湯莉莉，刀 谞，秦 瑋，余家燕，張祥志，王晨波，杜嵩山，張 璘，陳 誠，秦艷紅，丁愛軍

1.江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 2100362.南京信息工程大學(xué)江蘇省大氣環(huán)境與裝備技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 2100443.中國環(huán)境監(jiān)測總站，國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點實驗室，北京 1000124.重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，重慶 4011475.南京大學(xué)，江蘇 南京 210046

大氣超級站網(wǎng)建設(shè)及在江蘇區(qū)域的集成應(yīng)用實踐

湯莉莉1,2，刀 谞3，秦 瑋1，余家燕4，張祥志1，王晨波1，杜嵩山1，張 璘1，陳 誠1，秦艷紅1，丁愛軍5

1.江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 2100362.南京信息工程大學(xué)江蘇省大氣環(huán)境與裝備技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 2100443.中國環(huán)境監(jiān)測總站，國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點實驗室，北京 1000124.重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，重慶 4011475.南京大學(xué)，江蘇 南京 210046

當(dāng)前全球大氣環(huán)境問題趨于復(fù)雜化，區(qū)域性灰霾、酸雨和以臭氧、二次有機(jī)氣溶膠生成為主的光化學(xué)污染問題成為大氣環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域關(guān)注的重點、熱點問題。江蘇省大氣污染由過去單一的煤煙型污染逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N污染物、多種作用機(jī)制同時存在且相互影響的復(fù)合型污染，成為影響廣大人民群眾身體健康和生態(tài)文明發(fā)展的重要因素。筆者對歐美和中國關(guān)于大氣超級站網(wǎng)設(shè)計和建設(shè)進(jìn)行了簡要評述和比較分析，提出適合江蘇省環(huán)境監(jiān)測體系現(xiàn)狀的大氣復(fù)合型超級站網(wǎng)建設(shè)、區(qū)域數(shù)據(jù)綜合集成及應(yīng)用發(fā)展等方面的建設(shè)理論。

大氣超級站網(wǎng)；區(qū)域集成應(yīng)用；建設(shè)；江蘇

空氣污染問題涉及大氣中復(fù)雜的物理和化學(xué)過程，其時間尺度和空間尺度跨度均較大，且大氣本身的運動較為復(fù)雜[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，江蘇省大氣污染性質(zhì)發(fā)生了顯著變化，已經(jīng)由過去單一的煤煙型污染逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N污染物同時存在且相互影響的復(fù)合型污染，成為影響廣大人民群眾身體健康和生態(tài)文明發(fā)展的重要因素。在傳統(tǒng)的一次污染得到逐步有效控制的情況下，以光化學(xué)煙霧污染、細(xì)顆粒污染為主要特征的二次污染問題凸顯，傳統(tǒng)的、以單一類型污染為研究對象的監(jiān)測與模擬預(yù)測方法已經(jīng)很難揭示其成因及演變規(guī)律[2-3]。因此，要認(rèn)識大氣污染的時空變化規(guī)律，揭示其發(fā)生、發(fā)展和輸送機(jī)制以支撐大氣污染防治對策和預(yù)警應(yīng)急措施的制定，迫切需要發(fā)展多手段集成的區(qū)域大氣超級站網(wǎng)建設(shè)與集成應(yīng)用分析技術(shù)。

為了更好地了解江蘇省大氣污染產(chǎn)生機(jī)制和變化趨勢，需要對各地的污染物排放、空氣質(zhì)量狀況、污染物環(huán)境效應(yīng)特性、地形地貌及擴(kuò)散條件開展觀測，在江蘇省現(xiàn)有的城市、區(qū)域和質(zhì)控空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的體系下，筆者調(diào)研和總結(jié)了國內(nèi)外大氣綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，提出適合江蘇省環(huán)境監(jiān)測體系現(xiàn)狀的大氣復(fù)合型超級站網(wǎng)建設(shè)及集成應(yīng)用理論，并討論其在大氣污染防治管理中發(fā)揮的作用。

