“主要看氣質(zhì)”探秘中國環(huán)境監(jiān)測總站

◎本刊記者 季天也 葉曉婷 撰文/攝影

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“主要看氣質(zhì)”探秘中國環(huán)境監(jiān)測總站

◎本刊記者 季天也 葉曉婷 撰文/攝影

3月“兩會藍(lán)”以后，北京消停了多日的霧霾又在頻頻刷存在感。當(dāng)下，人們已經(jīng)可以像看天氣預(yù)報(bào)一樣，了解本地區(qū)未來幾天的空氣質(zhì)量。那么，環(huán)境的“氣質(zhì)”由誰來鑒別和推斷呢？大家耳熟能詳?shù)目諝赓|(zhì)量指數(shù)（AQI）是怎么測算出來的？3月17日是個霧霾天，《環(huán)境與生活》記者來到中國環(huán)境監(jiān)測總站，一探究竟。

中國環(huán)境監(jiān)測總站業(yè)務(wù)管理室副主任康曉風(fēng)，介紹總站的業(yè)務(wù)。

上千國控空氣監(jiān)測點(diǎn)覆蓋338城

3月17日，《環(huán)境與生活》雜志記者來到北京地鐵立水橋南站附近的中國環(huán)境監(jiān)測總站?？傉緭碛凶约旱霓k公大樓，院內(nèi)安靜整潔，玉蘭花燦然開放，透著淺淺的馨香，門口停著幾輛白色的環(huán)境監(jiān)測車。走進(jìn)辦公樓，各個辦公室里都是忙碌的身影。

總站業(yè)務(wù)管理室副主任康曉風(fēng)向記者介紹說，中國環(huán)境監(jiān)測總站（下簡稱“總站”）是國家環(huán)保部直屬事業(yè)單位，成立于1980年，它是全國環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)中心、網(wǎng)絡(luò)中心、數(shù)據(jù)中心、質(zhì)控中心和培訓(xùn)中心，對全國環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)管理和指導(dǎo)。

總站于2008年新建了這座1.5萬平方米的監(jiān)測業(yè)務(wù)大樓，建設(shè)了現(xiàn)代化的辦公室和實(shí)驗(yàn)室，配備了大型精密儀器，總的儀器設(shè)備資產(chǎn)超過2.9億元，總站人員編制增加到190人，初步建立了以院士為龍頭，研究員為主干，中、高級技術(shù)人員為主體的人才梯隊(duì)。

出于社會公眾對霧霾的密切關(guān)注，康曉風(fēng)重點(diǎn)介紹了總站的空氣質(zhì)量監(jiān)測業(yè)務(wù)。“十二五”期間，國家監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建成了覆蓋338個地級以上城市的1436個國控空氣監(jiān)測站點(diǎn)，其中北京有12個。這些監(jiān)測站按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測PM10、PM2.5、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳等主要大氣污染物，同時也“緊盯”大氣能見度、氣象五參數(shù)（溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速）等，以此分析污染物源頭及成分、空氣質(zhì)量狀況和變化趨勢，并評估污染物對人體健康的危害。從2010年11月24日開始，這些數(shù)據(jù)就在環(huán)保部和總站的官網(wǎng)上實(shí)時發(fā)布，公眾可以隨時上網(wǎng)查看。

根據(jù)總站提供的數(shù)據(jù)報(bào)告，環(huán)保部還會在每月中旬發(fā)布全國74個重點(diǎn)城市上個月的空氣質(zhì)量報(bào)告，其中包括優(yōu)良天數(shù)比例、各類污染物的月平均濃度，并根據(jù)這些指標(biāo)進(jìn)行排名。

大氣顆粒物監(jiān)測工程師李亮解釋PM2.5濃度如何監(jiān)測和分析

預(yù)報(bào)會商室內(nèi)兩塊大壁掛顯示屏呈現(xiàn)全國PM2.5濃度每小時的變化

見到霧霾監(jiān)測儀真容

來到這里，怎能不見識一下PM2.5究竟是怎么測出來的？《環(huán)境與生活》記者在總站工作人員王光的帶領(lǐng)下奔向頂樓，穿過樓頂平臺，來到了PM2.5濃度監(jiān)測和分析的大本營——顆粒物監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室。

實(shí)驗(yàn)室面積不大，放著近20臺設(shè)備。一進(jìn)門，就聽到設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)聲持續(xù)不斷。大氣顆粒物監(jiān)測工程師李亮戴著擴(kuò)音器，指著兩排正在運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備介紹，這種儀器可以連續(xù)監(jiān)測顆粒物（PM2.5和PM10）和其他氣態(tài)污染物（如二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳等）的實(shí)時濃度。記者發(fā)現(xiàn)，一些儀器上方有一根管道，穿出天花板通向屋頂，而從實(shí)驗(yàn)室外向上看，屋頂上“站”著幾個三腳架，架上是帽子式樣的探頭。原來這就是用來采集空氣樣本的“長鼻子”。

