北京監(jiān)測溫室氣體
2009年底的哥本哈根會議前，中國向世界明確了減排目標，中國到2020年單位GDP二氧化碳排放強度減少40％到45％，并且也在為之緊鑼密鼓地付諸努力。
密云縣高嶺鎮(zhèn)上甸子村是一個遠離城市的小村莊，村子附近小山上矗立著一座風塔，塔里有一個空氣采集管，在氣泵的巨大作用下，不停地將空氣收集到氣象測譜儀器中。很少有人知道，這里是我國最早設(shè)立的大氣污染監(jiān)測站，同時也是北京唯一可以監(jiān)測溫室氣體的觀測站。這里出來的數(shù)據(jù)，直接成為我國溫室氣體減排工作是否有成效的重要指標，向世界證明我國正在努力實現(xiàn)減排承諾。
中國氣象科學研究院研究員周凌晞就是上甸子大氣本底站的專家，她告訴《北京科技報》，除了每天的實時監(jiān)測，每周還需要用特制的玻璃瓶采集溫室氣體的樣本，帶到自己的實驗室中，進行更多的研究。
記者了解到，2010年中國環(huán)境保護部發(fā)布了《2010年環(huán)境監(jiān)測工作要點》，確定將建立監(jiān)測點，監(jiān)測溫室氣體指數(shù)，包括二氧化碳、甲烷以及臭氧。北京將成為2010年全國溫室氣體監(jiān)測的試點城市之一。像上甸子村這樣的觀測站在未來的幾年里將會增加很多。
所謂溫室氣體指的是大氣中能吸收地面反射的太陽輻射，并重新發(fā)射輻射的一些氣體。如大氣中的二氧化碳、甲烷等氣體。
“溫室氣體的作用是使地球表面變得更暖，類似于溫室截留太陽輻射，并加熱溫室內(nèi)空氣的作用。”北京大學環(huán)境科學與工程學院邵敏教授告訴《北京科技報》。這種溫室氣體使地球變得更溫暖的影響稱為“溫室效應(yīng)”。
國內(nèi)外科學界已經(jīng)達成普遍共識，溫室效應(yīng)越來越強，會使全球氣溫普遍上升；導(dǎo)致南北極地和高原冰川消融，海水膨脹和海平面上升；地球?qū)⒚媾R中緯度地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)帶向極區(qū)遷移；生物多樣性降低；突發(fā)性氣候災(zāi)難頻度增加等，直接影響人類的生存與發(fā)展。
目前我國溫室氣體二氧化碳排放量位居世界第二，甲烷、氧化亞氮等溫室氣體排放量也居世界前列。
“人們談?wù)摐厥覛怏w有一個誤會，認為溫室氣體不是什么好東西，導(dǎo)致了氣候變暖、災(zāi)害增加等等。其實，溫室氣體的存在是人類生存的必要條件，而現(xiàn)在所討論的溫度升高、環(huán)境變化等等這些問題，主要與溫室氣體的增加有關(guān)，因此從科學上我們所關(guān)注的核心是溫室氣體增加的量。”中國科學院大氣物理所王庚辰研究員告訴《北京科技報》，而目前最需要做的事情就是監(jiān)測每年大氣中溫室氣體含量的增減。
溫室氣體的監(jiān)測和空氣質(zhì)量監(jiān)測有什么不同嗎？
“和我們熟知的空氣質(zhì)量監(jiān)測相比，溫室氣體的監(jiān)測也需要一套相應(yīng)的規(guī)范標準。”王庚辰告訴記者。城市中的汽車尾氣、工廠燃燒礦物燃料是溫室氣體的主要來源。所以，對溫室氣體的監(jiān)測主要包括排放源和背景濃度的監(jiān)測。
因為溫室氣體排放是和人類活動密切相關(guān)的，因此對排放源的監(jiān)測一般選擇在人口密集地區(qū)、工業(yè)發(fā)達地區(qū)以及城市。
“對城市溫室氣體的監(jiān)測也是一種對目標排放源的監(jiān)測，也就是在污染源，比如一些工廠附近設(shè)立監(jiān)測點。”王庚辰告訴記者。以前這些數(shù)據(jù)都是根據(jù)汽車數(shù)量、礦物燃料的消耗估算出來的，而且多數(shù)也是以科學研究為目的，并未納入政府部門的監(jiān)測工作內(nèi)容。
“監(jiān)測溫室氣體其實不需要重新設(shè)立觀測點，在現(xiàn)有空氣質(zhì)量監(jiān)測的監(jiān)測點上完全可以套用對溫室氣體濃度的監(jiān)測。”王庚辰說。
據(jù)悉，北京在石景山、車公莊、亞運村、東四以及一些郊區(qū)共有20多個空氣質(zhì)量監(jiān)測點，在昌平有一個清潔對照的監(jiān)測點。我們可以考慮將溫室氣體監(jiān)測的設(shè)備直接引進到這些現(xiàn)有的空氣質(zhì)量監(jiān)測點中，因為這些監(jiān)測點的選擇都是經(jīng)過科學計算、評估確定的。