1 國內(nèi)外區(qū)域超級站網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展歷程

1.1國外研究現(xiàn)狀及趨勢

國際上大氣污染綜合觀測技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷如下3個階段：①20世紀(jì)80年代以前，主要發(fā)展地基探測技術(shù)和建設(shè)地基空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)監(jiān)測污染物包括懸浮顆粒物、酸雨、二氧化硫、氮氧化物、臭氧等常規(guī)污染物及其主要前體物。②20世紀(jì)70年代末期至90年代，歐美國家在酸雨、平流層臭氧損耗、光化學(xué)污染和氣候變化等重大環(huán)境問題驅(qū)動下，開展了一系列大型國際科學(xué)試驗計劃，實質(zhì)性地推動了大氣探測技術(shù)向縱深方向發(fā)展。③自2000年以來，國際上大氣污染探測技術(shù)的發(fā)展又有了突破性的進(jìn)展：首先，與二次污染形成密切相關(guān)的短壽命活性成分以及對于揭示二次顆粒形成機(jī)理有重要作用的分粒徑化學(xué)組分的高分辨率測量技術(shù)飛速發(fā)展；其次是小型化探測儀器迅速得到應(yīng)用，使移動走航觀測在向高精度集成方向發(fā)展的同時也向小型機(jī)動化平臺方向邁出一步。這些觀測平臺在一些大型科學(xué)試驗中的集成應(yīng)用也不斷得以加強(qiáng)，成為國際大氣環(huán)境乃至整個大氣科學(xué)領(lǐng)域科學(xué)試驗和業(yè)務(wù)監(jiān)測未來的發(fā)展趨勢。

在全面回顧大氣污染治理以及顆粒物標(biāo)準(zhǔn)制定歷程基礎(chǔ)上，美國環(huán)保署(USEPA)在1997年發(fā)布了經(jīng)修訂的顆粒物大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并增加了PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)[4]。1998年3月為了優(yōu)化這一行動，USEPA提出了顆粒物“超級站項目”。該項目[5]主要目的首先用于研究顆粒物的化學(xué)特性，包括在不同地區(qū)顆粒物的化學(xué)組成、前體物、復(fù)合污染物及其在大氣中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和來源等，這些信息對于促進(jìn)大氣模型的研究建立以及管理者關(guān)于暴露風(fēng)險評價政策的制訂等都有重要的意義。其次，超級站的設(shè)立還能很好地為PM2.5的人體暴露和健康效應(yīng)提供信息，并且能解答諸如“排放源、環(huán)境空氣中顆粒物的濃度、人體暴露以及健康效應(yīng)之間的關(guān)系”等問題。最后，超級站項目還進(jìn)行各種污染物的監(jiān)測手段測試研究，有助于擇優(yōu)選取最合適的方法用于顆粒物化學(xué)性質(zhì)的研究。超級站的建立還為很多科學(xué)組織提供了一個廣泛的交流平臺，使得眾多的研究成果能夠得到比對和綜合分析。美國先后建成的NCore監(jiān)測網(wǎng)[6]和IMPROVE灰霾超級站網(wǎng)就是這個項目應(yīng)用的典型案例[7]，由于建設(shè)目標(biāo)不同，這2個觀測站網(wǎng)的監(jiān)測因子有很大差異。

綜合來看，美國先后發(fā)展了5種主要類型的空氣污染物測量監(jiān)測站或網(wǎng)絡(luò)。國家和地區(qū)空氣監(jiān)測站(SLAMS)[8]、PM2.5化學(xué)形態(tài)網(wǎng)絡(luò)(CSN)[9]、光化學(xué)污染評估監(jiān)測站(PAMS)[10]、國家空氣有毒有害物趨勢監(jiān)測站(NATTS)[11]和國家核心監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(NCore)[12]。其中PAMS網(wǎng)是基于美國一直沒有解決的臭氧污染問題而逐步建立起來的。美國1990 年的清潔空氣法案第182條(c)(1)中要求管理者頒布規(guī)則來加強(qiáng)監(jiān)測臭氧、氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)，來獲得針對臭氧空氣污染方面更全面和有代表性的數(shù)據(jù)?？傊?，國外的經(jīng)驗表明，多手段大氣污染一體化監(jiān)測應(yīng)用與集成是未來開展大氣污染控制相關(guān)基礎(chǔ)研究和業(yè)務(wù)監(jiān)測的趨勢；但也告訴我們，多手段監(jiān)測技術(shù)平臺的“集成”并不是簡單的不同類型儀器的“拼湊”和“整合”，必須以環(huán)境管理問題為驅(qū)動，才能最大限度地發(fā)揮超級站數(shù)據(jù)集成應(yīng)用平臺的作用，真正支撐對于大氣污染防治問題的認(rèn)識和滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求。

