形成觀測(cè)研究數(shù)據(jù)超10億條，這個(gè)“大氣超級(jí)站”有何不一般？

大氣顆粒物和臭氧污染來源解析、重污染過程成因分析、揚(yáng)塵天氣顆粒物污染成因分析等，是大氣環(huán)境綜合觀測(cè)研究站的基礎(chǔ)功能。與城市常規(guī)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站不同，大氣環(huán)境綜合觀測(cè)研究站的配置以自動(dòng)化設(shè)備為主，觀測(cè)參數(shù)多樣，探測(cè)空間更加立體化，可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)、多維度、多污染物的綜合觀測(cè)。因此，大氣環(huán)境綜合觀測(cè)研究站也被稱為大氣超級(jí)站。

近年來，基于生態(tài)環(huán)境部京津冀及周邊大氣環(huán)境綜合觀測(cè)研究站開展建設(shè)，逐步形成了“1+6+3”模式觀測(cè)網(wǎng)（即“1”：中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院主站；“6”：廊坊、天津武清、天津、保定、石家莊、邢臺(tái)；“3”：太原、濟(jì)南、鄭州），所得的大量環(huán)境觀測(cè)數(shù)據(jù)和研究成果，為不少城市大氣環(huán)境污染特征評(píng)估及成因溯源提供重要了技術(shù)支撐。大氣超級(jí)站如何運(yùn)行？“1+6+3”模式觀測(cè)網(wǎng)是怎么建成的？記者近日采訪了中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院大氣研究所副所長(zhǎng)、大氣超級(jí)站負(fù)責(zé)人高健。

觀測(cè)研究8個(gè)領(lǐng)域 積累大量原始數(shù)據(jù)

2007年啟動(dòng)建站，2011年實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，十幾年來，大氣超級(jí)站重點(diǎn)針對(duì)顆粒物、臭氧、氣象等多個(gè)觀測(cè)領(lǐng)域的顆粒物化學(xué)成分、物理特征等十余項(xiàng)指標(biāo)開展長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)，形成各類觀測(cè)研究數(shù)據(jù)超10億條……

在中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院大氣所科研樓三層樓頂，記者見到了大氣超級(jí)站的“真容”。站房面積約200平方米，7個(gè)觀測(cè)室呈縱向一字排列，包括顆粒物質(zhì)量濃度及氣體污染物觀測(cè)室、在線顆粒物化學(xué)成分監(jiān)測(cè)室、顆粒物光學(xué)觀測(cè)室等。

此外，近年來中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院的研究團(tuán)隊(duì)還為大氣超級(jí)站配備了恒溫恒濕天平稱量室、智能電鏡分析室、黑炭光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、傳感器研發(fā)實(shí)驗(yàn)室等，很大程度上提升了超級(jí)站的研究能力。

高健告訴記者，團(tuán)隊(duì)的觀測(cè)、研究?jī)?nèi)容分為8個(gè)領(lǐng)域，并細(xì)分為10個(gè)觀測(cè)細(xì)分方向。例如重污染過程成因、顆粒物來源精細(xì)化解析、臭氧生成機(jī)制與來源等。

記者走進(jìn)大氣成分分析實(shí)驗(yàn)室，看到不少儀器正在工作著。這里配有高效液相離子色譜分析儀、總有機(jī)碳分析儀、EC/OC分析儀、電感耦合等設(shè)施，為了保證大氣環(huán)境綜合觀測(cè)及樣品分析的順利進(jìn)行和質(zhì)量保證，還建成了來恒溫恒濕天平稱量室，可進(jìn)行穩(wěn)定的溫度和濕度控制，并消除震動(dòng)、湍流等影響。

“京津冀大氣顆粒物動(dòng)態(tài)源解析關(guān)鍵影響因子評(píng)估與綜合驗(yàn)證、華北地區(qū)大氣氮氧化物非均相化學(xué)及其對(duì)大氣氧化性和區(qū)域空氣污染的影響、京津冀及周邊地區(qū)重污染過程顆粒物動(dòng)態(tài)源解析……”

大氣超級(jí)站的主站于2021年正式通過生態(tài)環(huán)境部驗(yàn)收，建設(shè)期間，高健團(tuán)隊(duì)承擔(dān)和參與了多項(xiàng)國(guó)家及部委重大科研項(xiàng)目。高健說，“這些包括了生態(tài)環(huán)境部公益行業(yè)專項(xiàng)、國(guó)家基金委重點(diǎn)項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研究專項(xiàng)等，研究成果為精細(xì)化開展重污染過程中顆粒物污染溯源提供了重要支撐?！?/p>

同時(shí)，自大氣超級(jí)站主站建設(shè)以來，充分發(fā)揮了科研成果和站點(diǎn)設(shè)施資源優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)推廣專利應(yīng)用，開展科普知識(shí)宣傳，進(jìn)行實(shí)習(xí)生培訓(xùn)，取得顯著經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益，主站自我發(fā)展能力顯著提高。

“1+6+3”為重點(diǎn)地區(qū)大氣污染防治提供高質(zhì)量支撐

從中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院大氣所科研樓三層樓頂，向西南方向眺望，位于中原地區(qū)的河南省鄭州市有一座大氣超級(jí)站子站，它也是生態(tài)環(huán)境部京津冀及周邊大氣環(huán)境綜合觀測(cè)研究站“1+6+3”模式觀測(cè)網(wǎng)的最遠(yuǎn)端。

“1+6+3”模式是高健團(tuán)隊(duì)在2014年通過與京津冀及周邊典型城市合作建立的觀測(cè)網(wǎng)，包括北京、天津及河北的多個(gè)核心城市，及山東、河南、河北三省省會(huì)。除大氣超級(jí)站的主站外，天津、濟(jì)南、石家莊、鄭州、太原、廊坊、保定等子站也具有可觀的觀測(cè)硬件設(shè)施。其中，以上各站點(diǎn)均已建設(shè)完成或著手開展當(dāng)?shù)氐拇髿獬?jí)站建設(shè)。

