探秘英国空气污染监测网络

文、图 / 交通运输部科学研究院 黄山倩

英国政府于1956年推出了第一个清洁空气法案，1961年建立全球第一个统一的国家空气污染监测网络，并监测全国约1200个地点的黑烟和二氧化硫排放情况。

英国监测空气污染已超过60年，监测数据显示，采用更清洁的燃料和技术使黑烟和二氧化硫浓度急剧下降。近年来的研究结果显示，空气污染和噪音污染使欧盟每年损失约37亿欧元，其中公路运输占90%以上，而在英国每年因空气质量差导致过早死亡的人数是道路交通事故造成死亡人数的四倍，其中道路交通排放是污染物的主要来源。

因而，英国政府的监测重点已逐步转向监测车辆排放（直接或间接）产生的污染物，包括臭氧、NO2和细颗粒物等。

政策标准

1997年3月，英国政府发布了国家空气质量战略，正式确定环境空气质量标准，确定何时应达到标准的目标，并制定全国实施计划。2000年该标准已更新并与欧盟空气质量指令兼容。

此外，最新版的清洁空气法案强调减少运输排放对清洁空气的重要性，其中公路运输、航运、航空和铁路占空气污染物排放的很大比例，包括50%的氮氧化物，16%的PM2.5和5%的非挥发性有机化合物，因而减少交通排放可发挥关键作用，实现政府在环境和公共卫生方面的目标。

2017年，英国政府公布解决道路NO2浓度的计划，并已投入35亿英镑用于减少交通排放，以清洁空气。

2018年有关清洁空气战略的减排行动中，最有效的措施是控制尾气排放，减少有害气体浓度超过法定限值的地区的氮氧化物排放量，英国政府已在英格兰28个地方当局确定道路NO2浓度减排计划，在最短的时间内解决道路污染物的超标问题。

《地区空气质量管理技术指南》是地方当局监督、评估和改善当地空气质量的法定程序，最新版本是2016年4月发布的LAQM.TG16，它旨在支持地方当局履行1995年《环境法》，2002年《环境法令（北爱尔兰）》及其后的条例规定的职责。

由于道路交通排放是英国各地方当局面临的主要问题，大多数地方当局的监测网络现在主要集中在道路的监测浓度。根据LAQM.TG16指南，应关注以下七种道路的NO2，PM10排放浓度：靠近住宅区的狭窄拥挤的道路、车流量较多的街道、重型车辆较多的道路、道路交汇处、新建道路、交通流量发生显著变化的道路，以及公交站和长途汽车站附近。

英国LAQM.TG16技术指南提出了多条监测技术建议：针对交通空气质量评估，应优先选择路边水平自动监测工具，成本控制和效果相对自动高精度监测工具和远程监控而言更好，由于被动采样技术适用于年度平均指南的评估，不推荐采用被动监测工具进行交通空气污染监测。

AURN站 点（Automatic Urban and Rural Network，城乡自动化监测网络）适用于详细的整体空气质量分析和遵守标准的长期趋势分析，不一定适合于评估交通管理方案的空气质量影响。而路边污染监测仪RPM等系统在研究交通对当地空气质量的影响方面特别有用，这些传感器没有AURN站监测仪精确或昂贵，适用于路边应用，可以测量更大范围的污染物浓度。

RPM通过在一系列电化学电池上抽吸空气来测量CO和NO2，每个电池内的化学反应产生的小电流与测量的污染物浓度有关，监测仪永久固定在人行道上以防破坏，通常位于停车线上游5米处，污染物距离地面1.5米（近似于人脸高度），交通通信线路控制系统可将监视器信息发送到城市交通控制中心或拨号调制解调器。

监测网络

英国有自动和非自动两种主要的监控网络，自动监测网络监测每小时污染物浓度，显示英国实施自动空气质量监测开始以来的站点数量和每小时的总测量，数据通过调制解调器从各个站点收集。

与自动网络相比，非自动网络的测量频率较低（每天，每周或每月），并且样本通过某些物理手段（如扩散管或过滤器）收集，然后对采集的样本进行化学分析，并根据结果计算最终污染物浓度。

英国环境署代表DEFRA（Department for Environment, Food and Rural Affairs，英国环境食品和农村事务部）管理国家监测站点，英国各地共有大约300个环境署管理的监测站点，用于监控空气质量，这些站点被组织成使用特定方法收集特定类型信息的网络，测量的污染物种类和每种网络的运行方法取决于建立网络的原因以及数据的用途，可以使用交互式监控地图查看英国网络中监测站点的位置和实时更新的污染物排放浓度数据（https://uk-air.defra.gov.uk/）。

公路运输NO2监测网络

公路运输是英国氮氧化物最大的排放源，占2000年排放总量的49%，其中柴油车的NO2排放量（特别是在缓慢行驶时）可占总排放量的25%，柴油车辆较多的道路会导致道路NO2浓度很高。而发动机设计和汽油车的催化剂方式改进等，使英国公路运输的排放量在1990年至2000年期间下降了34%。

