2018年3月12日:
　　在德里的一個(gè)問(wèn)答環(huán)節(jié)(2017年12月)，我被問(wèn)到這樣一個(gè)問(wèn)題:“自排燈節(jié)以來(lái)，德里政府安裝了20個(gè)連續(xù)監(jiān)測(cè)站。盡管監(jiān)測(cè)工作有所增加(從6個(gè)增加到20個(gè))，為什么污染水平仍然如此之高?”
　　一個(gè)簡(jiǎn)單的答案是，監(jiān)測(cè)是一種評(píng)估空氣污染水平的診斷工具，監(jiān)測(cè)本身并不能減少任何空氣污染。
　　它所做的，是為理解空氣污染問(wèn)題(空間和時(shí)間)提供了一個(gè)起點(diǎn)，并為解決污染控制方案提供了一個(gè)方向。
　　這引起了我的思考。
　　在我的整個(gè)職業(yè)生涯中，我一直從事與空氣污染相關(guān)的研究，在與空氣污染相關(guān)的問(wèn)題交流時(shí)，我不得不不斷提醒自己存在認(rèn)知偏差。這意味著我(在不知不覺(jué)中)假設(shè)其他人也像我一樣理解與空氣污染(和監(jiān)測(cè))有關(guān)的概念。當(dāng)與其他“專(zhuān)家”交談時(shí)，這種偏見(jiàn)往往會(huì)得到加強(qiáng)，而打破這種偏見(jiàn)的唯一方法就是盡可能清晰地溝通。
　　我想談?wù)効諝馕廴局械膸讉€(gè)主題，例如來(lái)源分配、擴(kuò)散模型、排放清單等。在這篇博客中，我將嘗試解釋“空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)”的概念，它是什么意思，它是如何做的，我們從中得到什么，以及如何使用數(shù)據(jù)，并附有一些插圖。本博客中所有的例子和插圖都來(lái)自印度，但這些都是世界各地普遍的做法。
　　什么是空氣污染監(jiān)測(cè)?
　　監(jiān)測(cè)是測(cè)量一個(gè)地區(qū)的環(huán)境空氣污染水平。
　　這些數(shù)據(jù)將表明我們呼吸的空氣質(zhì)量狀況。
　　從長(zhǎng)期來(lái)看，這些數(shù)據(jù)使我們能夠梳理出有助于支持空氣污染控制政策的模式。這些模式包括污染的空間差異(城市中哪些區(qū)域污染更嚴(yán)重或更好)和時(shí)間差異(白天和/或季節(jié)中的污染水平是否存在模式)。
　　因此，雖然空氣污染監(jiān)測(cè)本身并不能減少空氣污染，但它為我們提供了污染程度、污染地點(diǎn)和污染時(shí)間的線索。
　　利用這些數(shù)據(jù)趨勢(shì)，我們可以得出結(jié)論，我們改善空氣質(zhì)量的努力是否成功，以及成功了多少。如果不是，我們是否需要嘗試其他選擇，或者在目前的努力中更加積極?
　　+為什么我們認(rèn)為監(jiān)測(cè)污染會(huì)帶來(lái)更好的空氣質(zhì)量?
　　空氣污染監(jiān)測(cè)為空氣污染政策提供信息，由于這種聯(lián)系，監(jiān)測(cè)活動(dòng)經(jīng)常被決策者引用為污染控制戰(zhàn)略的一個(gè)組成部分(如果不是關(guān)鍵措施)，引引性地，媒體也引用。
　　例如，《印度斯坦時(shí)報(bào)》2016年的一篇文章引用了“移動(dòng)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)單元將能夠從源頭實(shí)時(shí)采樣、分析和控制空氣污染?！?br>　　對(duì)于不懂技術(shù)的讀者來(lái)說(shuō)，這一聲明意味著，流動(dòng)空氣污染監(jiān)測(cè)裝置在城市巡查的同時(shí)，也在控制空氣污染。
　　如何監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣污染?