而背景濃度的監(jiān)測是對大氣中每一種溫室氣體濃度變化的監(jiān)測。這一部分的監(jiān)測通常選擇在受污染小的地方，比如山區(qū)、海上等等人類活動少的地點，這樣能夠反映出一個區(qū)域的背景濃度，與城市的溫室氣體形成對比，如此才能發(fā)現(xiàn)溫室氣體濃度的變化。
記者了解到，上個世紀80年代末、90年代初，在一些偏遠地區(qū)，有關(guān)部門已經(jīng)建立了一些觀測站，對溫室氣體排放進行監(jiān)測。建于青海瓦里關(guān)的觀測站就是按照世界氣象組織規(guī)范設(shè)立的全球陸地背景觀測站，此外，北京上甸子、黑龍江龍鳳山、湖北、浙江臨安也有4個觀測站。
上甸子大氣本底站監(jiān)測的溫室氣體內(nèi)容包括二氧化碳、甲烷以及鹵代溫室氣體。鹵代溫室氣體主要來源于冰箱、空調(diào)的生產(chǎn)和使用過程。
周凌晞?wù)f，目前采用的主要是氣象測譜法，此外還有世界溫室氣體監(jiān)測最先進的方法——光腔衰蕩法，通過氣體對紅外線吸收的不同，收集分析溫室氣體的濃度數(shù)據(jù)。我們還可以通過結(jié)合其他的手段，監(jiān)測到大氣中溫室氣體的污染源、污染方向，以及北京上游城市對北京的影響，北京對其下游城市的影響。對于溫室氣體背景濃度的監(jiān)測，邵敏建議選擇的監(jiān)測點最好具有區(qū)域尺度的代表性，監(jiān)測點應(yīng)在空曠、不受局地氣象條件影響的地方，并且附近沒有對監(jiān)測點有顯著影響的排放源，而且電力等后勤供應(yīng)條件良好。
“我國原來對于溫室氣體排放量的監(jiān)測比較少。自從氣候效應(yīng)、氣候外交逐漸受到重視，城市作為溫室氣體的排放源，同時城市溫室氣體的排放也影響著局部小氣候，影響生態(tài)環(huán)境，也成為研究溫室氣體的關(guān)注重點。因此城市近期也納入了環(huán)保部工作考慮范圍。” 王庚辰坦言。
據(jù)悉，北京市試點監(jiān)測的溫室氣體包括二氧化碳和甲烷等。但邵敏教授認為，對于我國來講，大氣臭氧和顆粒物是重要的污染物，也是對氣候變化有重要影響的組分，應(yīng)該對其中的黑炭和有機碳進行測量。
目前，空氣質(zhì)量播報已經(jīng)是大眾習以為常的，開展溫室氣體監(jiān)測后，是否也需要每日向大眾公開監(jiān)測數(shù)據(jù)？王庚辰認為必要性不大，“空氣質(zhì)量的播報，包括一些可吸入顆粒物、污染氣體等等，這些都是與人們的健康息息相關(guān)的，需要大眾了解每日甚至每時刻他所在區(qū)域的空氣質(zhì)量。而對溫室氣體的監(jiān)測，科學家希望了解的是它的長期變化，沒有必要每日都向公眾告知溫室氣體的變化。”
北京市環(huán)保局的工作人員告訴《北京科技報》，目前有關(guān)溫室氣體監(jiān)測點的設(shè)立、設(shè)備的引進都在計劃中，具體的實施將在今后逐步完成。
據(jù)悉，美國和歐盟等都開展了大量的溫室氣體的監(jiān)測工作。特別是美國，其監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球，在夏威夷莫納羅瓦（Mauna Loa）島上自上世紀50年代以來的長期的持續(xù)的溫室氣體測量成為國際上的典范。
2009年底，芬蘭還開始實施網(wǎng)上監(jiān)測溫室氣體排放，芬蘭國家技術(shù)創(chuàng)新中心發(fā)布公報說，這種網(wǎng)上監(jiān)測技術(shù)采用具有世界先進水平的監(jiān)測系統(tǒng)計算模式，涵蓋日常生活中源自電、取暖和道路交通所排放的溫室氣體。
“溫室氣體監(jiān)測的重要意義就是測量大氣中這些組分的濃度變化，評估它們的輻射效應(yīng)，判斷氣候變化的趨勢。另外，就是對全球的減排努力進行在觀測基礎(chǔ)上的評估和檢驗。” 邵敏教授最后表示。
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