“主要看气质”探秘中国环境监测总站

◎本刊记者 季天也 叶晓婷 撰文/摄影



“主要看气质”探秘中国环境监测总站

◎本刊记者 季天也 叶晓婷 撰文/摄影

3月“两会蓝”以后，北京消停了多日的雾霾又在频频刷存在感。当下，人们已经可以像看天气预报一样，了解本地区未来几天的空气质量。那么，环境的“气质”由谁来鉴别和推断呢？大家耳熟能详的空气质量指数（AQI）是怎么测算出来的？3月17日是个雾霾天，《环境与生活》记者来到中国环境监测总站，一探究竟。

中国环境监测总站业务管理室副主任康晓风，介绍总站的业务。

上千国控空气监测点覆盖338城

3月17日，《环境与生活》杂志记者来到北京地铁立水桥南站附近的中国环境监测总站。总站拥有自己的办公大楼，院内安静整洁，玉兰花灿然开放，透着浅浅的馨香，门口停着几辆白色的环境监测车。走进办公楼，各个办公室里都是忙碌的身影。

总站业务管理室副主任康晓风向记者介绍说，中国环境监测总站（下简称“总站”）是国家环保部直属事业单位，成立于1980年，它是全国环境监测的技术中心、网络中心、数据中心、质控中心和培训中心，对全国环境监测系统进行业务管理和指导。

总站于2008年新建了这座1.5万平方米的监测业务大楼，建设了现代化的办公室和实验室，配备了大型精密仪器，总的仪器设备资产超过2.9亿元，总站人员编制增加到190人，初步建立了以院士为龙头，研究员为主干，中、高级技术人员为主体的人才梯队。

出于社会公众对雾霾的密切关注，康晓风重点介绍了总站的空气质量监测业务。“十二五”期间，国家监测网络建成了覆盖338个地级以上城市的1436个国控空气监测站点，其中北京有12个。这些监测站按现行标准，监测PM10、PM2.5、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳等主要大气污染物，同时也“紧盯”大气能见度、气象五参数（温度、湿度、气压、风向、风速）等，以此分析污染物源头及成分、空气质量状况和变化趋势，并评估污染物对人体健康的危害。从2010年11月24日开始，这些数据就在环保部和总站的官网上实时发布，公众可以随时上网查看。

根据总站提供的数据报告，环保部还会在每月中旬发布全国74个重点城市上个月的空气质量报告，其中包括优良天数比例、各类污染物的月平均浓度，并根据这些指标进行排名。

大气颗粒物监测工程师李亮解释PM2.5浓度如何监测和分析

预报会商室内两块大壁挂显示屏呈现全国PM2.5浓度每小时的变化

见到雾霾监测仪真容

来到这里，怎能不见识一下PM2.5究竟是怎么测出来的？《环境与生活》记者在总站工作人员王光的带领下奔向顶楼，穿过楼顶平台，来到了PM2.5浓度监测和分析的大本营——颗粒物监测实验室。

实验室面积不大，放着近20台设备。一进门，就听到设备运转声持续不断。大气颗粒物监测工程师李亮戴着扩音器，指着两排正在运转的设备介绍，这种仪器可以连续监测颗粒物（PM2.5和PM10）和其他气态污染物（如二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳等）的实时浓度。记者发现，一些仪器上方有一根管道，穿出天花板通向屋顶，而从实验室外向上看，屋顶上“站”着几个三脚架，架上是帽子式样的探头。原来这就是用来采集空气样本的“长鼻子”。

记者从监测仪上的小显示屏看到，它一边实时测算，一边统计出半小时、1小时、8小时、12小时和24小时5种时段内的平均浓度，以便了解污染物的变化趋势。从颗粒物监测实验室再往下走，记者看到很多工作人员在电脑前忙碌。原来，京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市、省会城市等共74个城市、496个国家环境空气监测网监测点位的二氧化硫、二氧化氮、PM10、臭氧、一氧化碳、PM2.5等实时监测数据都自动传输过来，汇总在这里，然后再计算出环境空气质量指数（AQI）等信息，公布在环境监测总站的网站上。

当天恰逢3月的第二波雾霾，记者看到仪器的屏幕界面显示：当前PM2.5浓度为285微克/立方米，PM10为392微克/立方米，其中PM2.5的浓度换算成空气质量等级为“严重污染（六级）”，是最高的一级。

重污染时滤膜一天就“被黑”

与各种气态污染物不同，大气中的颗粒物属于混合物，并非由固定的一种或几种成分组成。如何知道都有哪些成分呢？空气监测采样工程师陈烨带着记者，与设在楼顶平台上的大气颗粒物采样仪见了面。

这台仪器的主体是个高1.5米左右的长方形金属箱，顶上伸出一根圆柱头的金属管。“这就是采样头，通过下面的真空泵，把空气从采样头吸进来，经过金属管进到机箱里，”她打开箱盖继续说，“进来的空气被分成4个通道，每个通道各有一个叫粒径切割器的装置，它用来分离不同粒径大小的颗粒物，不符合大小的颗粒物会被挡住，符合的就会穿过并被滤膜截留下来，剩余的气体就顺着下面的管子排出箱体。”她说，预先调整粒径切割器的过滤尺寸，就能得到TSP（总悬浮颗粒物）、PM10、PM2.5等不同粒径的颗粒物样品。