　　監(jiān)測(cè)是用于評(píng)估空氣污染水平的方法的通用術(shù)語(yǔ)。對(duì)于空氣污染測(cè)量，環(huán)境是10米以下的所有空氣(大致);在這一點(diǎn)上，垂直混合是均勻的，并代表了附近的所有來(lái)源(包括來(lái)自遠(yuǎn)距離的污染-鄰近的村莊，城市，州，甚至國(guó)家)。
　　有幾種類(lèi)型的監(jiān)測(cè)(環(huán)境靜態(tài)、環(huán)境移動(dòng)和堆棧排放)，收集這些信息的不同方法(參考等級(jí)系統(tǒng)和低成本傳感器)，以及這些信息的多種用途(趨勢(shì)、暴露評(píng)估和源分配)。
　　+什么是人工空氣污染監(jiān)測(cè)?
　　這是一個(gè)收集物理樣本的過(guò)程，然后在實(shí)驗(yàn)室稱重，分析，記錄，然后郵寄給消費(fèi)。
　　+什么是持續(xù)空氣污染監(jiān)測(cè)?
　　在這個(gè)過(guò)程中，除了定期維護(hù)監(jiān)測(cè)設(shè)備外，所有步驟(采樣、稱重、分析、記錄和發(fā)布數(shù)據(jù))都是自動(dòng)化的。
　　+進(jìn)行環(huán)境測(cè)量的高度是多少?
　　根據(jù)印度中央污染控制委員會(huì)(CPCB, New Delhi, India)提出的環(huán)境監(jiān)測(cè)協(xié)議，一個(gè)監(jiān)測(cè)站將位于距離地面3-10米的地方，而不是“歸零地”。這代表了該點(diǎn)上的所有來(lái)源貢獻(xiàn)，而不受可能影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的來(lái)源(在零點(diǎn)處，例如車(chē)輛尾氣)的影響——在本例中，是對(duì)車(chē)輛尾氣直接排放造成的污染水平的高估。
　　+如何選擇測(cè)量地點(diǎn)?
　　測(cè)量地點(diǎn)的位置非常關(guān)鍵，并可能導(dǎo)致最終結(jié)果的偏差——靠近工業(yè)區(qū)的地點(diǎn)，或位于居民區(qū)中間的地點(diǎn)，或被周?chē)鷺?shù)木遮擋的地點(diǎn)，或靠近交通路口的地點(diǎn)，或位于公園中間的地點(diǎn)。
　　一般的理解是，一個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站可以代表半徑2公里的區(qū)域，換算成15平方公里。Km(舍入)。如果城市面積是1000平方英尺。公里，那么你需要67個(gè)車(chē)站分布在城市各處。此外，我們還必須考慮人口密度、工業(yè)活動(dòng)范圍和當(dāng)?shù)赝恋赜猛?，這些因素將進(jìn)一步?jīng)Q定所需車(chē)站的數(shù)目。這是一個(gè)理想的要求，有足夠的資金。為了盡量減少這些偏差，安裝監(jiān)測(cè)站的適當(dāng)協(xié)議是在不同的地點(diǎn)設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)站，代表城市中的所有區(qū)域和活動(dòng)。
　　如果以長(zhǎng)期規(guī)劃為目標(biāo)，那么環(huán)境監(jiān)測(cè)站必須持續(xù)運(yùn)行(進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)、機(jī)器校準(zhǔn)和質(zhì)量控制檢查)，這樣得到的數(shù)據(jù)才能提供城市空氣區(qū)污染空間趨勢(shì)的代表性圖片，以及空氣污染水平的日(日內(nèi))和季(年內(nèi))趨勢(shì)。
　　印度需要多少個(gè)連續(xù)監(jiān)測(cè)站?
　　根據(jù)印度中央污染控制委員會(huì)(CPCB, India)創(chuàng)建的拇指規(guī)則，考慮了該地區(qū)的總?cè)丝诤突顒?dòng)組合，我們估計(jì)印度需要4000個(gè)監(jiān)測(cè)站——城市地區(qū)2800個(gè)，農(nóng)村地區(qū)1200個(gè)。按州和地區(qū)分列的環(huán)境監(jiān)控器所需數(shù)量和運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控器數(shù)量的詳細(xì)信息可在這里找到。
　　例如，人口超過(guò)2億的北方邦需要558個(gè)車(chē)站，人口超過(guò)2000萬(wàn)的德里需要77個(gè)。
　　+什么是流動(dòng)空氣污染監(jiān)測(cè)?
