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细颗粒物的监测门道

来源:   编辑:   时间:2012-05-12  

因为灰霾,PM2.5变成家喻户晓的名词。可是,出现灰霾天一定就是PM2.5浓度超标吗?新的《环境空气质量标准》实施后,给各地环境监测部门带来了哪些挑战?监测点位设置又有哪些门道?带着这些问题,《中国环境报》记者专访了中国环境监测总站大气室主任王瑞斌。
PM2.5与灰霾是怎样的关系?
  灰霾不是反映空气中颗粒物污染程度的指标,空气中颗粒物质量浓度可以很好地衡量空气污染程度,因而,灰霾这个术语可以不用了
  记者:PM2.5已经人所共知,那么PM2.5与灰霾到底有怎样的关系?
  王瑞斌:灰霾是最近几年常被提到的一个术语,一般人们都把灰霾现象与空气中的颗粒物污染联系起来。比如,经常见到的说法是,灰霾主要是细颗粒物PM2.5或更细的颗粒物造成的。
  因此,很多人认为,只要看到灰霾天,就是颗粒物PM2.5浓度超标了,或者说颗粒物PM2.5浓度超标了就会出现灰霾天。其实,这是个误区。虽然总的来说,颗粒物PM2.5浓度高了就容易出现霾天气,但这种表述并不确切。
  记者:我们该如何理解灰霾这种现象呢?
  王瑞斌:灰霾这个术语其实是很不确定的,可以说是从霾发展过来的。首先,霾指的是一种低能见度的天气现象。很多天气现象都可以造成低能见度天气,如降水、沙尘天气、吹雪、雪暴等。
  由于空气中存在的水汽和颗粒物都会引起能见度降低,为了区分各种低能见度天气现象,人们把主要由于水汽含量高造成的低能见度天气称为雾,把主要由于空气中干颗粒物造成的低能见度天气叫霾。
  《地面气象观测规范》对霾的定义为:大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中,使水平能见度小于10.0千米的空气普遍混浊现象。霾使远处光亮物体微带黄、红色,使黑暗物体微带蓝色。
  一般来讲,雾和霾的区别主要在于相对湿度的大小:在低能见度天气,通常低于10公里、水分含量达到90%以上的叫雾;相对湿度低于80%的叫霾。80%~90%之间的,是雾和霾的混合物,但主要因素是霾。
  记者:颗粒物对能见度有怎样的影响?为什么出现了灰霾,颗粒物还能够达标?
  王瑞斌:能见度主要反映的是一种大气中的光学特性,由于颗粒物对光的散射、吸收程度不同,能见度的高低也会变化。因而,颗粒物对能见度的影响主要是由于其光学特性--总光学截面的大小。
  霾主要反映了干颗粒物对能见度的影响,雾反映了水汽对能见度的影响。显然,空气中颗粒物的数量、不同粒径颗粒物的数量分布情况、颗粒物的化学组分等因素共同造成了空气能见度降低。
  但新《环境空气质量标准》中颗粒物PM2.5的标准是根据其质量浓度制定的,使用的是颗粒物的重量特性。
  颗粒物浓度是一种综合指标,与其他气态污染物不同,在不同时间或不同地点监测到浓度相同的颗粒物可能从颗粒物形态(如粒径分布),到其化学组分都大为不同。不同粒径分布或化学组分的颗粒物,光学特性可以差别很大。因而,相同浓度的颗粒物PM2.5对能见度的影响结果可能有很大差别。
  在颗粒物的化学组分相同时,粒径小的颗粒物对光的吸收和散射作用更大,等效粒径为10微米的颗粒物与同样重量的等效粒径为2.5微米的颗粒物相比,其截面积只有后者的1/4;等效粒径为2.5微米的颗粒物与同样重量的等效粒径为1微米的颗粒物相比,其截面积也是只有后者的1/4。这也就是说,细颗粒物对能见度的影响比粗颗粒物要大。
  空气质量标准选择了颗粒物的质量浓度作为指标,是因为大量的科研结果表明人体健康和颗粒物的质量浓度关系明显。因而,我们把颗粒物浓度的高低作为污染程度的判断依据。
  虽然从统计特征上定性地说颗粒物浓度越高,其对能见度的影响也越大,但这种关系确实不是定量准确的。同样的颗粒物PM2.5质量浓度,在其包括的颗粒物粒径分布不同时,能见度可能不同。而同样的能见度,PM2.5质量浓度也会有很大区别。
  如果在出现霾的状态时,还可再加入颗粒物的浓度指标把霾划分灰霾和非灰霾,如颗粒物浓度超标为灰霾,否则为非灰霾,从学术上作这种分类也是可以的。但这时要清楚地看到:是在监测到颗粒物浓度超标后,对霾天气的再一次分类。
  灰霾不是反映空气中颗粒物污染程度的指标。事实上,空气中颗粒物的污染程度要靠颗粒物的质量浓度来判别。
  由于灰霾定义的模糊,人们把灰霾当作污染的度量,常常提出的一个问题是:我看到了灰霾天,为什么颗粒物浓度达标?这个问题不仅在我国出现,美国也有类似问题。在美国环保局的AQI技术手册中专门对此做了解答:能见度低时,在一些天气条件下会出现颗粒物浓度也低的现象。
  从天气现象上看,灰霾这个术语并不能给我们更好的信息来理解霾。从污染的角度看,空气中颗粒物质量浓度已经很好地衡量了空气污染程度。因而,灰霾这个术语可以不用了。
空气质量标准值如何设定?
  不仅要科学论证,还与国家发展、管理水平有关
  记者:在空气质量标准制定过程中,各国选择了不同的标准值,是基于怎样的考虑?
  王瑞斌:为什么要制定标准?污染物浓度升高,对人体健康影响越来越大。制定标准就将连续变量分成几段,把连续变量转变成离散变量,建立污染物浓度和人体健康的等价关联。
