探营:空气质量监测数据这样出炉

每天,申城的空气质量是优是良,PM2.5的浓度是低是高,成为市民最关心的问题之一。随着上海空气质量监测能力的建设,目前全市已经实现一区一报,一小时一报。

不过,这些实时变化着的数字,不少市民也心存疑问:PM2.5通过哪些仪器测量?监测数据如何传输,得出数据值?身边有多少个“藏”起来的监控点?为何有时公布的空气质量监测数据,与自己的感受不太一样?日前,记者探营上海市环境监测中心,请来高级工程师一一解惑。

监测站里看监测

屋顶平台“站”着几个尖顶三脚架,三脚架的“尾巴”穿过屋顶连接到地面监测室的测量仪器,一打开监测室的门,“轰隆隆”巨大的响声扑面而来。在居民区聚集的杏山路,普陀监测站就设于此,而这里也是上海最先试点发布 PM2.5小时浓度值的两个监测站点之一。

记者看到,监测室10多平方米的空间,放着十几个“保险箱”,分别是 PM2.5、PM10、一氧化碳、二氧化硫、臭氧、氮氧化物的监测分析仪,还有多台数据采集仪。这些采集仪每台头顶都插着管道,而露在室外的管道最终通向一个“锥形帽”,加上管道就像个烟囱。这套装置叫作自动采集系统,别看它体型不大,功能可很强大。

以监测的对象是PM2.5为例,两个切割头会先把空气中直径为10微米及10微米以下的颗粒物采集进来;装置“颈部”有过滤层,将直径大于2.5微米、小于10微米的颗粒物进一步“过滤”掉,留下直径小于2.5微米的颗粒物即PM2.5。

“好比用筛子筛沙粒,一层层越筛越细。”监测站工程师告诉记者。装置中还有一个玻璃瓶附件——这是雨水分离装置,用于去除干扰因素,可以在雨天、大雾等情况下起到分离雨水的作用。“这些机器24小时工作,保证监测准确性。”

如果说,监测点是离PM2.5最近的“触角”,环境监测中心站就是“中枢神经”。位于徐汇区三汇路的上海环境监测中心,全市各个监测点得到的监测数据、指标分析结果,通过有线或者无线网络,每分每秒源源不断输送到这里,这些数据可以在信息平台上自行设计,最近1分钟、半小时、1小时、8小时,无论哪个时间点、时间段,哪个站点,哪几个站点,或者所有站点汇总的数据,随时可供工作人员统计分析。

不过,纷繁数据在老百姓看来,难免晕头转向。“及时、准确,让老百姓看得懂、看得明白,是空气质量信息发布的基本要求。”上海市环境监测中心高级工程师段玉森表示,在空气质量监测、信息发布工作的基础上,一张空气质量实时发布系统的网络更加全面:网页版、手机APP版、微博、微信、电视等多种形式发布,而生动形象的“空气宝宝”更加直观地“照”出空气质量的好坏。

全市监测点达70余个

上世纪八十年代,上海只有5个自动监测站;2000年-2005年,也只发展到24个。

这一数字已翻番。目前,大部分区县内的新建监测点开始运转,并提供所辖区域的空气质量实时数据,和以前只能看10个国控点发布的数据相比,现在全市的监测点已有70余个,这些监测点公布的信息无疑离市民的家门更“近”了,数据的指导和参考作用也更强。

段玉森介绍说,上海目前正在加快区县空气质量监测能力建设,确保每个区县都有2-3个点,市郊地区达4-5个点。比如长宁区有3个监测点,分别设在仙霞、程桥和华阳地区。浦东新区由于范围较大,设立了5个点:川沙、浦东监测站、张江、惠南、周浦,前三个均为国控点。

“空气质量监测从布点到监测、评价都有标准规范,环境空气质量监测网的设计,首先要考虑所设监测点位的代表性。”段玉森说。

记者获悉,全市10个国控点PM2.5监测仪器的安装点分别为:普陀监测站、卢湾师专附小、虹口凉城、杨浦四漂、静安监测站、徐汇上师大、浦东川沙、浦东张江、浦东监测站、青浦淀山湖等。其中,青浦淀山湖为清洁对照点,不参与全市整体空气质量水平的评价,而其余9个国控评价点,则基本覆盖了本市中心城区中的黄浦、静安、普陀、徐汇、虹口、杨浦、浦东等地。

这10个国控点,覆盖面积更广,且大都位于人口稠密的中心城区,点位设置和监测方法符合国家《环境空气质量监测技术规范》和《环境空气质量自动监测技术规范》要求,能够代表本市城区空气质量整体水平。