　　當(dāng)使用這個(gè)術(shù)語(yǔ)時(shí)，特別是在污染控制委員會(huì)(pcb)中，這是指配備了與監(jiān)管級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)站相同儀器的貨車(chē)，在需要時(shí)，將其取出，停在被審計(jì)的地點(diǎn)，并運(yùn)行一天或一周或更長(zhǎng)時(shí)間，收集所有標(biāo)準(zhǔn)污染物的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。氣象站在不同地點(diǎn)之間的靈活性使其具有移動(dòng)性，但從該裝置上進(jìn)行的測(cè)量被認(rèn)為是環(huán)境測(cè)量，因?yàn)樵撗b置保持在預(yù)先選定的地點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)量。
　　+什么是道路空氣污染監(jiān)測(cè)?
　　在文獻(xiàn)中，像“路上”和“移動(dòng)”這樣的詞經(jīng)常互換使用，指的是測(cè)量是在儀器運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行的。在這種情況下，所有的儀器都被綁在車(chē)內(nèi)(或車(chē)上)，用來(lái)測(cè)量道路上的空氣污染水平。
　　如果以多種模式(汽車(chē)、公共汽車(chē)、自行車(chē)、摩托車(chē)和步行)長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)這個(gè)練習(xí)，我們就可以建立道路污染的熱圖。值得注意的是，從這項(xiàng)工作中收集到的測(cè)量數(shù)據(jù)偏向于道路上的污染源和城市中的一個(gè)土地用途(道路)，從設(shè)計(jì)上講，它們不能與環(huán)境監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)或環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。然而，這個(gè)練習(xí)是互補(bǔ)的，它可以幫助更好地了解旅行者暴露在多少污染中。
　　上圖顯示了在德里以各種模式旅行時(shí)暴露率的總結(jié)(這項(xiàng)研究是由印度新德里印度理工學(xué)院TRIPP中心的工作人員和學(xué)生進(jìn)行的)。簡(jiǎn)而言之，我們可以為城市旅行者建立一個(gè)健康暴露函數(shù)——如果城市的日平均環(huán)境污染為100 μg/m3，道路上的旅行者(平均每天)暴露在20-30%的污染中。這種比較只有在環(huán)境平均值和道路平均值之間才有意義。
　　另一個(gè)例子，下面是一段2分鐘的道路暴露研究視頻，展示了一名乘坐機(jī)動(dòng)人力車(chē)的乘客在德里暴露在PM2.5污染的高點(diǎn)(和低點(diǎn))(點(diǎn)擊這里了解該研究的更多細(xì)節(jié))。您將注意到，儀器記錄的最高值為3000 μg/m3，但這些是旅行者暴露在1-2秒內(nèi)的瞬時(shí)值，無(wú)法與環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值相比。這項(xiàng)研究估計(jì)，與德里的平均PM2.5水平相比，駕駛機(jī)動(dòng)三輪車(chē)的旅行者平均暴露在道路上的污染多50%。
　　+如何利用衛(wèi)星觀測(cè)來(lái)推斷空氣質(zhì)量?
　　從衛(wèi)星檢索的原始數(shù)據(jù)是柱狀的-代表從衛(wèi)星鏡頭到地面的一切。將該值轉(zhuǎn)換為地面濃度是一個(gè)多步驟的過(guò)程，包括使用基于多個(gè)假設(shè)的建模練習(xí)來(lái)估計(jì)污染水平。這些假設(shè)包括從環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)站進(jìn)行的地面測(cè)量，以及全球化學(xué)物質(zhì)傳輸模型到污染垂直分布下的結(jié)果。這些模型還依賴于估計(jì)的排放清單來(lái)驅(qū)動(dòng)化學(xué)運(yùn)輸模型。因此，為了從衛(wèi)星監(jiān)測(cè)中準(zhǔn)確估計(jì)，來(lái)自地面監(jiān)測(cè)站和排放清單的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。
　　例如，NASA MODIS衛(wèi)星是氣溶膠光學(xué)深度評(píng)估最常用的數(shù)據(jù)來(lái)源，用于估計(jì)全球PM2.5濃度。這顆衛(wèi)星的軌道為705公里，在極軌上繞地球一周需要99分鐘。一個(gè)更新的模型是歐空局哨兵系列，軌道距離為693公里。簡(jiǎn)而言之，我們有幾秒鐘內(nèi)在印度上空拍攝的氣溶膠光學(xué)深度快照(當(dāng)圖像無(wú)云時(shí))，以確定當(dāng)天的污染水平。這些快照講述了一個(gè)迷人的故事，但不足以理解印度地面污染水平的真實(shí)晝夜和季節(jié)循環(huán)。
　　分析衛(wèi)星數(shù)據(jù)，將其與建模數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)，并將其回歸到地面濃度，這是一項(xiàng)漫長(zhǎng)的工作，只有少數(shù)團(tuán)隊(duì)有技術(shù)能力使用這種方法。考慮到在印度增加環(huán)境監(jiān)測(cè)站的努力，以及專(zhuān)注于印度上空空氣污染物的新衛(wèi)星(在地球靜止軌道上)，這種方法將會(huì)變得更好。但今天，如果有資金來(lái)了解印度城市和農(nóng)村地區(qū)的空氣污染情況，那么這些努力應(yīng)該落實(shí)到實(shí)地，以加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)池
　　+什么是排放監(jiān)測(cè)?
