城市碳监测评估，进展有多快？初步建成温室气体“天空地”一体化立体监测网络体系

□ 周雁凌 季英德

在现有常规大气污染物监测的基础上，增设温室气体监测项目，加大温室气体中精度和高精度监测站点建设力度，实现降碳减污协同监测

建成8 个温室气体高精度监测站点，通过高塔高精度监测和中精度监测、卫星遥感、无人机、走航、地基遥感和手工监测等多种方式，基本实现温室气体“天空地”一体化立体监测

山东省济南生态环境监测中心创新研究的温室气体仪器分析方法在全国处于领先水平，温室气体手工监测实验室成为国内首家能够对5 种温室气体进行同时分析的手工监测实验室

在位于山东省济南市槐荫区的黄河河务局点位，记者看到高大的铁塔顶端探出了一根横梁，温室气体采样头就固定在上面，距离地面大约50 多米。

这个黄河河务局点位属于济南市高精度温室气体自动监测网，配置高精度二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氧化亚氮、气象参数监测设备，可实现对空气中温室气体的实时高精度自动监测，于2023年1 月建成并与中国环境监测总站完成数据联网，由山东省济南生态环境监测中心（以下简称济南中心）负责日常管理，监测数据上传中国环境监测总站。

像这样的温室气体高精度监测站点，济南市已建成8 个。通过高塔高精度监测和中精度监测、卫星遥感、无人机、走航、地基遥感和手工监测等多种方式，济南基本实现了温室气体“天空地”一体化立体监测。

济南市自2021 年9 月承担碳监测评估试点工作以来，在山东省生态环境厅的指导和市委、市政府的领导、支持下，投资近4000 万元，初步建成温室气体“天空地”一体化立体监测网络，创新开展重点区域、重点污染源温室气体多维立体协同观测，点面结合、动静结合，实现对温室气体全市域、多指标、长时间智能跟踪监测，科学支撑济南市碳减排工作成效评估和降碳增汇潜力预测。

坚持高位推动，技术保障有力

作为全国8 个综合试点城市之一，济南市碳监测评估试点工作被纳入济南市委、市政府重点工作计划，每月由济南市生态环境局向市委汇报，形成压力传导，有效推动工作。

济南市开展城市温室气体监测评估工作的主要目标，就是通过开展地面大气主要温室气体浓度监测，探索自上而下的碳排放反演方法，初步形成技术指南，做好可推广、可应用、可示范的技术储备，为城市碳排放核算结果提供校验参考。

为加快推进碳监测评估试点工作，济南市成立了碳监测评估试点工作领导小组，由济南市生态环境局党组书记、局长担任组长。组建了工作技术小组，由中国环境监测总站、生态环境部卫星环境应用中心、中国科学院大气物理研究所、山东省生态环境监测中心等技术支持单位的专家和济南中心技术骨干组成，对试点工作关键内容如技术路线、项目招标等持续加强技术研讨，做好技术支撑。编制完成了《济南市碳监测评估试点工作实施方案》，明确了济南市碳监测评估试点工作的时间表、任务书、路线图。

济南强化内部协同配合，挑选骨干力量组成碳监测工作专班，建立定期汇报工作机制，密切沟通交流，形成工作合力。持续优化工作方案，建立了“围绕一个中心目标，开展四项基本工作，建立一个技术支撑体系，形成一个业务化工作机制”相对清晰和完善的技术路线。

“一个中心目标”就是以服务支撑城市碳排放核算校验，科学评估城市碳减排工作成效及降碳增汇潜力；“四项基本工作”是通过开展大气主要温室气体浓度与通量监测，编制“自下而上”高空间分辨率温室气体清单，开展生态系统碳汇、碳储量调查与监测，开展“自上而下”碳排放同化反演；“一个技术支撑体系”是建立城市“天空地”一体化碳监测评估技术支撑体系；“一个业务化工作机制”是持续开展“业务化”碳监测评估工作服务支撑双碳战略目标实施。

构建监测体系，深化数据分析

围绕测什么、在哪测、怎么测这三个问题，济南市坚持“摸着石头过河”，着力探索碳监测评估试点的“济南经验”。

在现有常规大气污染物监测的基础上，济南市增设温室气体监测项目，加大温室气体中精度和高精度监测站点建设力度，实现降碳减污协同监测。

济南市与中国科学院大气物理研究所签署碳中和战略合作框架协议，率先引进该所自主研发的二氧化碳中精度监测设备，目前已建成20 个二氧化碳中精度监测站点和35 个甲烷中精度监测站点。中精度监测结果为探究济南市二氧化碳浓度时间和空间分布特征提供第一手资料。规划建设的9 个温室气体高精度监测站点业已建成8 个。

