空气污染精准治理成大势所趋
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PM2.5解析设备。
去年底，随着中科院一项研究结果的公开，汽车尾气占PM2.5比例曾引发一场争论，PM2.5来源问题由此被舆论推向前台。今年来雾霾仍然频发，搞清PM2.5的来源与成分实现污染的精确打击显得日趋紧迫。北京、广州等环保部门随后也公布了当地PM2.5源解析的初步结果，“PM2.5从哪来”开始在部分城市有所明晰。
事实上，在广东鹤山建设的全国首个大气监测站，两年前就开始全省率先PM2.5在线源解析业务化运行。广东省近年与科技部合作，通过国家863项目在珠三角率先建立了大气污染联防联控技术示范区。超级站中PM2.5等气溶胶的源解析正是该示范区中珠三角大气复合污染立体监测网络的重要组成部分。不过，目前我省除超级站外仅有广州、深圳进行源解析研究与运作，大部分城市的PM2.5来源仍缺乏准确评估。
不久前，副省长许瑞生专程到广东大气超级站调研，对超级站的先进技术设备和科研成果非常肯定，并指出要进一步提升大气监测能力，继续在监测科技水平上占领高地，以监测数据为依据推进大气污染防治精细化管理。
对此，广东省大气环境专家呼吁，有了大气超级站的经验，PM2.5在线源解析应该尽快铺开到各地市，实现空气污染的精细化治理。
走访
“大箱子”可逐小时分析PM2.5七种来源
位于鹤山的广东大气超级站，建在离江门市区30公里，一个海拔60米的名叫“花果山”的山头。外人或许觉得奇怪，这栋建在农村野外的4层宽体建筑总是灯火通明，其实它里面不仅具有普通站点的空气质量监测功能，还承担了珠三角灰霾成因和颗粒物生成机制的分析，各种监测仪器的比对，为科学制定和动态评估区域大气污染防治政策措施提供依据。
“这是国内首个大气超级站，新国标要求的空气质量监测是6项，这里监测项目有200多项，不仅有PM2.5，比它小得多的PM1，甚至纳米级的颗粒物，与碳排放密切相关的黑炭气溶胶，都可以监测到。”监测站工作人员小袁说。
而“解剖”PM2.5成分的，就在超级站4楼的核心区气溶胶观测实验室的一个胖胖的“大箱子”。“这就是里面大有乾坤的PM2.5在线源解析质谱监测系统—单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪。”小袁说，经过“大箱子”里面多种仪器的分析，最后在电脑屏幕上按7种类型，滚动刷新PM2.5来源成分的图表和数据。
“大箱子”顶着一条“辫子”，那是连通楼顶PM2.5取样探头的管道。取样探头设在超级站顶层的露天平台上，“我们在PM10探头上安装一个切割头，喇叭状采样口内大于2.5微米的颗粒剔除掉，然后把探头连通到下面的PM2.5在线源解析系统。”
PM2.5从探头通过管道进入“大箱子”后，就是复杂而快速的测量与分析过程。整个系统由进样系统、测径系统、电离系统和质量分析系统四个部分组成。
其原理是，根据颗粒物的来源、化学组成不同，质谱特征就有差别，从而对每个颗粒物的来源进行标记，并保存含有颗粒物粒径、质谱信息的原始数据，同时利用在线分析软件，每1小时统计分析颗粒物中某些种类化学成分的含量，并分析每类源的含量及大类源的含量，得出源分配比例。
“现在每个小时都可以滚动显示解析结果，解析前也不需要作前处理，比起之前动辄半年到一年才能出结果的人工化学分析方法，在线源解析效率大为提高，也更有利于加密观测，了解空气中较长期的PM2.5成分的变化。”广东省大气环境首席专家、省环境监测中心副主任钟流举说。
解析
汽车燃煤工业为珠三角PM2.5“罪魁”
那么，从源解析的结果来看，广东的PM2.5到底来自哪里？
记者从现场机器显示的3月9日到3月10日内20多个小时监测情况的看到，扬尘占比在8%到18%之间，生物质燃烧占1%到7%之间，汽车尾气在26%到41%之间，工业源在6%在11%之间，海盐在0.5%左右，燃煤在17%到22%之间，其它20%到22%左右。“不过，这种短时的结果波动较大，并不能代表这个区域PM2.5稳定的成分与来源，一般至少需要3个月到一年的监测周期”。钟流举表示。
然而，目前广东省和珠三角地区尚未整体开展PM2.5源解析的业务化监测工作，仅有包括大气超级站在内的个别站点正在进行。根据2013年12月广东大气超级站在线仪器加强观测来源解析的结果，汽车尾气、燃煤源、工业源是PM2.5的主要来源，其贡献分别为28%、21%和17%。
在省内地市正进行的源解析中，广州市环保局曾发布2013年10月到12月的快速源解析结果，当中机动车尾气23%、工业污染33%、生物质燃烧13%、扬尘10%、其它来源21%。深圳在2011年的灰霾研究项目中，则得出机动车占25.5%，生物质燃烧占12.7%等。