陈烨介绍，根据采样前后滤膜的质量之差（即颗粒物的总质量），再以空气流速、采样时长和管道尺寸等参数，算出通过滤膜的空气总流量，进而算出这段时间内颗粒物的平均浓度。经过处理的滤膜，还要用来进行成分解析。

陈烨还演示了滤膜的更换方法。她戴着手套，用镊子从仪器里取出一片用过的滤膜，厚度与一张纸差不多，由于过去的几天雾霾很重，经过一天采样的滤膜，已经被“糊”上了一层厚重的“黑炭”。陈烨又拿出一片洁白的新滤膜，“采样前要把干净滤膜装进一个透明袋子，在恒温恒湿的箱子处理24小时，保证滤膜恒重，不影响采样结果。”她用镊子将滤膜夹起，“滤膜很薄，用时得再检查有没有破损，然后把带细毛的这面朝上，放进滤膜架。”

接着，她按下一个按钮，几秒后就听到真空泵响起——新一轮采样开始了。不同于颗粒物实验室的实时监测，这套采样仪主要用来分析PM2.5的成分及其比例，以便摸清各类污染物的排放规律。

预报中心工程师许荣介绍“空气质量实时发布平台”

可预测未来7天空气质量

除了盘点过去、实测当下，预测雾霾的未来趋势同样是中国环境监测总站的重要职责。

负责发布空气质量预报的是总站6层的预报会商室。一进门，两块大壁挂显示屏正呈现着五颜六色的中国地图，图中色块不断变化，格外显眼。“这就是全国PM2.5浓度日均值的变化预测图，浓度值由低到高依次用蓝、绿、黄、橙、红、紫6个颜色来表示。”为记者讲解的是预报中心工程师朱媛媛：“这些预报数据不是我们几个监测人员拍脑袋估出来的，而是由总站的‘大脑’——聚合计算能力达到135万亿次/秒的高性能计算集群。但即使这样，它要计算出未来的空气质量也要6个小时，最多可以预测7天的空气质量状况。”

接下来是与污染集散最直接相关的要素——气象条件，涉及大气压、湿度、气温、瞬时的风力风向等，一个个分析图看得记者眼花缭乱。朱媛媛打了个比方：“你可以把空气想象成一个大盒子，有一定量的污染物在里面。如果气象条件有利，就相当于这个盒子的顶变得很高，而且是通透的，污染物就被稀释和扩散了，空气质量就好。而不利的气象条件就使盒子被压得很扁，还密不透风，污染物憋在里头散不出去，我们看到的就是雾霾了。”

当然，这些巨量的分析信息都是后台内容，综合气象条件、空气污染物排放情况，系统的测算模式会给出一个预测结果，再经过人工订正，以及和各地方气象部门或环保部门的会商，才最终形成公众能直观看到的空气质量预报。

朱媛媛告诉记者，每天17点，这里就要发布未来至少48小时的空气质量预报。记者注意到，只要登上中国环境监测总站或者环保部官网，在首页就能轻松链接到“全国空气质量预报信息发布系统”，为防霾作参考。

特殊鱼类为水质“放哨”

作为一个综合性环境监测单位，总站不仅要盯着关注度高的“气质”，水质动态也要掌握。记者来到总站4层的生物监测实验室。整齐的实验台上放着显微镜，但吸引记者的却是哗哗的流水声，原来靠墙的铁架上摆放着几十个方形小鱼缸，上百条小鱼在里头悠游着，缸壁标签上写着“斑马鱼”和“青鳉鱼”的字样。它们体长只有三四厘米，游动速度很快，虽然颜值平平，但一直为人类的科研默默做贡献。

工程师金小伟告诉记者，这两种小鱼对水环境的变化非常敏感，几乎可以实时感知到水中的污染物。在24摄氏度的实验室恒温水域中，两种鱼的卵只需要7～10天就会孵化成小鱼，一个季度左右可达到性成熟，它们生命周期短、繁殖力强、不怕密集饲养，十分便于研究，可谓水质监测的“生物神器”。

他一边介绍，一边把抄网伸向水中：“我们把它们产的卵捞出来，放进采集来的水样中，在显微镜下观察胚胎发育的变化，了解水质对它的影响。”短短几分钟内，记者看到好几个鱼缸都有产卵的雌鱼，金小伟小心翼翼地把这些卵陆续捞出，转移到一个“婴幼鱼”专用鱼缸。这是因为“它们（是）低等（生物），卵和小鱼都吃”。在一台显微镜旁边的电脑上，显示着几张不同发育阶段的斑马鱼胚胎照片。金小伟说，斑马鱼和青鳉鱼作为生物学中的“模式生物”，对水质的反应情况对人类健康有很高参考价值。

记者相信，随着社会公众对环境质量的关注度越来越高，中国环境监测总站在我国发挥的作用将会越来越重要。

本栏目责编/叶晓婷 yexiaoting@vip.163.com

总站顶楼的大气颗粒物智能采样仪，顶上伸出的圆柱头金属管是采样头。

公众可在“全国空气质量预报信息发布系统”上，查看重点区域、省域、城市的空气质量预报。