因此，借鑒國外先進(jìn)的大氣超級站網(wǎng)的建設(shè)目的和作用，針對不同的環(huán)境管理和科技發(fā)展需求，超級站網(wǎng)絡(luò)需按照多監(jiān)測點來設(shè)計：確定預(yù)計將發(fā)生在該網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的最高濃度；測量高人口密度地區(qū)的典型濃度；確定重要的來源或來源的類別對于空氣質(zhì)量的影響；確定背景濃度水平；在二級標(biāo)準(zhǔn)的支持下確定地區(qū)間的區(qū)域污染物傳輸范圍；根據(jù)能見度、植被破壞或地形的影響，測量空氣污染的影響。例如，利用臭氧和臭氧前體物的環(huán)境濃度來判斷達(dá)標(biāo)或不達(dá)標(biāo)，輔助跟蹤VOCs和NOx排放源變化，更好地表征臭氧問題的性質(zhì)，我們要根據(jù)區(qū)域臭氧污染發(fā)生的特征，建立當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域PAMS觀測網(wǎng)，同時，站點并不是永久建立的，可以根據(jù)環(huán)境管理不斷變化的需求和優(yōu)先事項來做調(diào)整。

1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀及趨勢

國內(nèi)在大氣污染多平臺一體化監(jiān)測方面雖然起步比發(fā)達(dá)國家晚一些，但也已經(jīng)有了較好的基礎(chǔ)，并取得了一些重要的進(jìn)展。早在20世紀(jì)80 年代初，由中國環(huán)境科學(xué)研究院主持的“六五”國家科技攻關(guān)項目“太原地區(qū)大氣環(huán)境綜合觀測研究”即針對太原市煤煙型大氣污染開展了地基-飛機(jī)立體監(jiān)測，查明了太原市及周邊地區(qū)污染物的三維分布和輸送規(guī)律[13]。“七五”期間，國家重點科技攻關(guān)項目在川貴和兩廣地區(qū)圍繞酸雨問題開展了地面-高山觀測，中國科學(xué)院大氣物理研究所在成渝和貴陽地區(qū)開展了云水和降水的飛機(jī)航測[14]。這些工作是中國早期利用多手段一體化監(jiān)測技術(shù)研究大氣污染問題的成功案例，具有開拓性意義。2000 年以后，隨著區(qū)域大氣復(fù)合污染問題的加劇和環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，大氣污染多平臺監(jiān)測技術(shù)得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)院、中國環(huán)境科學(xué)研究院、氣象部門等的大氣科學(xué)研究學(xué)者基于研究目的，在北京及其周邊地區(qū)和珠三角地區(qū)組織了多次有關(guān)城市群區(qū)域大氣復(fù)合污染的大型觀測，包括在 2004、2006、2008年3次組織珠江三角洲區(qū)域空氣質(zhì)量綜合觀測(PRIDE-PRD)以及在2006、2007、2008年3次組織北京空氣質(zhì)量研究觀測活動(CARE Beijing)。這些觀測已經(jīng)為中國建立大氣超級站做了充分的探索和可行性研究。

近年來，針對頻發(fā)的重污染過程以及大型賽事活動保障等，科研院所組織精干力量開展集中的利用地基[15]、車載[16]、船載[17]、機(jī)載[18]、衛(wèi)星[19]、激光雷達(dá)[20]等一種或多種平臺分別在華北、華東、華南等地區(qū)開展強(qiáng)化觀測研究，并取得了一些重要成果。盡管已經(jīng)取得了上述重要進(jìn)展，但與國外相比以及與滿足當(dāng)前所面臨的復(fù)合大氣污染的實際需求相比，中國在區(qū)域大氣污染多平臺一體化監(jiān)測技術(shù)的集成應(yīng)用方面仍然存在較大差距。

