形成觀測研究數據超10億條，這個“大氣超級站”有何不一般？

大氣顆粒物和臭氧污染來源解析、重污染過程成因分析、揚塵天氣顆粒物污染成因分析等，是大氣環境綜合觀測研究站的基礎功能。與城市常規環境空氣質量監測站不同，大氣環境綜合觀測研究站的配置以自動化設備為主，觀測參數多樣，探測空間更加立體化，可實現多參數、多維度、多污染物的綜合觀測。因此，大氣環境綜合觀測研究站也被稱為大氣超級站。

近年來，基于生態環境部京津冀及周邊大氣環境綜合觀測研究站開展建設，逐步形成了“1+6+3”模式觀測網（即“1”：中國環境科學研究院主站；“6”：廊坊、天津武清、天津、保定、石家莊、邢臺；“3”：太原、濟南、鄭州），所得的大量環境觀測數據和研究成果，為不少城市大氣環境污染特征評估及成因溯源提供重要了技術支撐。大氣超級站如何運行？“1+6+3”模式觀測網是怎么建成的？記者近日采訪了中國環境科學研究院大氣研究所副所長、大氣超級站負責人高健。

觀測研究8個領域 積累大量原始數據

2007年啟動建站，2011年實現自動化運行，十幾年來，大氣超級站重點針對顆粒物、臭氧、氣象等多個觀測領域的顆粒物化學成分、物理特征等十余項指標開展長期連續觀測，形成各類觀測研究數據超10億條……

在中國環境科學研究院大氣所科研樓三層樓頂，記者見到了大氣超級站的“真容”。站房面積約200平方米，7個觀測室呈縱向一字排列，包括顆粒物質量濃度及氣體污染物觀測室、在線顆粒物化學成分監測室、顆粒物光學觀測室等。

此外，近年來中國環境科學研究院的研究團隊還為大氣超級站配備了恒溫恒濕天平稱量室、智能電鏡分析室、黑炭光學實驗室、傳感器研發實驗室等，很大程度上提升了超級站的研究能力。

高健告訴記者，團隊的觀測、研究內容分為8個領域，并細分為10個觀測細分方向。例如重污染過程成因、顆粒物來源精細化解析、臭氧生成機制與來源等。

記者走進大氣成分分析實驗室，看到不少儀器正在工作著。這里配有高效液相離子色譜分析儀、總有機碳分析儀、EC/OC分析儀、電感耦合等設施，為了保證大氣環境綜合觀測及樣品分析的順利進行和質量保證，還建成了來恒溫恒濕天平稱量室，可進行穩定的溫度和濕度控制，并消除震動、湍流等影響。

“京津冀大氣顆粒物動態源解析關鍵影響因子評估與綜合驗證、華北地區大氣氮氧化物非均相化學及其對大氣氧化性和區域空氣污染的影響、京津冀及周邊地區重污染過程顆粒物動態源解析……”

大氣超級站的主站于2021年正式通過生態環境部驗收，建設期間，高健團隊承擔和參與了多項國家及部委重大科研項目。高健說，“這些包括了生態環境部公益行業專項、國家基金委重點項目、科技部重點研究專項等，研究成果為精細化開展重污染過程中顆粒物污染溯源提供了重要支撐。”

同時，自大氣超級站主站建設以來，充分發揮了科研成果和站點設施資源優勢，加強推廣專利應用，開展科普知識宣傳，進行實習生培訓，取得顯著經濟、環境和社會效益，主站自我發展能力顯著提高。

“1+6+3”為重點地區大氣污染防治提供高質量支撐

從中國環境科學研究院大氣所科研樓三層樓頂，向西南方向眺望，位于中原地區的河南省鄭州市有一座大氣超級站子站，它也是生態環境部京津冀及周邊大氣環境綜合觀測研究站“1+6+3”模式觀測網的最遠端。

“1+6+3”模式是高健團隊在2014年通過與京津冀及周邊典型城市合作建立的觀測網，包括北京、天津及河北的多個核心城市，及山東、河南、河北三省省會。除大氣超級站的主站外，天津、濟南、石家莊、鄭州、太原、廊坊、保定等子站也具有可觀的觀測硬件設施。其中，以上各站點均已建設完成或著手開展當地的大氣超級站建設。

談及它們之間的聯系，高健表示：“主站由中國環科院投入建設，子站由各省市進行建設，主站與子站是協同合作關系。”

正是依托這樣“科研+業務”的合作關系，“1+6+3”模式觀測網的定位基本成型，既針對大氣污染防治重點地區（京津冀及周邊），立足典型超大城市，建立區域大氣環境科學綜合觀測研究平臺。本著“立足首都，輻射京津冀”的區域定位，形成點—線—面多尺度綜合觀測網，服務于國家大氣科學研究、重點地區大氣污染控制、國家生態環境部技術支撐。

“同時，我們將管理支撐目標分為短期和長期兩個方向，短期目標是針對京津冀及周邊區域大氣重污染過程開展應急溯源，長期目標是對國家重點大氣污染成因及防治政策落實效果進行評估，十三五、十四五觀測的重點是PM2.5，十五五將聚焦PM2.5和臭氧復合污染。”高健說。

此外，作為中國環境科學研究院科普教育基地建設試點站點，主站開展了科普基礎設施（樓梯玻璃幕墻）改造、科普展品（主題展板及宣傳手冊）制作等，共接待參觀人員（社區居民、中小學生、國外留學生）達500人次。

為了更好地為重點地區PM2.5和臭氧協同控制提供更加高質量的支撐，今年，中國環境科學研究院將對大氣超級站主站進行升級改造，包括實驗樓改造、主站擴建、配套升級等，也將與山東、河南、河北等省級環境監測站開展更大范圍的聯網合作觀測。

“下一步，我們將聚焦于業務需求和學術前沿的實驗方向設計，繼續開展長期、穩定、持續、開放的大氣綜合觀測，為開展區域或城市大氣科學研究做好原始數據積累。”高健表示。

國內大氣超級站遍地開花，高質量發展是必行之路

大氣超級站自動化程度高、觀測參數多，具有較高的研究屬性，在數據質量控制及海量數據的分析挖掘工作上面臨很大挑戰。其作為大氣環境觀測研究的重要組成部分，近20年來隨著我國大氣污染防治需求和治理力度的加大，各地大氣超級站建設得到快速發展。

2016年初，在生態環境部監測司委托下，高健團隊利用調查問卷方式調研了國內的60余個大氣超級站，發現這些大氣超級站一多半集中建設在我國華北和華東地區。

隨著2016-2017年生態環境部顆粒物組分網的建立，近年來國內省級大氣環境綜合觀測站（等同于大氣超級站）或組分站（簡化版本的大氣超級站）也得到大發展，例如山東省數量超過15個，河南省數量超過10個。河南、安徽、廣東等省均已建設完成一批包括省級超級站在內的綜合觀測網（或組分網），多數站點具備超級站規模和能力。

在調研中發現，目前我國各地大氣超級站建設和運維費用一般來自于省市財政經費，其主要功能是用于開展城市或省內大氣污染溯源及成因分析。近年來大氣超級站建設發展加快，在一些省內也逐漸形成了超級站網，在聯網觀測分析上逐漸具備優勢。

高健表示，建議大氣超級站在建設和應用過程中，進一步完善數據質控和質量管理制度，相關部門應加強對監測和數據分析人員的培養，規范數據分析流程和方法，逐步建成完善的業務化監測和管理體系。同時加大與高校、研究院所等科研單位合作力度，共同深入挖掘數據價值，讓超級站在我國大氣污染防治乃至降碳減污領域發揮更大的作用。