　　環(huán)境污染是我們呼吸的東西，不應(yīng)將其與污染源的排放相混淆。當(dāng)我們將探針插入排氣管或煙囪并開(kāi)始測(cè)量時(shí)，監(jiān)視器會(huì)顯示排放速率為xx克/立方米——這是排氣管或煙囪排放的瞬時(shí)值。只有當(dāng)這個(gè)量分散并與其他來(lái)源混合后，我們才有一個(gè)環(huán)境空氣污染值。
　　與環(huán)境空氣標(biāo)準(zhǔn)一樣，大多數(shù)行業(yè)都有排放標(biāo)準(zhǔn)。例如，每一輛汽車(chē)、貨車(chē)和吉普車(chē)都有一個(gè)“污染控制下”(PUC)標(biāo)簽，這意味著車(chē)輛在規(guī)定的污染物標(biāo)準(zhǔn)之下，但當(dāng)你有100萬(wàn)輛車(chē)同時(shí)在同一條道路上行駛時(shí)，復(fù)合效應(yīng)就不同了。工業(yè)也是如此。每個(gè)行業(yè)都必須申請(qǐng)環(huán)境許可，該過(guò)程不包括對(duì)工業(yè)區(qū)的集體污染負(fù)荷的分析，而只包括對(duì)單個(gè)工廠的分析。
　　有一項(xiàng)命令要求重工業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙囪的空氣污染。然而，這些信息并沒(méi)有公開(kāi)審查或用于研究(原因未知)。同樣，我們也有貼有Bharat- iii或IV貼紙的車(chē)輛(很快將從德里開(kāi)始貼有Bharat- VI貼紙)，但車(chē)輛的真實(shí)排放率是由其使用年限、用途和行駛的道路決定的，需要使用每個(gè)城市的代表性駕駛周期進(jìn)行測(cè)試。
　　今天，為印度城市進(jìn)行的大多數(shù)排放清單工作都是使用借來(lái)的排放率或基于正在使用的技術(shù)或根據(jù)當(dāng)?shù)鼗顒?dòng)相關(guān)條件調(diào)整的排放率構(gòu)建的排放率進(jìn)行的。當(dāng)我們想要了解我們呼吸了多少，哪種污染物，為了更好地了解這些污染物有多少來(lái)自哪個(gè)來(lái)源，我們還需要投資于排放監(jiān)測(cè)。
　　+什么是低成本的空氣污染監(jiān)測(cè)?
　　低成本監(jiān)控器已成為政府監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的流行替代品，并具有增加監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)池的潛力。一般來(lái)說(shuō)，這些替代傳感器可以幫助創(chuàng)建一個(gè)更快、更便宜的城市污染水平熱圖;可以幫助到達(dá)使用標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)視器無(wú)法到達(dá)的城市部分地區(qū);并補(bǔ)充說(shuō)，在任何城市不斷擴(kuò)大的監(jiān)管級(jí)別網(wǎng)絡(luò)。但是，如果數(shù)據(jù)是為了支持城市的長(zhǎng)期空氣質(zhì)量管理計(jì)劃，則應(yīng)謹(jǐn)慎分析這些數(shù)據(jù)，只有在設(shè)備通過(guò)所需的校準(zhǔn)和維護(hù)協(xié)議時(shí)才能使用這些數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)或使用不當(dāng)，這些數(shù)據(jù)就會(huì)有偏差，更重要的是，政策制定者將不會(huì)接受這些數(shù)據(jù)作為診斷依據(jù)。
　　這是一個(gè)相當(dāng)新的發(fā)展，尤其受歡迎，因?yàn)橛《缺辈慷究諝馕廴炯觿?，加上居民無(wú)法從政府獲得可靠數(shù)據(jù)。因此，他們不得不求助于自己的方法來(lái)了解空氣質(zhì)量過(guò)去是什么(現(xiàn)在是什么)。隨著時(shí)間的推移，低成本監(jiān)控器的質(zhì)量將會(huì)提高，希望政府也將增加監(jiān)控器的數(shù)量，并為公民提供實(shí)時(shí)訪問(wèn)，使他們無(wú)需訴諸自己的措施。
　　以下是一些低成本傳感器的比較和注意事項(xiàng)，以及購(gòu)買(mǎi)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng);Urban Sciences在印度建立了一個(gè)可運(yùn)營(yíng)的低成本傳感器網(wǎng)絡(luò)。
　　+空氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基本用途是什么?