2 江蘇省區(qū)域超級站網(wǎng)集成建設(shè)及應(yīng)用

2017年環(huán)境保護(hù)部統(tǒng)一部署，要求長三角地區(qū)開展大氣組分網(wǎng)和光化學(xué)網(wǎng)的建設(shè)運行工作，為大氣顆粒物污染和光化學(xué)污染成因分析和治理措施效果評估等提供技術(shù)支撐。根據(jù)組分網(wǎng)和光化學(xué)網(wǎng)的設(shè)置和監(jiān)測要求，江蘇省基于已有的觀測站網(wǎng)，圍繞區(qū)域大氣化學(xué)組分和光化學(xué)監(jiān)測的工作目標(biāo)，按照邊建設(shè)、邊運行、邊完善的工作方式，開展了江蘇省區(qū)域超級站網(wǎng)的集成應(yīng)用。

2.1大氣復(fù)合型超級站網(wǎng)建設(shè)

2.1.1 江蘇省大氣監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及發(fā)展

2.1.1.1 以手工監(jiān)測為主逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣颖O(jiān)測為主的空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

為評價城市空氣質(zhì)量的狀況和變化趨勢，江蘇省環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)初建于20世紀(jì)80年代，并經(jīng)歷了先后2次的優(yōu)化與完善。第一次為20世紀(jì)90年代以前，有92個大氣監(jiān)測點位，監(jiān)測方法為手工監(jiān)測；第二次為20世紀(jì)90年代后，各設(shè)區(qū)市通過網(wǎng)格優(yōu)化，確定60個監(jiān)測點(含清潔對照點)，形成了設(shè)區(qū)市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，同時將52個縣(市)約240個監(jiān)測點組成江蘇省小城鎮(zhèn)空氣監(jiān)測網(wǎng)。

江蘇省的空氣自動監(jiān)測工作起步較早，1984年開始，南京、蘇州、南通等城市相繼建立了該市的空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)，經(jīng)過30多年的發(fā)展，迄今全省已建成182個空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站，并實現(xiàn)了縣級以上城市空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測的全覆蓋。

2.1.1.2 完成新標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測能力建設(shè)和超級站網(wǎng)初具規(guī)模

在大氣復(fù)合型污染形勢下，現(xiàn)有常規(guī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)已不能反映其變化規(guī)律和趨勢。2012年，隨著新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)和《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》(HJ 633—2012)的頒布，江蘇省實施了“二期站網(wǎng)項目”能力建設(shè)，全省全部具備PM2.5監(jiān)測能力，同時率先發(fā)布PM2.5等監(jiān)測信息。

為研究全省大氣復(fù)合污染及光化反應(yīng)機(jī)理，開展顆粒物組分、形態(tài)及空間立體觀測等因子的深度分析，除了省級層面新建大氣多參數(shù)站和質(zhì)控中心實驗室，配備了包括VOCs在線監(jiān)測儀、氣溶膠化學(xué)組分觀測儀、氣溶膠激光雷達(dá)、顆粒粒徑數(shù)分布儀、濁度計等深度分析監(jiān)測儀器設(shè)備外，還要求13市具備大氣灰霾監(jiān)測能力。目前全省已形成四大塊能力：一是常規(guī)污染物觀測；二是氣溶膠、光化學(xué)觀測；三是邊界層、氣象觀測；四是大氣監(jiān)測質(zhì)量控制能力。

全省形成的初具規(guī)模的大氣超級站網(wǎng)不僅滿足了新標(biāo)準(zhǔn)中“新六項”監(jiān)測能力的要求，而且通過開展不同粒徑顆粒物監(jiān)測，分析PM2.5構(gòu)成及來源，研究光化反應(yīng)機(jī)理，開展大氣污染立體觀測，形成了多樣化、全方位的三維立體大氣區(qū)域復(fù)合污染監(jiān)控預(yù)警能力，實現(xiàn)對區(qū)域大氣復(fù)合污染形成機(jī)制及過程的綜合監(jiān)測。

