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“一微克蓝”抠得如此精准
2023-04-24 09:11:24
北京日报

海淀区西北部一处汽修集中地,一辆装载着VOCs(挥发性有机物)监测设备的走航监测车停靠在这里。天窗伸出去一根采样管,车上装着一台质谱监测仪,北京市生态环境监测中心工程师张博韬紧盯电脑屏幕,VOCs浓度以彩色柱状图形式直观呈现。

充分发挥高科技优势,北京开发出一系列国内首创、国际一流的科技治污技术。PM2.5源解析、国际一流的“天空地”立体监测网络、国际首个重型柴油车监测平台……在这些“千里眼”和“顺风耳”的联合监控下,科研人员对大气污染物的监控和追击,逐渐由疏到密,由浅入深。

高科技手段将治污从“漫天撒网”提升到“精准定向”,助力北京打了一场漂亮的“翻身仗”。2022年,北京市空气质量优良天数达到288天,占比接近八成,较2013年增加112天。其中一级优天数138天,较2013年增加97天。“冬奥蓝”“一微克蓝”成为首都的靓丽底色。

精准治污,使得北京蓝天的成色越来越足,也为全球治理大气污染提供了中国智慧。

PM2.5源解析,给大气“把脉问诊”

“人生病了,要去医院化验体检,找出病根儿。城市大气生病了,也是如此。”时间回到2013年,这一年,北京PM2.5年均浓度高达89.5微克/立方米,超过国家标准(35微克/立方米)约1.5倍。当时的北京一度“谈霾色变”,科学精准治污已迫在眉睫。北京市生态环境监测中心主任刘保献说,他们要带北京的大气去“看病”。而PM2.5源解析,就是给大气“把脉问诊”。

PM2.5,是形成雾霾天气的重要成分。源解析,就是从组分上对PM2.5的来源做精准判定,这项技术和研究方法当时在国内尚属空白。

在刘保献的带领下,北京市生态环境监测中心用一年时间,组织研发出PM2.5中200多种化合物的监测方法,从而迈出历史性的一步。

2014年,北京率先在全国发布第一轮PM2.5源解析结果。“当时解析的结果,北京的污染物来源中,区域传输占三分之一,在本地来源中,移动源占31.1%,燃煤源占22.4%,还有扬尘源、工业源。”刘保献回忆。

参照这四大来源,针对性的治理方法被融入《北京市2013-2017年清洁空气行动计划》中,围绕机动车、燃煤、工业、扬尘等污染源共制定84项重点细化措施,并压实到全市相关部门。同时,还结合污染物的区域传输特征,把相应策略融入到京津冀区域联防联控中。

精准治理,收效明显。三年后,北京市PM2.5年均浓度下降到58微克/立方米,和2013年相比,降幅达到35.6%。这套PM2.5源解析技术也为全国其他地区建立源解析技术体系提供了参照系。

天空地一体,治污布下“天罗地网”

锁定污染物来源后,如何对这些“敌兵”进行精密监测、精准打击?一张“天罗地网”正在展开。

“通过分析遥感监测数据,我们能把污染物什么时候过境,大概覆盖什么范围,从什么角度过来等信息都了解清楚,然后再进行后续处理。”在北京市生态环境监测中心,遥感监测室副主任姜磊站在一组大型处理器前,看着卫星刚刚传输回来的区域污染物组分数据介绍说。他以污染物VOCs为例做了监测演示。几分钟后,旁边的中控屏上就形成一张清晰的彩色热点网格图,颜色深浅不一,北京各个区域大气中的VOCs浓度清晰可见。

“我们把北京各地的自然地理特征、社会经济发展要素(商场、酒店、居民楼等)都输入进去,按3.5公里×3.5公里一个格子平铺开来,就能精准分析那个区域的具体污染情况。”北京市生态环境监测中心工程师王新辉解释。VOCs,即挥发性有机物,它是产生PM2.5和臭氧的重要前体物。近年来,北京大气治污进入到PM2.5和臭氧协同控制的阶段,VOCs治理就成了目前大气治污的重中之重。

为了更好地了解监测过程,记者跟随监测人员,走进了一辆走航监测车。眼前的这辆车,车顶伸出一根钢制采样管,与车内的一台质谱分析仪相连。

遥感显示,海淀区西北部的一处汽修集群VOCs数值较高。走航监测车马上启动,驶入高数值地域,进行更细致地分辨。张博韬坐在走航车里,紧盯着笔记本电脑屏幕上的VOCs浓度彩色柱状图。“这个柱越高,颜色越红,就代表这个地方的污染物浓度越高,柱状图每5秒就会刷新一次。”张博韬解释,“执法人员现在就可以根据锁定的位置直奔目标了。”

如果想对污染物成分进行准确定量,还可以继续借助更为精准的实验室手工分析手段。监测人员拿着一个玻璃球瓶的采样罐,回到北京市生态环境监测中心的分析实验室。高级工程师丁萌萌接到这罐空气样品,将其连接到大气预浓缩/气相色谱-质谱上,一个小时后,VOCs检测结果就显示在电脑屏幕上。“我们目前在北京已经布设了VOCs手工组分监测网,把采样设备放在采样点位,通过远端遥控,可以采集到具有代表性的样品。这种采样方式,既可以采集环境当中的,还可以采集污染源的空气样品,污染源和环境兼顾,既灵活又准确。”丁萌萌介绍。