記者從監(jiān)測儀上的小顯示屏看到，它一邊實(shí)時測算，一邊統(tǒng)計(jì)出半小時、1小時、8小時、12小時和24小時5種時段內(nèi)的平均濃度，以便了解污染物的變化趨勢。從顆粒物監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室再往下走，記者看到很多工作人員在電腦前忙碌。原來，京津冀、長三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域以及直轄市、省會城市等共74個城市、496個國家環(huán)境空氣監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測點(diǎn)位的二氧化硫、二氧化氮、PM10、臭氧、一氧化碳、PM2.5等實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)都自動傳輸過來，匯總在這里，然后再計(jì)算出環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）等信息，公布在環(huán)境監(jiān)測總站的網(wǎng)站上。

當(dāng)天恰逢3月的第二波霧霾，記者看到儀器的屏幕界面顯示：當(dāng)前PM2.5濃度為285微克/立方米，PM10為392微克/立方米，其中PM2.5的濃度換算成空氣質(zhì)量等級為“嚴(yán)重污染（六級）”，是最高的一級。

重污染時濾膜一天就“被黑”

與各種氣態(tài)污染物不同，大氣中的顆粒物屬于混合物，并非由固定的一種或幾種成分組成。如何知道都有哪些成分呢？空氣監(jiān)測采樣工程師陳燁帶著記者，與設(shè)在樓頂平臺上的大氣顆粒物采樣儀見了面。

這臺儀器的主體是個高1.5米左右的長方形金屬箱，頂上伸出一根圓柱頭的金屬管?！斑@就是采樣頭，通過下面的真空泵，把空氣從采樣頭吸進(jìn)來，經(jīng)過金屬管進(jìn)到機(jī)箱里，”她打開箱蓋繼續(xù)說，“進(jìn)來的空氣被分成4個通道，每個通道各有一個叫粒徑切割器的裝置，它用來分離不同粒徑大小的顆粒物，不符合大小的顆粒物會被擋住，符合的就會穿過并被濾膜截留下來，剩余的氣體就順著下面的管子排出箱體?！彼f，預(yù)先調(diào)整粒徑切割器的過濾尺寸，就能得到TSP（總懸浮顆粒物）、PM10、PM2.5等不同粒徑的顆粒物樣品。

陳燁介紹，根據(jù)采樣前后濾膜的質(zhì)量之差（即顆粒物的總質(zhì)量），再以空氣流速、采樣時長和管道尺寸等參數(shù)，算出通過濾膜的空氣總流量，進(jìn)而算出這段時間內(nèi)顆粒物的平均濃度。經(jīng)過處理的濾膜，還要用來進(jìn)行成分解析。

陳燁還演示了濾膜的更換方法。她戴著手套，用鑷子從儀器里取出一片用過的濾膜，厚度與一張紙差不多，由于過去的幾天霧霾很重，經(jīng)過一天采樣的濾膜，已經(jīng)被“糊”上了一層厚重的“黑炭”。陳燁又拿出一片潔白的新濾膜，“采樣前要把干凈濾膜裝進(jìn)一個透明袋子，在恒溫恒濕的箱子處理24小時，保證濾膜恒重，不影響采樣結(jié)果?！彼描囎訉V膜夾起，“濾膜很薄，用時得再檢查有沒有破損，然后把帶細(xì)毛的這面朝上，放進(jìn)濾膜架。”

接著，她按下一個按鈕，幾秒后就聽到真空泵響起——新一輪采樣開始了。不同于顆粒物實(shí)驗(yàn)室的實(shí)時監(jiān)測，這套采樣儀主要用來分析PM2.5的成分及其比例，以便摸清各類污染物的排放規(guī)律。

預(yù)報(bào)中心工程師許榮介紹“空氣質(zhì)量實(shí)時發(fā)布平臺”

可預(yù)測未來7天空氣質(zhì)量

除了盤點(diǎn)過去、實(shí)測當(dāng)下，預(yù)測霧霾的未來趨勢同樣是中國環(huán)境監(jiān)測總站的重要職責(zé)。

負(fù)責(zé)發(fā)布空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)的是總站6層的預(yù)報(bào)會商室。一進(jìn)門，兩塊大壁掛顯示屏正呈現(xiàn)著五顏六色的中國地圖，圖中色塊不斷變化，格外顯眼?！斑@就是全國PM2.5濃度日均值的變化預(yù)測圖，濃度值由低到高依次用藍(lán)、綠、黃、橙、紅、紫6個顏色來表示?！睘橛浾咧v解的是預(yù)報(bào)中心工程師朱媛媛：“這些預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)不是我們幾個監(jiān)測人員拍腦袋估出來的，而是由總站的‘大腦’——聚合計(jì)算能力達(dá)到135萬億次/秒的高性能計(jì)算集群。但即使這樣，它要計(jì)算出未來的空氣質(zhì)量也要6個小時，最多可以預(yù)測7天的空氣質(zhì)量狀況?！?/p>