2.1.2 大氣超級站網(wǎng)的建設(shè)思路與狀況

江蘇省常規(guī)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測主要實現(xiàn)以下目標(biāo)：①確定監(jiān)測網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)空氣污染物可能出現(xiàn)的高濃度值；②確定各環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)空氣污染物的代表濃度，判定其環(huán)境空氣質(zhì)量是否滿足環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求；③確定重要污染源對環(huán)境空氣質(zhì)量的影響；④確定環(huán)境空氣質(zhì)量的背景水平；⑤確定環(huán)境空氣質(zhì)量的變化趨勢；⑥為制定地方大氣污染防治規(guī)劃和對策提供依據(jù)。因此地方常規(guī)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點可分為4類：污染監(jiān)控點、空氣質(zhì)量評價點、空氣質(zhì)量對照點和空氣質(zhì)量背景點。

在大氣復(fù)合型污染形勢嚴(yán)峻的當(dāng)前，當(dāng)現(xiàn)有的常規(guī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)發(fā)布已不能很好地反映江蘇省大氣污染狀況，就需要對大氣開展綜合監(jiān)測，系統(tǒng)了解大氣污染中的一次污染物、二次污染物及其轉(zhuǎn)換機(jī)制、區(qū)域性復(fù)合污染的生消機(jī)制及其影響范圍。鑒于江蘇省各大城市群存在的區(qū)域性大氣復(fù)合型污染問題，是一個集顆粒物污染、煤煙型污染和光化學(xué)污染集中出現(xiàn)互相影響的態(tài)勢，結(jié)合環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)的政策導(dǎo)向，建立一個擁有更加全面的監(jiān)測項目、更加先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)且能達(dá)到更具深度的監(jiān)測目標(biāo)的監(jiān)測站勢在必行，故提出了在江蘇省建設(shè)空氣質(zhì)量超級站網(wǎng)的概念。相對于常規(guī)監(jiān)測站而言，空氣質(zhì)量超級站是針對某個特定地區(qū)和特定問題進(jìn)行全面監(jiān)測的站點，它是對現(xiàn)有的城市和區(qū)域功能監(jiān)測子站的監(jiān)測能力的加強(qiáng)，通過優(yōu)選站點，可以實現(xiàn)對復(fù)合污染物(顆粒物、氣態(tài)污染物、VOCs)和氣象參數(shù)的全面監(jiān)測。江蘇省建設(shè)大氣復(fù)合型超級站網(wǎng)的主旨在于，把握復(fù)合污染的區(qū)域性傳輸要點，不以行政區(qū)域為劃分準(zhǔn)則，在全省范圍內(nèi)進(jìn)行區(qū)域統(tǒng)籌規(guī)劃，推行“一個大氣”的監(jiān)測理念。

江蘇省快速的經(jīng)濟(jì)增長，污染源分布的變化，以及由于氣象、地理條件引起的污染物區(qū)域間傳輸影響，使大氣環(huán)境污染成因和過程變得十分復(fù)雜，為了給環(huán)境管理提供堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，需要建設(shè)不同層次、不同尺度、不同規(guī)模的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)江蘇省現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件，在現(xiàn)有的城市空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上， 依托“十二五”期間國家已經(jīng)建立的大氣背景監(jiān)測網(wǎng)、酸沉降監(jiān)測網(wǎng)、沙塵天氣對大氣環(huán)境影響監(jiān)測網(wǎng)等，需通盤考慮江蘇省不同區(qū)域和重點監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布局，通過這種網(wǎng)絡(luò)形式的建設(shè)，推動復(fù)合型污染的綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建立。

2.2大氣復(fù)合型超級站聯(lián)網(wǎng)集成

2.2.1 數(shù)據(jù)采集和查詢建設(shè)