依托传感器监测技术,北京建立起覆盖全市街乡镇的高密度热点网格监测体系,对PM2.5浓度实时监测,从而为制定政策、压实污染监管主体责任提供依据。“参照热点网格监测结果,我们指导帮扶PM2.5排名靠后的街道乡镇和各区,制定年度大气污染防治行动计划,大概有三四十项,其中就涉及各部门、各领域的减排措施,年底还会对各项任务完成情况进行考核。”北京市生态环境局大气环境处庄子威介绍。

通过卫星遥感、车载走航、手工监测和热点网格这一整套点面结合的监测方式,北京在全国率先建成国际一流的“天空地”立体监测网络,实时监测空气中各种主要污染物的变化情况,为治理和消灭污染物布下“天罗地网”。

管住“重柴”,全球首个监测平台上线

除了日常熟知的移动源、燃煤源、扬尘源等排放源,影响空气质量的还有重型柴油车、非道路移动机械等容易被人们忽略的污染源。对这些污染源,北京也不遗余力地开发和使用高科技手段,进行精确监控,避免“漏网之鱼”。国际首个重型柴油车监测平台的上线就是最好例证。

“踩油门!对,松油门10秒,然后再踩……”

在通州区台湖镇的一家混凝土企业院内,检测人员董立兴正对多辆重型柴油混凝土搅拌车进行尾气检测。随后,他仔细把各项参数录入手机执法软件:“国标检测限值是1.32,它现在是0.08,达标了。”

2020年1月1日起,北京对所有重型柴油新车实施国六B排放标准。北京市生态环境保护综合执法总队执法八支队三级主办李彬介绍:“重型柴油车是氮氧化物的主要排放源,2022年全年,北京共检查重型柴油车268万辆次,检查超标率在2.4%左右。而在2012年,尾气抽测超标率曾高达15%。”

稳步向好的执法数据,离不开技术的加持。2018年,北京市正式投用全球首个重型柴油车排放远程在线监测平台,利用物联网、大数据技术手段,突破了海量高并发数据接收与解译的瓶颈,可实时追踪所有联网车辆的排放状态。

近年来,这个平台为北京有效监管重型柴油车提供了技术支撑。截至目前,平台监测车辆超过14万辆,占全市重型车保有量的一半以上。“每一台车上都安装了远程监控终端,它的车速、在哪儿行驶、后处理装置运行是否正常都可以实时监测,如果存在超标排放,通过平台预警,就可以进行针对性地执法和监管。”北京市生态环境监测中心污染源室主任杨妍妍介绍。

从PM2.5源解析,到“天空地”立体监测网络,再到国际首个重型柴油车监测平台,北京科技治污手段形成了一套完整的科学体系,一微克、一微克地“抠”出了北京的蓝天。由此形成的卫星遥感、环境DNA技术等多种创新监测手段,还被运用到水和土壤的监测保护中。进入“十四五”,北京更加突出精准治污、科学治污、依法治污,深入推进“一微克”行动和区域联防联控联治,进一步推进大数据、区块链、人工智能等新技术在监测领域的深度应用,打造国际领先的生态环境监测“智能感知”创新示范基地,借助高科技力量,为首都率先建设人与自然和谐共生的宜居城市而努力。(杨帆)

亲历者说

北京市生态环境监测中心副主任沈秀娥:

“治污有没有成效,数据说了算”

站在监测中心大厅里,看着一张PM2.5组分监测图,北京市生态环境监测中心副主任沈秀娥心生感慨:“从2013年1月1日开始,我们在车公庄站点做组分监测,每天100多个组分的数据构成了这张图。”

在沈秀娥看来,精密的监测必须落在纸端,形成精确的数据。北京科技治污到底有没有成效,只有数据说了算。“起初那几年,一到重污染天,无论寒暑,无论是不是周末,无论身在何处,大家都会赶回来值班,做大量的监测分析,总有种坐立不安的感觉。”随着北京空气质量的历史性改善,近几年,让沈秀娥坐立不安的感觉越来越少了。不过,面向未来,各项科技监测手段更需细化、科学化、完善化,大家干劲儿分毫未减。

“我们会把每年里重污染这一天的污染物构成饼图放在上面,你看,越往下,饼图越来越少,代表北京的重污染天数越来越少,成效很显著。十年如一日,我们真的很自豪。”沈秀娥说。(杨帆)

现场

加油站里的减排学问

北京现有1100多座加油站、30多座油库和600多辆油罐车,整个油气销售系统每年销售汽油400多万吨。如果不加以治理,每年将会有3万多吨的油气挥发到大气当中。“油气是挥发性有机物,不仅能够直接对人的呼吸系统产生危害,还能在大气中经过一系列反应,生成PM2.5和光化学烟雾等污染物质。”原北京市机动车排放管理中心油气油品科科长刘明宇介绍,在加强车辆管理的同时,北京对于油品质量以及销售环节的管控也在逐步细化,在大家习以为常的加油环节里,做足了“绣花功夫”。

拿起加油站的油枪,就会发现其中的门道。原来,早在2019年,北京市内加油站的油枪就都改造成了双重管线,一层出油,一层吸气。加油时,会同步将挥发出的油气回收到油罐里,再用专门的设备将油气转化成液体油。

采访中,记者发现,不少加油站还会在夏季推出夜间加油优惠让利活动,就是为了减少白天高温环境下汽油的挥发。看似不起眼的细节,背后蕴含的却是“精治、共治”的理念。

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