有市民表示,为何空气质量监测数据为良,但呼吸的感觉不太好?监测人员坦承,在监测结果和市民感受之间,确实存在差距。有时候一天中空气质量变化非常明显,而数据显示的却是一天的平均值。对此,市环保部门曾表示,上海市要加大监测报告发布的频度,消弭空气质量监测结果与市民实际感受的差距。一天中空气状况变化不大的,就一天报一个数据;遇到夏天雷阵雨等气象,就一个小时一报。

不过,对于空气质量,上海暂无发布中长期预报的计划。相关人员解释说,从技术手段来说,目前也还没有达到准确预报长期空气质量的水平。据了解,空气质量的判断分预测、预报、预警三个不同层次:对于“预测”,环境监测中心内部也利用各种模型,有一个7天左右的走势判断,但仅作内部参考,不对外发布;对于“预报”,其要求更高,因为是对公众发布的,有指导各行各业开展工作、市民出行等意义,因此非常谨慎,需要更高的准确率,目前技术上达不到相关要求。据悉,未来相当一段时间内都会发布第二天的空气质量预报,包括污染程度以及空气质量指数;对于“预警”,其要求就更高,需要更加谨慎。不过,在上海环保部门的牵头下,长三角区域环境空气质量已经实现预报发布。这也是区域性环境空气质量预报首度定期向公众发布。

深度解析靠“超级站”

有了监测站,那大气复合污染成因、过程和效应又是如何得出的呢?

距离上海科技馆不到两公里的灵山路上,有一座能够监测100多种空气污染因子的超级监测站,该站2010年5月建成并投入使用,除了PM10、二氧化硫、二氧化氮等常规污染因子,它还能监测PM2.5、VOC易挥发有机气体等时下备受关注的污染物,为空气质量监测提供全面的第一手资料。

在超级站内,约20平方米的站内配备着仪器设备20余台套,两台立柜式空调吹着冷气,将室内温度控制在25摄氏度上下,让仪器设备以最佳工作状态运行。超级站工作人员解释说,“超级”其实指的并非体积,而是功能。

超级监测站内的一台“臭氧前驱体在线分析仪”能同时监测50多种对臭氧形成有贡献的因子,这些因子在仪器内高温、高电压的环境下,可以产生电离子,被电极收集后可产生电流,进而被转换成数据,用来判断引发臭氧污染的“元凶”因子有哪些。

其实这个超级监测站还是上海市首个针对大气复合污染开展实时自动监测的环境空气质量超级监测站,除了监测不同的大气污染因子,还将对这些因子进行分析,得出数据支撑区域大气复合污染成因、过程和效应的研究,给相对应的环境部门及时提供基础的数据及应对决策和方案,并为大气环境科学的基本理论和假设提供检验平台。

过去面对大范围、长时间的污染,市民要获悉污染背后的具体原因并不容易,监管部门想要杜绝空气污染后患,往往难觅下手方向,这一切都需要大数据的支撑。在超级站的一侧,有一根醒目的白色“圆柱”,圆柱中心每隔6分钟就会有激光闪烁。据技术人员介绍,这是一台激光雷达,仪器发出的光束从下往上垂直打到空气中,如果遇到沙尘中夹带的大颗粒便会折射,根据颗粒不同的形状还可呈现出不同的反射波,就可据此判断沙尘的组成结构和发展趋势,更有效率地支持监测中心对空气污染做出分析、建立对应处理方案,也可以更及时向市民发布预警。

正是因为有了“超级站”,一张上海典型大气颗粒物污染的特征图已初步绘就。

据市环科院大气所专家介绍,上海一年四季的大气污染结构各不相同:春季以沙尘、沙尘与本地复合污染为主,2011年5月初,PM10最大小时浓度曾突破1000微克/立方米;夏季以二次氧化污染为主,高温和强太阳辐射有利于臭氧的形成,使气态污染物氧化进入颗粒相;秋季污染与夏季类似,但由于温度较低,因而颗粒物中氮氧化物成分较多;冬季则容易产生一次累积与二次生成叠加的污染,比如去年12月的极端气象条件,产生了极不利于污染物扩散的“锅盖天”——老的污染走不掉、新的污染不断产生,最终导致一波持续的高程度空气污染。

摘自:解放牛网-解放日报,网易科技

原文发布于微信公众号 - 大数据文摘(BigDataDigest)

原文发表时间:2015-02-23

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