針對13市陸續(xù)建立的超級站(多參數(shù)站)，采取先實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)集成的工作。數(shù)據(jù)采集建設(shè)包括了數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量控制、質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)處理和上傳等。其中數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量控制主要是科學(xué)設(shè)計數(shù)據(jù)采集，儀器狀態(tài)量，質(zhì)量控制(包括自動審核、人工審核、自動人工導(dǎo)入等)，數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)監(jiān)控等功能組件，系統(tǒng)自動識別儀器狀態(tài)(不局限于在線、離線)，并在中心端實現(xiàn)對13個設(shè)區(qū)市超級站觀測數(shù)據(jù)的采集、處理與存儲管理。而處理、上傳和推送是對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和加工的技術(shù)過程，包括對各種原始數(shù)據(jù)的分析、整理、計算、編輯等的加工和處理過程，按照不同類型和需求，自動上傳采集原始數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)通過數(shù)據(jù)共享下載平臺向指定服務(wù)器通過FTP方式進(jìn)行數(shù)據(jù)推送。

2.2.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)和圖表再分析建設(shè)

監(jiān)測數(shù)據(jù)再分析主要是對已初步分析處理的產(chǎn)品進(jìn)一步融合新的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過各種模型或手段分析產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。例如，氣象與監(jiān)測數(shù)據(jù)融合、監(jiān)測數(shù)據(jù)空間再分析，涵蓋了多因子間關(guān)聯(lián)分析、多站點間關(guān)聯(lián)分析。

圖表分析要求多樣化，例如獲得污染圖、散點圖、時間序列玫瑰圖、雷達(dá)圖、污染風(fēng)向坐標(biāo)定位圖、污染物疊合氣壓場、風(fēng)場空間分布圖、日報管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等，以及針對超級站的分析產(chǎn)品(EKMA曲線、VOCs組分、VOCs組分光化學(xué)活性O(shè)FP、VOCs實時來源解析和SOA的生成、PM2.5實時來源解析等)，還有在GIS地圖上的空間展示。此外，也可利用內(nèi)嵌PMF受體模型，依托實時采集的顆粒物及其組分、VOCs及其組分監(jiān)測數(shù)據(jù)分別進(jìn)行顆粒物與VOCs在線源解析，源解析過程中可人工設(shè)定示蹤因子，并生成運算過程與質(zhì)控圖表產(chǎn)品。

基于上述再分析過程，最終實現(xiàn)超級站各種監(jiān)測因子的報表管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和綜合分析。

2.3超級站網(wǎng)在環(huán)境管理中的應(yīng)用

江蘇省對區(qū)域大氣復(fù)合污染觀測網(wǎng)集成應(yīng)用的研究雖然起步較晚，但在滿足常規(guī)大氣監(jiān)測任務(wù)的基礎(chǔ)上，利用已經(jīng)建成的全省大氣超級站網(wǎng)，充分挖掘其在大氣科學(xué)問題方面的研究潛力，為大型賽事活動空氣質(zhì)量保障和秋冬季重污染天氣預(yù)報預(yù)警及污染控制對策制定提供了技術(shù)支撐。

2.3.1 大型賽事活動空氣質(zhì)量保障應(yīng)用

以南京青奧會空氣質(zhì)量保障為例。2014年8月16—28日，江蘇省環(huán)境監(jiān)測技術(shù)團(tuán)隊聯(lián)合中國科學(xué)院大氣物理研究所、北京大學(xué)、南京大學(xué)等18家單位，組成了一支精干的科研團(tuán)隊，利用具有國際先進(jìn)水平的實時測量儀器，針對細(xì)顆粒(PM2.5)、臭氧、揮發(fā)性有機(jī)物等大氣污染物，開展了動態(tài)與靜態(tài)相結(jié)合、水平與垂直相結(jié)合的立體式觀測，觀測結(jié)果服務(wù)應(yīng)用青奧會空氣質(zhì)量會商，預(yù)測預(yù)報空氣質(zhì)量變化趨勢，跟蹤評估管控措施效果，為青奧會空氣質(zhì)量保障提供了有力的技術(shù)支撐。