而北京市环保局公布的2013年源解析结果则将本地来源（占75%）与外来传输（占25%）分开。其中本地来源中，机动车污染22%、燃煤污染17%、工业污染16%、扬尘污染16%，其它来源4%。
“各站点和城市，不同污染源的贡献率具体数值会有所不同，但是汽车尾气、燃煤源、工业源在珠三角地区应该都是重点需要关注和控制的PM2.5来源，这三个来源都是跟社会生产生活息息相关的，控制难度非常大。”省环境监测部门专家说。国内外研究结果也表明，关于汽车尾气对PM2.5的贡献，在经济快速发展、城市化进程迅速的地区，机动车的贡献一般认为在10%至50%之间，多数认为在20%至30%之间。
从PM2.5的成分来看，硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物和碳黑是其主要成分，合计约占PM2.5质量浓度的60%-90%。“这说明我省和京津冀的污染现状不同，我省更应注重多种污染物的协同减排，以减少大气复合性污染。”
应用
结合边界层观测及时预警应对空气污染
为了立体了解空气污染分布情况，除了在线源解析，在大气超级站的气溶胶观测实验室，还有在设备外型上更为瘦长的拉曼激光雷达系统，用来观测气溶胶的垂直分布信息。其原理是利用大气中比较稳定的气体（如氮气）的拉曼散射信号直接探测气溶胶的消光系数，从而得出边界层的高度变化。
“激光雷达是一种主动遥感手段，可以监测气溶胶消光系数的垂直分布。”钟流举以当天的情况介绍，“凌晨到6时的时候，天空中边界层高度都是1500米左右，这跟正常值相差不大。但到了6时之后，边界层压到500米，说明空气的逆温现象就像一个锅盖盖住了天空，雾气增多，污染物也不容易扩散。”钟流举表示，这种边界层如此低的情况如果持续长时间，空气很可能出现中度到中度污染，幸好当天还有一些雨，污染还不会太严重。
钟流举指着旁边的“大气颗粒物数浓度粒径分布分析系统”进一步解释，从屏幕上的柱状图可见，今天PM1到PM2.5的比例最多，因为湿度大，吸水之后快速长大，所以随着雨水降到了地面，相对减少了。
他表示，结合激光雷达和颗粒物粒径分布分析，可以对空气污染做更及时准确的预警预报，而PM2.5源解析则可以在重污染出现时作出更有针对性的应急减排措施。
“珠三角今年内市民应该就可以看到空气质量的预报了。”他表示，按照国家以及我省空气质量预报预警的相关方案，2014年底前，珠三角各地级以上城市和顺德区将建成空气质量预报预警系统，省环境保护部门建成珠三角区域空气质量监测与预报预警业务平台，并实现业务化运行，同时逐步开展珠三角外地区城市空气质量预报预警业务工作。
2015年底前，珠三角以外12个地级市建成所属城市空气质量预报预警业务系统，省环境保护部门建成广东省空气质量监测与预报预警业务平台及会商系统，并实现业务化运行。
观点
精确治污节省千亿
源解析应尽快推广
钟流举介绍，与普通站监测的空气质量只代表一个点不同，广东大气超级站可以基本表征周边50到100公里的空气情况，“这是因为在建站就考虑到排放较大的广州、佛山、东莞吹偏北风时，对西南面的大气超级站带来输送的影响。”
“不过，从整个珠三角乃至全省来看，仅有几个站点开展PM2.5源解析显然远远不够。”钟流举呼吁，全省都应该开展PM2.5来源解析工作，以使空气污染治理更加精细化，在重污染预警时采取措施更有针对性。目前，在广东，除了大气超级站外，仅有广州、深圳开展了源解析工作（其中深圳为人工操作），“至少应该将这项工作普及到各个地市。”
据了解，在广东大气超级站等国内的PM2.5在线来源解析中，都是在国家863项目支持下，由广州一家分析仪器公司联合国内多个研究单位共同研发生产的设备，该设备已达到世界领先水平，而且价格比国际同类产品低5万元每台以上。
“广东开展PM2.5源解析可谓在技术上和设备上具有先天优势”。专家介绍，首台源解析仪器在2010年末在大气超级站投入到亚运会期间的空气质量监测联合实验。2012年3月8日起，广东大气超级站的质谱仪成为省内第一台投入业务运行的在线源监测仪。现在这种来自广州品牌的在线气溶胶质谱仪器具有完全自主知识产权，已累计实现销售收入超过3000万元、签订采购意向合同1亿元、国内市场占有率100%。
目前，在北京、石家庄、南京等城市的大气PM2.5污染源解析，已在大气联合监测、空气质量保障中发挥关键作用。成都、厦门的在线源解析工作也密锣紧鼓地筹备。配备并业务化运行一台在线源解析质谱仪约需200万到300万元，但有源解析专家曾估算，根据在线质谱仪所提供的精细数据，可为国内治理PM2.5节省近千亿元。
不仅如此，与传统的人工源解析比较，在线源解析具备全天候监测能力，在恶劣气象条件下发现污染排放现象，具备捕捉间歇式瞬间污染排放现象的能力。“在重污染天气时，对污染源的打击与减排措施将更为精准。”
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