英国有超过200个使用化学发光分析仪连续测量NO2的监测网络站点。英国运行的NO2监测网络有AURN，LAQN（London Air Quality Network，伦敦空气质量监测网络），KAQN（Kent Air Quality Network，肯特空气质量监测网络），HBAPMN（Hertfordshire and Bedfordshire Air Pollution Monitoring Network，赫特福德郡和贝德福德郡空气质量监测网络），其他监测点由地方当局，希斯罗机场，高速公路局和发电公司等团体运营。

公路运输对城市地区氮氧化物浓度比其他地区的影响更大。2001年，对212个自动监测站点NO2浓度的评估结果显示，伦敦大多数路缘站点和路边站点以及一半的城市环境站点的年平均NO2浓度超过40ug/m3，年平均值是NO2最重要的评估值，但达到年平均浓度目标要比实现每小时浓度目标困难得多。

自动化空气污染监测网络

英国的空气污染监测可以追溯到20世纪初，大多数测量方法是非自动技术，通过过滤器等对空气污染物进行采样分析，直到在20世纪70年代初才开始引入自动分析仪进行测量研究。

英国的第一个自动空气污染监测网络成立于1987年，主要监测是否符合欧洲空气质量管理指令中规定的排放限值。为扩大英国城市空气质量监测，环境署在1992年建立了增强型城市网络（EUN），包括12个城市环境监测站点，测量五种污染物（CO，NOx，SO2，O3和PM10）。

英国AURN监测站点分布现状

1995年，增强型城市网络和法定城市网络合并为自动城市监测网络（AUN），由英国主要城市的30个站点组成。在随后的五年中，50多个地方当局的监测站点被整合到该网络中，其中包括14个伦敦空气质量监测站点。

1998年，单独运行的英国城市和乡村自动化监测网络合并，形成由103个监测站点组成的城乡自动化监测网络（AURN）。

AURN是英国最重要和最全面的自动化国家级监测网络，在全国范围内主要监测五种空气污染物：NOx（包括NO和NO2），SO2，CO，O3，PM10和PM2.5。AURN提 供 全 国范围内共223个监测站点（其中目前有146个站点在运行）从1973年2月22日至今的监测数据，UK-AIR在线提供各监测站点每小时的监测信息，包括环境温度、气压、降雨量、相对湿度、风向、风速，NO、NO2、SO2、CO、PM10（每小时、每天）、PM2.5（每小时、每天）、总颗粒物浓度等参数。

伦敦空气质量网络

1994年有关伦敦交通污染的报告显示伦敦的空气污染主要与交通有关，必须通过改变交通政策来减少污染程度。

伦敦空气质量网络（LAQN）成立于1993年，目前由伦敦国王学院环境研究组运营，与伦敦市和地区卫生局合作，协调和改善伦敦的空气污染监测，为减少伦敦空气污染的行动提供数据支持。

LAQN在伦敦33个行政区的不同地点设置100多个连续监测点，包括路缘、路边、城市背景、郊区和农村地区等站点，大部分站点由市镇运营和资助，作为其地方空气质量管理职责的内容，提供有关伦敦空气污染历史和当前趋势的重要信息。

空气质量数据通过多种媒体展示，包括网站（www.londonair.org.uk），电子邮件提醒，新闻和手机应用程序等，其中，网站包括来自伦敦其他监测站点的数据，包括DEFRA站点，以及位于伦敦市以外的部分站点。此外，在伦敦交通局网站提供多种数据服务，其中包括LAQN的平台接口。

伦敦空气质量网络（LAQN）主要有五种监测站点，分别是工业站点（4个）、路缘站点（16个）、路边站点（63个）、郊区站点（16个）、城市环境站点（37个）。LAQN提供伦敦14个监测站点自1994年4月至今的CO、NO、NO2、SO2、臭氧、PM10颗粒物（每小时测量）、PM2.5颗粒物质（每小时测量）的监测信息。

小结

英国政府建立的污染监测网络和空气质量预报模型是提供空气质量信息的良好信息基础，长期监测城市中心和城市背景污染水平将成为空气质量评估的支柱。虽然10km×10km分辨率的国家空气质量预报服务可以对受影响的区域进行预警，但是它并不支持交通策略的影响评价，例如：减轻拥堵或减少废气排放。

对于交通管理策略的评估，需要使用交通排放模型来预测交通排放水平和特征的变化，并且需要更小规模更精确的空气质量模型来评估。

许多研究表明交通是大多数城市污染的主要来源，但交通流量和测量浓度之间的联系非常复杂。有关高精度监测站和附近道路的研究分析了空气污染背景值与当地交通特征之间的关系，结果显示CO水平与交通流量更明显相关，污染物峰值水平与高峰时段的交通量相对应。

事实上，许多因素都会影响尾气从排放和扩散到最近监测站的空气动力学过程，交通特征与路边污染物测量值之间的关系是复杂的，需要更长时间的更大的测量数据库才能获得统计显着性结果。

伦敦空气质量网络监测站分布