  通过人体健康学的调查发现,污染浓度越高对健康危害越大,但不同污染物的曲线是不一样的。制定标准就是要在曲线上分段,但是,标准值到底定在对人体健康影响的什么水平上合适?
  这与人们的价值判断有关,且并不唯一,不仅要科学论证,还与国家发展、管理水平等有关。
  对此,世界卫生组织表示,各国制定的国家标准之间是有差异的,因为标准是根据所采用的权衡健康风险的方法、技术可行性、经济方面的考虑以及其他各种政治和社会因素等来制定的,而这些因素反过来又取决于国家的发展水平和空气质量管理能力。
  我国的新标准对于客观准确反映当前我国环境空气质量状况、缓解公众对空气质量主观感受与环境质量评价结果不完全一致的问题、推动我国大气污染防治工作等都将产生积极和深远影响。
  记者:在新的《环境空气质量标准》中,提高了对数据有效性的要求,这主要出于什么考虑?
  王瑞斌:数据有效性是考虑到标准执行过程中,城市之间数据要具有可比性,对数据要有统计学要求。如果数据过少,就无法进行比较。为避免出错,进行了数据有效性规定。
  新修订的《环境空气质量标准》,加严了对数据有效性的要求。这综合了统计学要求,也考虑了实际工作能力,以确保能够比较好地判断城市空气趋势,也便于进行比较,不会由于数据少的原因而判断错。
  地方环境监测部门应采取措施保证监测数据的准确性、连续性和完整性,确保全面、客观地反映监测结果。
  采用自动监测设备监测时,监测仪器应全年365天连续运行,在监测仪器校准、停电和设备故障以及其他不可抗拒因素导致不能获得连续监测数据时,应采取有效措施确保及时恢复。
  对于环境监测站来说,要保证监测的每一个数据在国家允许范围内是准确的,这是首要任务,生产准确数据然后解释数据。不能因为解释不了一些问题,就把数据藏起来。如果不能证明数据有问题,就不能随便删除数据。
如何设定监测点位?
  监测点位设置不仅要考虑科学性,还要考虑经济、决策等问题,监测点位设置应和评价目的有关
  记者:在设定监测点的时候,要考虑哪些因素?
  王瑞斌:监测点的设定要科学、有代表性,监测点位设置应和评价目的有关。我国今后一段时间内的评价目的主要有三类:一是反映公众关心的敏感点,作为公众信息用;二是反映城市整体空气质量状况,作为政府管理考核用;三是判别区域空气污染输送,为污染控制决策做依据。
  设点目的不同,设点标准也不一样。比如,若作为公众信息用,应根据公众关注的热点设置;若作为政府管理考核用,要体现管理考核的公平性,要统一协调,并设定相应的规则。
  监测点位的代表性和优化是我们经常提及的问题,但到底什么是代表性?怎么来检验监测点位是否具备代表性?这要看监测目的。
  如果我们关注某市中心的空气质量状况,就不能把点位设在市中心以外的地方,比如郊区,尽管市中心不一定是污染最高的地方。但是,如果要反映城市整体空气质量状况,作为政府管理考核用,则所有点位的监测结果必须能代表这座城市的整体水平,也就是监测点的平均值与城市整体平均值的差异越小越好。
  理论上,PM2.5空间分布上更均匀,相对于其他污染物,监测点可以适当少些。但作为城市空气质量评价点,监测点越多越能准确代表整体的空气质量。
  以前由于我国财政投入少,现行监测点位偏少,现在我国经济条件许可了,PM2.5又是我国空气中突出的重要污染物,因而其点位布设可参照PM10现行要求布点。
  监测点位设置不仅要考虑科学性,还要考虑经济、决策等问题。点位越多,获得的数据越详细。监测的任务就是在有限的监测点上监测数据,并利用这些数据估计实际空气状况。如果污染物浓度均匀可少设点;如果浓度变异大,可多设点。
  记者:目前,我国环境空气监测网的建设情况如何,还存在哪些问题?"十二五"期间,在完善环境空气质量监测方面,有哪些计划?
  王瑞斌:截至2010年底,国家城市空气质量监测网包含113个环保重点城市,661个点位。
  调整后,国家城市空气质量监测网扩大到338个地级以上城市、1436个点位。此外,还包括31个国家区域空气质量监测网、14个国家环境空气背景监测网等。
  目前,存在的主要问题包括:监测点位数量不足,覆盖面还不够全面;监测项目不够齐全,污染物标准不全;监测功能不够完整,原来只针对城市,现在要设定区域站和背景站,以反映污染物输送变化情况。
  "十二五"期间,环境空气监测系统建设的总体目标是,以建立先进的环境监测预警体系为宗旨,整合国家大气背景监测网、区域监测网、酸沉降监测网、沙尘天气对大气环境影响监测网、温室气体试验监测等资源,增加监测指标,建立健全全国统一的质量管理体系和点位管理制度,升级现行空气质量评价技术方法与信息发布机制,力争到"十二五"末,建成一个布局合理、覆盖全面、功能齐全、指标完整、运行高效的国家环境空气质量监测网络。
  具体而言,在城市网方面,将原有113座城市661个点位,扩展到包括338座地级以上城市、三区九群城市、环保模范城市在内的1436个点位;区域网由原来的31个扩展到96个;背景站由原来的14个扩展到15个。同时,还要建设和完善质控监控、数据传输、监测预警系统、规范和评价体系,全面开展人员培训工作。
 

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