“主要看氣質”探秘中國環境監測總站

◎本刊記者 季天也 葉曉婷 撰文/攝影

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“主要看氣質”探秘中國環境監測總站

◎本刊記者 季天也 葉曉婷 撰文/攝影

3月“兩會藍”以后，北京消停了多日的霧霾又在頻頻刷存在感。當下，人們已經可以像看天氣預報一樣，了解本地區未來幾天的空氣質量。那么，環境的“氣質”由誰來鑒別和推斷呢？大家耳熟能詳的空氣質量指數（AQI）是怎么測算出來的？3月17日是個霧霾天，《環境與生活》記者來到中國環境監測總站，一探究竟。

中國環境監測總站業務管理室副主任康曉風，介紹總站的業務。

上千國控空氣監測點覆蓋338城

3月17日，《環境與生活》雜志記者來到北京地鐵立水橋南站附近的中國環境監測總站。總站擁有自己的辦公大樓，院內安靜整潔，玉蘭花燦然開放，透著淺淺的馨香，門口停著幾輛白色的環境監測車。走進辦公樓，各個辦公室里都是忙碌的身影。

總站業務管理室副主任康曉風向記者介紹說，中國環境監測總站（下簡稱“總站”）是國家環保部直屬事業單位，成立于1980年，它是全國環境監測的技術中心、網絡中心、數據中心、質控中心和培訓中心，對全國環境監測系統進行業務管理和指導。

總站于2008年新建了這座1.5萬平方米的監測業務大樓，建設了現代化的辦公室和實驗室，配備了大型精密儀器，總的儀器設備資產超過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、高級技術人員為主體的人才梯隊。

出于社會公眾對霧霾的密切關注，康曉風重點介紹了總站的空氣質量監測業務。“十二五”期間，國家監測網絡建成了覆蓋338個地級以上城市的1436個國控空氣監測站點，其中北京有12個。這些監測站按現行標準，監測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（溫度、濕度、氣壓、風向、風速）等，以此分析污染物源頭及成分、空氣質量狀況和變化趨勢，并評估污染物對人體健康的危害。從2010年11月24日開始，這些數據就在環保部和總站的官網上實時發布，公眾可以隨時上網查看。

根據總站提供的數據報告，環保部還會在每月中旬發布全國74個重點城市上個月的空氣質量報告，其中包括優良天數比例、各類污染物的月平均濃度，并根據這些指標進行排名。

大氣顆粒物監測工程師李亮解釋PM2.5濃度如何監測和分析

預報會商室內兩塊大壁掛顯示屏呈現全國PM2.5濃度每小時的變化

見到霧霾監測儀真容

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

實驗室面積不大，放著近20臺設備。一進門，就聽到設備運轉聲持續不斷。大氣顆粒物監測工程師李亮戴著擴音器，指著兩排正在運轉的設備介紹，這種儀器可以連續監測顆粒物（PM2.5和PM10）和其他氣態污染物（如二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳等）的實時濃度。記者發現，一些儀器上方有一根管道，穿出天花板通向屋頂，而從實驗室外向上看，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”。

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

當天恰逢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量等級為“嚴重污染（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？空氣監測采樣工程師陳燁帶著記者，與設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。“這就是采樣頭，通過下面的真空泵，把空氣從采樣頭吸進來，經過金屬管進到機箱里，”她打開箱蓋繼續說，“進來的空氣被分成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。”她說，預先調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，根據采樣前后濾膜的質量之差（即顆粒物的總質量），再以空氣流速、采樣時長和管道尺寸等參數，算出通過濾膜的空氣總流量，進而算出這段時間內顆粒物的平均濃度。經過處理的濾膜，還要用來進行成分解析。

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，經過一天采樣的濾膜，已經被“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，不影響采樣結果。”她用鑷子將濾膜夾起，“濾膜很薄，用時得再檢查有沒有破損，然后把帶細毛的這面朝上，放進濾膜架。”

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。不同于顆粒物實驗室的實時監測，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律。

預報中心工程師許榮介紹“空氣質量實時發布平臺”

可預測未來7天空氣質量

除了盤點過去、實測當下，預測霧霾的未來趨勢同樣是中國環境監測總站的重要職責。

負責發布空氣質量預報的是總站6層的預報會商室。一進門，兩塊大壁掛顯示屏正呈現著五顏六色的中國地圖，圖中色塊不斷變化，格外顯眼。“這就是全國PM2.5濃度日均值的變化預測圖，濃度值由低到高依次用藍、綠、黃、橙、紅、紫6個顏色來表示。”為記者講解的是預報中心工程師朱媛媛：“這些預報數據不是我們幾個監測人員拍腦袋估出來的，而是由總站的‘大腦’——聚合計算能力達到135萬億次/秒的高性能計算集群。但即使這樣，它要計算出未來的空氣質量也要6個小時，最多可以預測7天的空氣質量狀況。”

接下來是與污染集散最直接相關的要素——氣象條件，涉及大氣壓、濕度、氣溫、瞬時的風力風向等，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散了，空氣質量就好。而不利的氣象條件就使盒子被壓得很扁，還密不透風，污染物憋在里頭散不出去，我們看到的就是霧霾了。”

當然，這些巨量的分析信息都是后臺內容，綜合氣象條件、空氣污染物排放情況，系統的測算模式會給出一個預測結果，再經過人工訂正，以及和各地方氣象部門或環保部門的會商，才最終形成公眾能直觀看到的空氣質量預報。

朱媛媛告訴記者，每天17點，這里就要發布未來至少48小時的空氣質量預報。記者注意到，只要登上中國環境監測總站或者環保部官網，在首頁就能輕松鏈接到“全國空氣質量預報信息發布系統”，為防霾作參考。

特殊魚類為水質“放哨”

作為一個綜合性環境監測單位，總站不僅要盯著關注度高的“氣質”，水質動態也要掌握。記者來到總站4層的生物監測實驗室。整齊的實驗臺上放著顯微鏡，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。

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

他一邊介紹，一邊把抄網伸向水中：“我們把它們產的卵撈出來，放進采集來的水樣中，在顯微鏡下觀察胚胎發育的變化，了解水質對它的影響。”短短幾分鐘內，記者看到好幾個魚缸都有產卵的雌魚，金小偉小心翼翼地把這些卵陸續撈出，轉移到一個“嬰幼魚”專用魚缸。這是因為“它們（是）低等（生物），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中的“模式生物”，對水質的反應情況對人類健康有很高參考價值。

記者相信，隨著社會公眾對環境質量的關注度越來越高，中國環境監測總站在我國發揮的作用將會越來越重要。

本欄目責編/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“全國空氣質量預報信息發布系統”上，查看重點區域、省域、城市的空氣質量預報。