie)合近年(nian)(nian)來新(xin)材(cai)料(liao)、微型光源、微機(ji)電系統、芯片級計算能力的(de)進步，新(xin)型傳(chuan)感(gan)(gan)器監(jian)測(ce)技(ji)術(shu)在顆粒物和(he)氣態污染物測(ce)量方(fang)面(mian)發(fa)展迅速，應用場景(jing)極大豐富，可以為現(xian)有(you)監(jian)測(ce)手段(duan)提(ti)(ti)供(gong)補(bu)充與(yu)(yu)強化。其中(zhong)，傳(chuan)感(gan)(gan)器移動監(jian)測(ce)已被(bei)用于評估交通產生的(de)空氣污染，可以提(ti)(ti)供(gong)不同(tong)時空的(de)線狀監(jian)測(ce)數據，為大氣污染研究與(yu)(yu)管理(li)提(ti)(ti)供(gong)了新(xin)思(si)路。以出租車(che)、公(gong)交車(che)、移動監(jian)測(ce)車(che)和(he)自行為載(zai)體搭載(zai)傳(chuan)感(gan)(gan)器的(de)研究發(fa)展迅速，已在全球各地有(you)所應用。

上海開展出租車隨機路線移動監測

上(shang)(shang)海市通(tong)過在(zai)150多輛出租車上(shang)(shang)搭載顆粒物及(ji)氣(qi)體傳感器（圖1左）進(jin)行空(kong)氣(qi)質(zhi)量移動(dong)監測。基于(yu)出租車的(de)(de)(de)(de)隨機移動(dong)路線，此(ci)移動(dong)監測網絡可以在(zai)10天覆蓋(gai)上(shang)(shang)海80%以上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)路網，為評估整體交(jiao)通(tong)環(huan)境污(wu)染提供重要依(yi)據。數據顯示，CO在(zai)主(zhu)干道上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)最(zui)高(gao)，而NO2在(zai)高(gao)速(su)公(gong)(gong)路上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)最(zui)高(gao)（圖1右）。因為NO2的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)隨著行車速(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)而增(zeng)加(jia)，所(suo)以在(zai)高(gao)速(su)公(gong)(gong)路上(shang)(shang)占主(zhu)導地位。CO和(he)NO2在(zai)早上(shang)(shang)五點(dian)到八(ba)點(dian)期(qi)間(jian)、和(he)下(xia)午(wu)四點(dian)到七(qi)點(dian)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)比較(jiao)高(gao)。此(ci)外，在(zai)2020年2至3月(yue)新冠疫(yi)情期(qi)間(jian)這(zhe)兩種污(wu)染物的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)均降(jiang)低約30%—50%，這(zhe)一(yi)變化可用于(yu)分(fen)析(xi)城市空(kong)氣(qi)污(wu)染中的(de)(de)(de)(de)道路交(jiao)通(tong)的(de)(de)(de)(de)貢(gong)獻比例。然而，值(zhi)得(de)注(zhu)意的(de)(de)(de)(de)是，即使在(zai)疫(yi)情期(qi)間(jian)，高(gao)速(su)公(gong)(gong)路的(de)(de)(de)(de)NO2濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)還是很高(gao)，交(jiao)通(tong)相關(guan)的(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)污(wu)染（TRAP）仍(reng)需要獲(huo)得(de)更(geng)多關(guan)注(zhu)。