談及它們之間的聯(lián)系，高健表示：“主站由中國(guó)環(huán)科院投入建設(shè)，子站由各省市進(jìn)行建設(shè)，主站與子站是協(xié)同合作關(guān)系?！?/p>

正是依托這樣“科研+業(yè)務(wù)”的合作關(guān)系，“1+6+3”模式觀測(cè)網(wǎng)的定位基本成型，既針對(duì)大氣污染防治重點(diǎn)地區(qū)（京津冀及周邊），立足典型超大城市，建立區(qū)域大氣環(huán)境科學(xué)綜合觀測(cè)研究平臺(tái)。本著“立足首都，輻射京津冀”的區(qū)域定位，形成點(diǎn)—線—面多尺度綜合觀測(cè)網(wǎng)，服務(wù)于國(guó)家大氣科學(xué)研究、重點(diǎn)地區(qū)大氣污染控制、國(guó)家生態(tài)環(huán)境部技術(shù)支撐。

“同時(shí)，我們將管理支撐目標(biāo)分為短期和長(zhǎng)期兩個(gè)方向，短期目標(biāo)是針對(duì)京津冀及周邊區(qū)域大氣重污染過程開展應(yīng)急溯源，長(zhǎng)期目標(biāo)是對(duì)國(guó)家重點(diǎn)大氣污染成因及防治政策落實(shí)效果進(jìn)行評(píng)估，十三五、十四五觀測(cè)的重點(diǎn)是PM2.5，十五五將聚焦PM2.5和臭氧復(fù)合污染?！备呓≌f。

此外，作為中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院科普教育基地建設(shè)試點(diǎn)站點(diǎn)，主站開展了科普基礎(chǔ)設(shè)施（樓梯玻璃幕墻）改造、科普展品（主題展板及宣傳手冊(cè)）制作等，共接待參觀人員（社區(qū)居民、中小學(xué)生、國(guó)外留學(xué)生）達(dá)500人次。

為了更好地為重點(diǎn)地區(qū)PM2.5和臭氧協(xié)同控制提供更加高質(zhì)量的支撐，今年，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院將對(duì)大氣超級(jí)站主站進(jìn)行升級(jí)改造，包括實(shí)驗(yàn)樓改造、主站擴(kuò)建、配套升級(jí)等，也將與山東、河南、河北等省級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)站開展更大范圍的聯(lián)網(wǎng)合作觀測(cè)。

“下一步，我們將聚焦于業(yè)務(wù)需求和學(xué)術(shù)前沿的實(shí)驗(yàn)方向設(shè)計(jì)，繼續(xù)開展長(zhǎng)期、穩(wěn)定、持續(xù)、開放的大氣綜合觀測(cè)，為開展區(qū)域或城市大氣科學(xué)研究做好原始數(shù)據(jù)積累?！备呓”硎?。

國(guó)內(nèi)大氣超級(jí)站遍地開花，高質(zhì)量發(fā)展是必行之路

大氣超級(jí)站自動(dòng)化程度高、觀測(cè)參數(shù)多，具有較高的研究屬性，在數(shù)據(jù)質(zhì)量控制及海量數(shù)據(jù)的分析挖掘工作上面臨很大挑戰(zhàn)。其作為大氣環(huán)境觀測(cè)研究的重要組成部分，近20年來隨著我國(guó)大氣污染防治需求和治理力度的加大，各地大氣超級(jí)站建設(shè)得到快速發(fā)展。

2016年初，在生態(tài)環(huán)境部監(jiān)測(cè)司委托下，高健團(tuán)隊(duì)利用調(diào)查問卷方式調(diào)研了國(guó)內(nèi)的60余個(gè)大氣超級(jí)站，發(fā)現(xiàn)這些大氣超級(jí)站一多半集中建設(shè)在我國(guó)華北和華東地區(qū)。

隨著2016-2017年生態(tài)環(huán)境部顆粒物組分網(wǎng)的建立，近年來國(guó)內(nèi)省級(jí)大氣環(huán)境綜合觀測(cè)站（等同于大氣超級(jí)站）或組分站（簡(jiǎn)化版本的大氣超級(jí)站）也得到大發(fā)展，例如山東省數(shù)量超過15個(gè)，河南省數(shù)量超過10個(gè)。河南、安徽、廣東等省均已建設(shè)完成一批包括省級(jí)超級(jí)站在內(nèi)的綜合觀測(cè)網(wǎng)（或組分網(wǎng)），多數(shù)站點(diǎn)具備超級(jí)站規(guī)模和能力。

在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)各地大氣超級(jí)站建設(shè)和運(yùn)維費(fèi)用一般來自于省市財(cái)政經(jīng)費(fèi)，其主要功能是用于開展城市或省內(nèi)大氣污染溯源及成因分析。近年來大氣超級(jí)站建設(shè)發(fā)展加快，在一些省內(nèi)也逐漸形成了超級(jí)站網(wǎng)，在聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)分析上逐漸具備優(yōu)勢(shì)。

高健表示，建議大氣超級(jí)站在建設(shè)和應(yīng)用過程中，進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)質(zhì)控和質(zhì)量管理制度，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析人員的培養(yǎng)，規(guī)范數(shù)據(jù)分析流程和方法，逐步建成完善的業(yè)務(wù)化監(jiān)測(cè)和管理體系。同時(shí)加大與高校、研究院所等科研單位合作力度，共同深入挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，讓超級(jí)站在我國(guó)大氣污染防治乃至降碳減污領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。