針對夏季臭氧污染重等特點，頂住4次不利氣象條件的影響，聯(lián)合觀測和區(qū)域超級站的綜合集成分析為這次保障機(jī)制的科學(xué)凝練提供了重要的參考依據(jù)，保障機(jī)制可以概括為“一核兩圈、四控并舉、跟蹤督查、科學(xué)研判”十六個字?！耙缓藘扇Α笔且阅暇┦袨楹诵模苓叞俟锓秶鷥?nèi)的鎮(zhèn)江、揚州等8市為第二圈層，之外的長三角其他14個城市為第三圈層，協(xié)同治污，聯(lián)防聯(lián)控；“四控并舉”具體包括控煤、控產(chǎn)、控塵和控車；“科學(xué)研判”是建立環(huán)保專家會商和研判機(jī)制，根據(jù)實時空氣質(zhì)量和氣象條件綜合分析，結(jié)合南京市及周邊城市超級站分析結(jié)果，及時預(yù)測預(yù)報未來3 d空氣質(zhì)量變化趨勢，提前指導(dǎo)管控措施調(diào)整和督查力量調(diào)配，為整個保障工作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)服務(wù)。

2.3.2 在區(qū)域重污染天氣預(yù)警預(yù)報中的應(yīng)用

已建成復(fù)合型區(qū)域大氣污染物監(jiān)測監(jiān)控體系，大部分覆蓋了城市污染源排放、區(qū)域性傳輸、背景區(qū)域等各個尺度；在監(jiān)測項目上，建立全系列的監(jiān)測參數(shù)，如一次污染物、污染物產(chǎn)生的前體物質(zhì)、二次轉(zhuǎn)化物質(zhì)，監(jiān)控其產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)化、沉降、洗脫等過程；結(jié)合污染物的光學(xué)、化學(xué)和物理特性開展監(jiān)測，可了解其對環(huán)境效應(yīng)的促進(jìn)和貢獻(xiàn)；部分超級站還配置了先進(jìn)的氣象觀測設(shè)備和空間立體觀測設(shè)備，結(jié)合污染源變化趨勢，將更好地說清復(fù)合型污染的反應(yīng)機(jī)理。

在開展綜合觀測的基礎(chǔ)上，結(jié)合強(qiáng)大的數(shù)據(jù)綜合處理工具，運用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，建成集前端監(jiān)測層、數(shù)據(jù)采集/集成層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)綜合管理、預(yù)測預(yù)警模塊、發(fā)布展示為一體的監(jiān)測監(jiān)控體系，實現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量的全方位監(jiān)控。建設(shè)大氣超級站對區(qū)域大氣污染實行預(yù)警預(yù)報，為全面評估區(qū)域大氣復(fù)合污染、傳輸特征及其危害提供科學(xué)依據(jù)；同時有助于推動大氣環(huán)境決策支持預(yù)警平臺的建立，對區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量狀況和未來發(fā)展趨勢做出比較清晰的闡述和科學(xué)判斷，為大氣環(huán)境管理做出科學(xué)決策。

2.3.3 在區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控中的應(yīng)用

堅持“一個大氣”的管理理念，針對長三角和江蘇省大氣污染區(qū)域特征日益明顯的變化趨勢，區(qū)域經(jīng)濟(jì)的一體化、環(huán)境問題的整體性以及大氣環(huán)流造成區(qū)域內(nèi)城市間污染傳輸?shù)挠绊懡o現(xiàn)行環(huán)境管理模式帶來的巨大挑戰(zhàn)，需要實行大氣污染的聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，不同尺度、不同類型大氣超級站的建設(shè)有利于聯(lián)防聯(lián)控效果的評估和大氣污染控制措施的持續(xù)改進(jìn)。

圍繞國家PM2.5和臭氧協(xié)同控制及重污染應(yīng)急防控的管理需求，江蘇省從2015年開始進(jìn)行全省顆粒物源解析工作，2016年啟動區(qū)域大氣顆粒物組分網(wǎng)建設(shè)，2017年開展光化學(xué)監(jiān)測網(wǎng)的建設(shè)，這些能力建設(shè)工作均拓展了對PM2.5形成機(jī)制和大氣灰霾生消過程等前沿科學(xué)問題的研究應(yīng)用，促進(jìn)了PM2.5來源解析和夏季光化學(xué)臭氧污染方面的深入研究，更提升了對于區(qū)域大氣污染排放的科學(xué)精準(zhǔn)的聯(lián)防聯(lián)控能力。以全方位立體化的觀測數(shù)據(jù)，滿足開展環(huán)境空氣質(zhì)量變化特征和污染來源研究的需要，為環(huán)境空氣污染來源解析提供準(zhǔn)確和可靠的環(huán)境質(zhì)量信息，為政府提出污染控制措施提供技術(shù)依據(jù)，定量評估區(qū)域大氣污染綜合防治措施成效，為環(huán)境管理和綜合決策提供長期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科技支撐。