圖1出(chu)租(zu)車及其檢測設(she)備（左）和NO2小時平均濃度的空(kong)間分布（右(you)）

香港開展公交車固定路線移動監測

香港(gang)(gang)利用公(gong)交(jiao)(jiao)車的(de)(de)固(gu)定(ding)移動(dong)(dong)(dong)路(lu)(lu)線，在10余條公(gong)交(jiao)(jiao)線路(lu)(lu)上配備顆粒物(wu)及(ji)氣體(ti)傳(chuan)感(gan)器，覆蓋了(le)約70%的(de)(de)主要(yao)交(jiao)(jiao)通(tong)路(lu)(lu)段(duan)(duan)，如(ru)圖2左。這(zhe)種每日(ri)固(gu)定(ding)時間段(duan)(duan)固(gu)定(ding)路(lu)(lu)線的(de)(de)道路(lu)(lu)監(jian)(jian)測(ce)可提供重復(fu)性觀察數(shu)據(ju)。在九龍半島的(de)(de)海底隧(sui)(sui)道出入口，可以(yi)觀察到較(jiao)高濃度(du)(du)的(de)(de)NO2路(lu)(lu)段(duan)(duan)，如(ru)圖2右。因為(wei)該隧(sui)(sui)道是香港(gang)(gang)最繁忙、最擁擠的(de)(de)隧(sui)(sui)道，平均(jun)每日(ri)交(jiao)(jiao)通(tong)流量大于(yu)10萬(wan)輛次(ci)。移動(dong)(dong)(dong)傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)監(jian)(jian)測(ce)數(shu)據(ju)同(tong)時包(bao)含了(le)高頻(pin)(pin)與低頻(pin)(pin)信(xin)號(hao)，其中高頻(pin)(pin)信(xin)號(hao)持(chi)續(xu)時間以(yi)秒(miao)—分為(wei)單(dan)位，低頻(pin)(pin)信(xin)號(hao)持(chi)續(xu)時間以(yi)分—小時為(wei)單(dan)位。數(shu)據(ju)顯示，不同(tong)公(gong)交(jiao)(jiao)路(lu)(lu)線的(de)(de)移動(dong)(dong)(dong)監(jian)(jian)測(ce)數(shu)據(ju)均(jun)呈現同(tong)樣的(de)(de)低頻(pin)(pin)信(xin)號(hao)曲線。原因在于(yu)短時高頻(pin)(pin)信(xin)號(hao)反(fan)映局部(bu)交(jiao)(jiao)通(tong)污(wu)(wu)染(ran)影(ying)響(xiang)，而較(jiao)長(chang)時間的(de)(de)低頻(pin)(pin)信(xin)號(hao)反(fan)映更廣的(de)(de)城市(shi)(shi)背景(jing)及(ji)區域污(wu)(wu)染(ran)影(ying)響(xiang)，形成(cheng)了(le)移動(dong)(dong)(dong)監(jian)(jian)測(ce)網絡(luo)數(shu)據(ju)的(de)(de)普(pu)遍基準。從移動(dong)(dong)(dong)監(jian)(jian)測(ce)數(shu)據(ju)中提取這(zhe)一背景(jing)濃度(du)(du)基準線有助于(yu)進(jin)行城市(shi)(shi)尺度(du)(du)的(de)(de)交(jiao)(jiao)通(tong)、本地與區域污(wu)(wu)染(ran)貢獻的(de)(de)動(dong)(dong)(dong)態解析(xi)。結果表(biao)明，香港(gang)(gang)的(de)(de)PM2.5污(wu)(wu)染(ran)中絕大部(bu)分來(lai)自(zi)于(yu)區域性背景(jing)污(wu)(wu)染(ran)，而NOx污(wu)(wu)染(ran)中約70%來(lai)自(zi)于(yu)本地交(jiao)(jiao)通(tong)污(wu)(wu)染(ran)。這(zhe)一結論將(jiang)為(wei)后期選擇污(wu)(wu)染(ran)控制策略提供理(li)論依據(ju)。

圖2選定的公交(jiao)線路（左(zuo)）和NO2（mg/m3）的沿線污染(ran)分布(bu)（右）

奧克蘭開展監測車固定路線移動監測

美國(guo)加州的(de)奧克蘭市基于(yu)兩輛配備(bei)了空(kong)(kong)氣(qi)傳感器(qi)和(he)(he)數(shu)據集(ji)成平臺的(de)移(yi)動監測(ce)車(che)對(dui)市內(nei)不同居住(zhu)區、商業區和(he)(he)工業區內(nei)每條道(dao)路(lu)在工作(zuo)日白天的(de)黑炭（BC）和(he)(he)NO2濃(nong)度(du)(du)進行重復測(ce)量(liang)(liang)，如(ru)圖3。監測(ce)數(shu)據描繪了城(cheng)市內(nei)的(de)污染模式，揭示(shi)(shi)了工作(zuo)日白天不同空(kong)(kong)間尺度(du)(du)污染物濃(nong)度(du)(du)的(de)顯著變化。高(gao)(gao)速(su)公(gong)路(lu)、主干道(dao)和(he)(he)住(zhu)宅街道(dao)這三種主要道(dao)路(lu)類別的(de)污染物水(shui)平差(cha)異(yi)很大，較繁忙街道(dao)和(he)(he)高(gao)(gao)速(su)公(gong)路(lu)上的(de)濃(nong)度(du)(du)大大高(gao)(gao)于(yu)城(cheng)市背景水(shui)平。就BC而言，高(gao)(gao)速(su)公(gong)路(lu)的(de)濃(nong)度(du)(du)比居民區街道(dao)的(de)濃(nong)度(du)(du)高(gao)(gao)出(chu)2.7倍(bei)；NO2則高(gao)(gao)出(chu)1.8倍(bei)。傳感器(qi)移(yi)動監測(ce)對(dui)于(yu)空(kong)(kong)氣(qi)污染的(de)空(kong)(kong)間差(cha)異(yi)性的(de)把握(wo)被(bei)認為比傳統測(ce)量(liang)(liang)和(he)(he)模型預測(ce)更加精細，可突出(chu)顯示(shi)(shi)局部污染熱(re)點，補充了城(cheng)市高(gao)(gao)分辨率的(de)空(kong)(kong)氣(qi)質量(liang)(liang)數(shu)據，從而為污染控制提(ti)供新的(de)機遇。