济南市还积极推进卫星遥感监测，目前已形成了各类卫星遥感数据信息的计算机自动提取能力，通过卫星遥感数据获取温室气体柱浓度及空间变化，利用机器学习算法融合二氧化碳、二氧化氮、一氧化碳等遥感监测结果，得到济南市高空间分辨率的二氧化碳卫星遥感监测结果，与地面监测结果比对、互为验证。探索开展碳汇与碳储量调查评估，获取了济南市植被净初级生产力状况及生态系统区域尺度的碳储量。

在济南中心院内，一辆车顶戴着方盒“帽子”，标注着“生态环境走航监测”字样的走航车格外引人关注。进入走航车，记者看到车里配置有高精度二氧化碳/一氧化碳气体分析仪等仪器，能够实时捕捉多项污染物的高值及其他异常情况，查溯污染来源。

济南中心充分发挥卫星遥感、地基遥感、无人机、走航车各自优势，搭载温室气体监测仪、气象集成设备等，在高精度站点和重点工业园区范围内及周边开展协同监测，获取了二氧化碳、甲烷、一氧化碳、氧化亚氮、挥发性有机物、常规六项污染物的浓度情况和气象参数，实现了温室气体监测由静态点位观测结合动态实时观测、由近地面向立体空间全方位发展、由关注温室气体向碳污协同观测拓展的模式；遥感数据算法反演结果与实时浓度监测结果比对校验，了解在局地平面涉及区域和垂直高度上的浓度分布；与高精度点位监测的结果比对，为碳排放及通量核算结果提供有效的数据支撑。

勇于创新研究，推动碳污协同管控

在济南中心的中心实验室，只见一个个装有温室气体样本的银色“苏玛罐”整齐摆放着。拿起一个“苏玛罐”，工作人员娴熟地用扳手将其安装到自动进样器上，再通过气相色谱仪，就能够准确检测出样本中含有的5 种温室气体。

一次进样同时分析二氧化碳、甲烷、二氧化氮、六氟化硫、一氧化碳共5 种气体组分，济南中心创新研究的温室气体仪器分析方法在全国处于领先水平，温室气体手工监测实验室成为国内首家能够对5 种温室气体进行同时分析的手工监测实验室。

由于采用气相色谱法达到高精度要求非常困难，没有现成的手工检测经验可以借鉴。中心实验室对采样过程和每一个分析条件经过上万次反复测试和条件优化，连续在实验室奋战三个月，才终于摸索出了气相色谱法测定温室气体更为精准的分析方法，并与高精度监测设备比较，达到高精度误差分析要求。

济南市还自我加压，创新做实做优“自选动作”。在重点行业企业试点开展温室气体自动监测，并依托现有环境监测监控平台开发温室气体管理模块，实现温室气体数据自动联网传输。同时，创新开展重点行业基于排放因子法和在线监测法二氧化碳排放量的核算校验工作，探索建立重点行业温室气体排放因子。

济南中心依据不同行业特点和企业现有烟气排放连续监测系统现状，因地制宜设计了“原有设备软硬件升级”等3 种不同的改造路径，最终在生活垃圾焚烧、火电、碳素、钢铁4 个行业完成了10 个企业25 个点位的温室气体连续自动监测，监测项目包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体。固定源温室气体连续自动监测工作的开展，为企业温室气体排放量的核算提供了一种新的方法，与传统核算法互为校验，为企业温室气体排放管理提供重要的数据支持。

为推动碳污协同管控，济南市把常态化污染源清单编制工作与温室气体清单编制一同推进。编制完成2020 年、2021 年济南市温室气体排放清单，并完成1千米×1 千米网格化分配，明确了温室气体区域和行业排放特征。引入中科院大气物理所2 套城市碳同化系统，具备城市尺度1 千米逐小时的碳同化能力；积极协调国家超级计算济南中心服务器资源，完成同化反演系统的本地化安装调试。利用现有的20 个中精度地面监测数据开展碳排放通量同化反演，已获得初步结果。

围绕建章立制，形成技术体系，济南市初步建立了温室气体监测站点、走航监测平台的运维质控工作制度、温室气体数据定期分析制度，保障温室气体监测工作的日常开展和分析数据的有效利用；形成了温室气体手工监测分析方法及质控技术规范、中精度温室气体自动监测安装验收及运维质控技术规范等本地化技术支撑体系，为温室气体监测业务化开展提供技术依据。

据了解，由于碳监测评估试点工作在国内尚处于起步阶段，技术基础薄弱，碳监测领域专业技术人才不足，同时高精度监测设备的卡脖子瓶颈尚未突破，这些都成为碳监测评估工作面临的难题。

通过试点工作，济南市在碳监测评估路线设计、方案实施、项目推进等方面形成了一系列工作模式，在站点选址建设及运行维护、手工监测分析方法及质控、网格化清单编制、数据应用等方面形成了一系列操作性强、指导性强的方法体系。济南将按照国家试点工作要求，继续推进各项试点任务，不断完善“天空地”一体化温室气体监测体系，深化数据挖掘和分析，加强经验总结和凝练，为城市应对气候变化工作成效评估提供坚实的数据支撑，为城市碳监测评估体系建设贡献“济南案例”。