碳监测如何着手？技术难点在哪？
7月16日，全国碳排放权交易市场（以下简称碳市场）正式启动。这是利用市场机制控制和减少温室气体排放、推进绿色低碳发展的一项重大制度创新，也是推动实现碳达峰目标与碳中和愿景的重要政策工具。全国碳市场的建设运行，意味着相关行业碳排放量核算已具备较为完善的机制。
如今，碳监测也正在加紧推进。为落实碳达峰目标和碳中和愿景，按照生态环境部安排，中国环境监测总站于今年2月成立了碳监测工作组（以下简称工作组），在全国牵头率先开展系统的碳监测调研、方案设计和试点工作。碳监测的技术难点在哪？目前有哪些进展？记者近日对工作组进行了采访。
什么是碳监测？为什么要开展碳监测？
“随着二氧化碳等温室气体在大气中的浓度逐年攀升，导致全球范围内的气候变暖，对人类的生产和生活造成了很大影响，掌握温室气体浓度水平及其变化趋势很有必要。另一方面，为应对气候变化，包括我国在内的多国政府制定了温室气体减排政策和目标。为评估政策有效性，国际上构建了温室气体排放量的核算体系，而碳监测是辅助核算体系的重要支撑。”工作组负责环境浓度监测的成员孙康告诉记者。
碳监测是指通过综合观测、数值模拟、统计分析等手段，获取温室气体排放强度、环境中浓度、生态系统碳汇以及对生态系统影响等碳源汇状况及其变化趋势信息，以服务于应对气候变化研究和管理工作的过程。主要监测对象为《京都议定书》和《多哈修正案》中规定控制的7种人为活动排放的温室气体，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟化碳（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）和三氟化氮（NF3）。
从源汇角度看，碳监测获取的基础信息包括温室气体排放强度、环境中浓度和碳汇状况等三个方面的数据。“排放是源头，是‘加’的过程，碳汇是消解，是‘减’的过程，而环境中浓度可以理解为加减后的存量。”孙康向记者解释。
通过碳监测，服务国内减排控制，支持督促各层级落实减污降碳、源头治理要求；服务国际履约，支持国家温室气体清单编制和国际谈判；主动适应气候变化需求，加强气候变暖对我国承受力脆弱地区影响的观测和评估等。
国际通用指南是采用“自下而上”的核算方法报告国家温室气体排放和吸收量，那怎样理解碳核算和碳监测之间的关系？孙康介绍，“简单来说，前者主要是基于活动水平和排放因子的乘积计算温室气体排放量，后者是结合大气中温室气体浓度监测数据和同化反演模式计算温室气体排放量。监测可以推动完善核算体系，支撑排放因子本地化更新，也可以对核算结果进行校核。”
碳监测有哪些基础？如何着手？
生态环境部在碳监测方面已具备一定工作基础。工作组目前从排放源监测、环境浓度监测、生态系统碳汇监测，以及技术方法和质量控制等4个方面着手开展工作。
环境浓度监测方面，我国自2008年起陆续建成16个国家背景监测站，其中11个站点能实时监测CO2和CH4，部分背景站还开展了N2O监测。在具备条件的福建武夷山、四川海螺沟、青海门源、山东长岛、内蒙古呼伦贝尔等5个站点完成了温室气体监测系统升级改造，改造后CO2、CH4监测精度达到世界气象组织全球大气监测计划（WMO/GAW）针对全球本底观测提出的要求。此外，2011-2015年在31个省会城市开展了城市尺度温室气体试点监测。
“环境浓度监测数据转化为温室气体排放量数据需要借助数值模拟手段。下一步，中国环境监测总站拟联合中国科学院等科研院所，基于嵌套式高分辨率碳同化反演模式，综合利用地面和卫星等多源观测数据，开展我国不同尺度的CO2排放量动态变化反演研究，加强数据应用。”孙康介绍。
生态系统碳汇监测方面，依靠现有生态监测业务体系，一是建立了土地生态类型及变化监测业务，基于卫星遥感辅助地面校验技术手段，每年完成我国陆域范围内土地利用现状及动态监测。二是探索开展生态地面监测，在典型生态系统布设监测样地，开展生物量、植物群落物种组成、结构与功能监测。工作组负责生态系统碳汇监测的成员刘海江指出，“研究表明森林生态系统是全球陆地植被最大的碳库，储存了超过一半的碳，因此碳汇监测优先重点关注森林生态系统，同时也兼顾草原、湿地等其他生态系统。监测的重点区域在重点生态功能区、生态保护红线区、自然保护地、生物多样性优先保护区，以及‘两屏三带’国家生态安全屏障区。”
在排放源监测方面，政府层面发布了CO2、CH4、烟气流量等指标的国家标准监测方法，持续推动现场监测和自动监测技术研发和标准化，统一监测评价；企业层面，电力生产、石油天然气开采等重点行业骨干企业依托废气自动监测、挥发性有机物泄漏检测等相关工作基础，开展了温室气体排放监测前期研究工作并积累了一定经验。“综合考虑，首期试点工作选取对火电行业、钢铁行业重点开展CO2排放监测试点，对石油天然气开采、煤炭开采行业重点开展CH4排放监测试点，对废弃物处理行业统筹开展CO2、CH4和N2O排放监测试点。” 工作组负责排放源监测的成员刘通浩介绍道。
碳监测难点在哪？怎样保证数据准确性？
相对于常规污染物监测，碳监测技术难点主要在于对监测数据的准确度要求非常高。工作组负责监测技术和质量控制的成员师耀龙进一步解释，“环境浓度监测方面，以WMO组建的GAW监测网为例，其对背景空气CO2在线监测的可比性要求为0.1ppm，而一般情况下CO2在环境中的实际浓度是400ppm左右，这就要求两套监测系统间结果差异要低于万分之2.5，可以说是目前所有环境监测项目中对监测数据准确度要求最高的一类项目。”
拿排放监测来说，温室气体排放形式更加复杂，既包括点源排放，又包括逸散排放，既包括生产工艺排放，又包括治理设施排放；排放浓度范围更大，由于多数现场没有针对温室气体的治理设施，温室气体排放水平与原辅料密切相关；对废气流量监测准确性需求也更高。“我们对常规污染物主要关注其排放浓度是否超标，对温室气体主要关注其排放总量，这就要求我们能够准确测定气体流量。而多数废气现场直管段长度不足，流速不均，且流速监测设备难以实现现场校准和溯源，这些因素都会影响流量监测准确性。”刘通浩补充道。
此外，部分温室气体监测存在较大技术难度。师耀龙分析指出，“如碳14同位素为指示CO2来源的重要同位素，但由于其不是稳定同位素，浓度极低，需要采用加速器质谱等大型仪器开展监测，并配套相应的采样方法，需要大量的经费、人员和场地保障。”
为保障监测准确，需要从量值溯源和标准化两方面着手。一是要建立国际等效可比、国内高精度传递的量值溯源/传递技术体系，即统一温室气体监测的“度量衡”，特别是要跟国际公认的温室气体监测“度量衡”等效可比。二是要在仪器、点位布置、自动监测等方面加强标准化工作。
工作组介绍，我国研制的CO2、CH4和N2O超高精度标准气体在相关国际比对中，已与WMO所属GAW监测网三种“标尺”气体量值等效可比，为下一步建立我国温室气体“标尺”并开展各类温室气体监测质量控制和标校工作奠定了技术基础。
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