圖(tu)3監測設備(bei)以及空氣質量地圖(tu)

安特衛普開展自行車固定路線移動監測

比利時安特衛普市使用配備了(le)可以(yi)測量(liang)(liang)超細(xi)顆粒物（UFP）和黑(hei)炭(tan)（BC）的(de)(de)(de)氣體傳感器(qi)的(de)(de)(de)自行(xing)車作為一(yi)個移(yi)動(dong)式空(kong)(kong)氣質(zhi)量(liang)(liang)監(jian)測平臺（Aeroflex），對一(yi)條(tiao)長約2公里的(de)(de)(de)固(gu)定(ding)路(lu)(lu)線開展空(kong)(kong)氣質(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)移(yi)動(dong)監(jian)測，如圖4左。監(jian)測主要在(zai)每天上(shang)午(wu)7點(dian)到下午(wu)1點(dian)之間(jian)，在(zai)固(gu)定(ding)的(de)(de)(de)時間(jian)段和路(lu)(lu)線監(jian)測提(ti)供了(le)重復(fu)性的(de)(de)(de)觀察(cha)數據。數據顯示，UFP和BC的(de)(de)(de)最(zui)高(gao)(gao)濃(nong)度出現在(zai)早高(gao)(gao)峰(feng)時段（上(shang)午(wu)8點(dian)），并確(que)定(ding)了(le)濃(nong)度最(zui)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)街道位置(zhi)，如圖4右(you)。此移(yi)動(dong)監(jian)測識別了(le)排放熱點(dian)并補充(chong)了(le)城市環境的(de)(de)(de)高(gao)(gao)分(fen)辨率空(kong)(kong)氣質(zhi)量(liang)(liang)數據，為改善固(gu)定(ding)式空(kong)(kong)氣質(zhi)量(liang)(liang)測量(liang)(liang)網絡有限的(de)(de)(de)空(kong)(kong)間(jian)分(fen)辨率提(ti)供了(le)解決方案。

圖4Aeroflex及其(qi)監測(ce)設備（左）和監測(ce)街(jie)道的(de)UFP濃度（右）

道路(lu)交(jiao)通是現代(dai)城市(shi)空(kong)氣(qi)污(wu)(wu)染物的(de)主(zhu)要來(lai)源，可使行人和乘車人員暴露于(yu)(yu)高濃(nong)度的(de)空(kong)氣(qi)污(wu)(wu)染物中。因此，對(dui)于(yu)(yu)受交(jiao)通排(pai)(pai)放影響(xiang)較(jiao)大的(de)城市(shi)地區，確(que)定(ding)道路(lu)交(jiao)通污(wu)(wu)染排(pai)(pai)放特征及其對(dui)道路(lu)或路(lu)邊(bian)空(kong)氣(qi)污(wu)(wu)染物濃(nong)度的(de)貢獻，對(dui)于(yu)(yu)確(que)定(ding)機動車排(pai)(pai)放清單和有效管理城市(shi)空(kong)氣(qi)質量(liang)具(ju)有重要意義。相較(jiao)于(yu)(yu)固定(ding)路(lu)邊(bian)或遙感(gan)測(ce)量(liang)，基(ji)于(yu)(yu)傳感(gan)器的(de)移(yi)(yi)動監測(ce)可以提供(gong)覆(fu)蓋整(zheng)個城市(shi)道路(lu)網(wang)絡(luo)的(de)高時空(kong)分辨(bian)率的(de)監測(ce)數據，并為未來(lai)更大規模的(de)基(ji)于(yu)(yu)網(wang)絡(luo)的(de)移(yi)(yi)動測(ce)量(liang)奠(dian)定(ding)了基(ji)礎。

作者衷楠系亞洲清潔空氣中心高級環境研究員、王思系亞洲清潔空氣中心環境研究員

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