3 展望

江蘇省區(qū)域大氣超級站網(wǎng)的建設(shè)目的，除了針對不同觀測尺度和研究目的明確監(jiān)測站類型外，還結(jié)合國外關(guān)于監(jiān)測點位設(shè)計經(jīng)驗和江蘇省現(xiàn)狀，提出江蘇省大氣復(fù)合型污染超級站點位設(shè)計的要求，明確各類型超級站監(jiān)測點位的監(jiān)測目標(biāo)和覆蓋尺度。

但同時也應(yīng)看到在具體監(jiān)測點位選址方面(包括選址原則及流程)，從空間代表性、地形與區(qū)域位置要求等方面還有待于進(jìn)一步優(yōu)化和深入研究。目前的超級站網(wǎng)是在原有的13市和省本級已建站點基礎(chǔ)上集成而成的，面對江蘇日益復(fù)雜的環(huán)境形勢，一方面需在污染物區(qū)域傳輸通道、區(qū)域光化學(xué)污染形成等點位按氣態(tài)污染物、氣溶膠濃度和光學(xué)特性、物理和化學(xué)特性、氣象及立體觀測方面提出進(jìn)一步的優(yōu)化方案；另一方面，為解決江蘇省大氣重污染治理中的糾紛問題，需要打破地區(qū)分割、行業(yè)界限，要實現(xiàn)各區(qū)域各部門之間大氣化學(xué)組分監(jiān)測信息共享，聯(lián)防聯(lián)控共同治理環(huán)境空氣質(zhì)量和制定相關(guān)環(huán)境決策，為治理大氣污染防治提供有力的技術(shù)支撐。

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ConstructionofAtmosphericSupersiteNetworkforAirCompoundPollutantsandRegionalIntegrationApplicationinJiangsu

TANG Lili1,2,DAO Xu3,QIN Wei1,YU Jiayan4,ZHANG Xiangzhi1,WANG Chenbo1,DU Songshan1,ZHANG Lin1,CHEN Cheng1,QIN Yanhong1,DING Aijun5

1.Jiangsu Environmental Monitoring Centre，Nanjing 210036，China2.Jiangsu Collaborative Innovation Centre of Atmospheric Environment and Equipment Technology(CICAEET)，Nanjing University of Information Science &Technology，Nanjing 210044，China3.State Environmental Protection Key Laboratory of Quality Control in Environmental Monitoring, China National Environmental Monitoring Centre,Bejing 100012,China4.Ecological Environmental Monitoring Centre of Chongqing,Chongqing 401147，China5.Nanjing University，Nanjing 210046，China

The global atmospheric environment becomes more complicated. Regional dust-haze, acid rain and photo-chemical smog of ozone & secondary organic particles prove to be hotpots in environmental protection issues. Air pollution in Jiangsu province transformed gradually from the past single coal-smoke pollution into compound pollution with a variety of mechanisms exist and mutual influence of compound pollution at the same time, which affects the people’s health and ecological civilization development. There was a review and commentary about air quality monitoring network designing specifications of the US, Europe and China in this paper, with a contrast was made. This paper analyzed monitoring method concerning different pollutants, set up supersite theory for Jiangsu under current atmospheric quality monitoring network in city and region level.

atmospheric supersite network;regional integration application;construction;Jiangsu

X84

A

1002-6002(2017)05- 0015- 07

10.19316/j.issn.1002-6002.2017.05.03

2017-06-04;

2017-08-04

國家自然科學(xué)基金重大研究計劃(D0512，91544231)；國家重點研發(fā)計劃(2016YFC0200505)；江蘇省環(huán)保科研課題(2015017)

湯莉莉(1973-)，女，江蘇連云港人，博士，研究員。