接下來是與污染集散最直接相關(guān)的要素——?dú)庀髼l件，涉及大氣壓、濕度、氣溫、瞬時的風(fēng)力風(fēng)向等，一個個分析圖看得記者眼花繚亂。朱媛媛打了個比方：“你可以把空氣想象成一個大盒子，有一定量的污染物在里面。如果氣象條件有利，就相當(dāng)于這個盒子的頂變得很高，而且是通透的，污染物就被稀釋和擴(kuò)散了，空氣質(zhì)量就好。而不利的氣象條件就使盒子被壓得很扁，還密不透風(fēng)，污染物憋在里頭散不出去，我們看到的就是霧霾了?！?/p>

當(dāng)然，這些巨量的分析信息都是后臺內(nèi)容，綜合氣象條件、空氣污染物排放情況，系統(tǒng)的測算模式會給出一個預(yù)測結(jié)果，再經(jīng)過人工訂正，以及和各地方氣象部門或環(huán)保部門的會商，才最終形成公眾能直觀看到的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)。

朱媛媛告訴記者，每天17點(diǎn)，這里就要發(fā)布未來至少48小時的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)。記者注意到，只要登上中國環(huán)境監(jiān)測總站或者環(huán)保部官網(wǎng)，在首頁就能輕松鏈接到“全國空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)信息發(fā)布系統(tǒng)”，為防霾作參考。

特殊魚類為水質(zhì)“放哨”

作為一個綜合性環(huán)境監(jiān)測單位，總站不僅要盯著關(guān)注度高的“氣質(zhì)”，水質(zhì)動態(tài)也要掌握。記者來到總站4層的生物監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室。整齊的實(shí)驗(yàn)臺上放著顯微鏡，但吸引記者的卻是嘩嘩的流水聲，原來靠墻的鐵架上擺放著幾十個方形小魚缸，上百條小魚在里頭悠游著，缸壁標(biāo)簽上寫著“斑馬魚”和“青鳉魚”的字樣。它們體長只有三四厘米，游動速度很快，雖然顏值平平，但一直為人類的科研默默做貢獻(xiàn)。

工程師金小偉告訴記者，這兩種小魚對水環(huán)境的變化非常敏感，幾乎可以實(shí)時感知到水中的污染物。在24攝氏度的實(shí)驗(yàn)室恒溫水域中，兩種魚的卵只需要7～10天就會孵化成小魚，一個季度左右可達(dá)到性成熟，它們生命周期短、繁殖力強(qiáng)、不怕密集飼養(yǎng)，十分便于研究，可謂水質(zhì)監(jiān)測的“生物神器”。

他一邊介紹，一邊把抄網(wǎng)伸向水中：“我們把它們產(chǎn)的卵撈出來，放進(jìn)采集來的水樣中，在顯微鏡下觀察胚胎發(fā)育的變化，了解水質(zhì)對它的影響?！倍潭處追昼妰?nèi)，記者看到好幾個魚缸都有產(chǎn)卵的雌魚，金小偉小心翼翼地把這些卵陸續(xù)撈出，轉(zhuǎn)移到一個“嬰幼魚”專用魚缸。這是因?yàn)椤八鼈儯ㄊ牵┑偷龋ㄉ铮?，卵和小魚都吃”。在一臺顯微鏡旁邊的電腦上，顯示著幾張不同發(fā)育階段的斑馬魚胚胎照片。金小偉說，斑馬魚和青鳉魚作為生物學(xué)中的“模式生物”，對水質(zhì)的反應(yīng)情況對人類健康有很高參考價(jià)值。

記者相信，隨著社會公眾對環(huán)境質(zhì)量的關(guān)注度越來越高，中國環(huán)境監(jiān)測總站在我國發(fā)揮的作用將會越來越重要。

本欄目責(zé)編/葉曉婷 yexiaoting@vip.163.com

總站頂樓的大氣顆粒物智能采樣儀，頂上伸出的圓柱頭金屬管是采樣頭。

公眾可在“全國空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)信息發(fā)布系統(tǒng)”上，查看重點(diǎn)區(qū)域、省域、城市的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)。