　　下面總結(jié)了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的最基本用法。
　　+監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如何用于健康暴露評(píng)估?
　　對(duì)健康的影響是人們擔(dān)心空氣質(zhì)量惡化的主要原因?？煽康沫h(huán)境空氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的最大用途之一是與健康影響建立可信的聯(lián)系，包括缺血性心臟病(可導(dǎo)致心臟病發(fā)作)、腦血管疾病(可導(dǎo)致中風(fēng))、慢性阻塞性肺病、下呼吸道感染和癌癥(氣管、肺部和支氣管炎)。越來(lái)越多的證據(jù)表明，空氣污染與肥胖、糖尿病和阿爾茨海默病有關(guān)。根據(jù)最近的全球疾病負(fù)擔(dān)(GBD)估計(jì)，2016年，戶外過(guò)早死亡人數(shù)估計(jì)為103萬(wàn)人，家庭PM2.5污染導(dǎo)致78萬(wàn)人過(guò)早死亡。印度研究人員也發(fā)表了類(lèi)似的估計(jì)，但多次遭到環(huán)境部長(zhǎng)們的斷然拒絕。
　　要更好地了解空氣污染對(duì)我們健康的影響，并利用它來(lái)建立有效的長(zhǎng)期空氣質(zhì)量管理計(jì)劃，唯一的方法就是了解長(zhǎng)期污染暴露水平。健康影響評(píng)估基于長(zhǎng)期環(huán)境監(jiān)測(cè)趨勢(shì)和長(zhǎng)期醫(yī)院記錄。這種分析通常是針對(duì)一個(gè)城市或一個(gè)國(guó)家，或全球(就像GBD的工作一樣)進(jìn)行的，而不是針對(duì)一條道路或一天。這里的重點(diǎn)是長(zhǎng)期暴露于空氣污染的影響。例如，如果一個(gè)城市的PM2.5平均濃度為100 μg/m3，持續(xù)365天，那么由于心血管疾病發(fā)病率的增加，這種慢性暴露的可能影響可能與一年內(nèi)如此多的過(guò)早死亡有關(guān)。
　　短時(shí)間內(nèi)接觸高濃度會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生急性影響，如眼睛刺激、呼吸短促、鼻竇炎、哮喘加重、惡心和皮膚刺激;所有這些研究都在不同水平上研究了與所有標(biāo)準(zhǔn)污染物的聯(lián)系。
　　與印度的環(huán)境監(jiān)測(cè)和排放監(jiān)測(cè)一樣，在了解城市和農(nóng)村人口的慢性和急性健康影響方面的工作也很缺乏。目前關(guān)于空氣污染如何影響人體器官的理解，是基于在印度以外進(jìn)行的研究。這不應(yīng)該成為對(duì)空氣污染免疫的理由。將健康影響與空氣污染聯(lián)系起來(lái)的更多研究將加強(qiáng)印度更嚴(yán)格的監(jiān)管和積極實(shí)施更清潔選擇的理由，但讓我們不要停止或等待這種情況發(fā)生。
　　+監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如何幫助驗(yàn)證建模工作?
　　更多的臺(tái)站意味著更大的數(shù)據(jù)池，以便更好地了解污染的空間和時(shí)間趨勢(shì)，并為試圖了解這些趨勢(shì)的建模工作提供更多支持
　　模擬PM2.5濃度(預(yù)測(cè)模式)
　　作為空氣污染知識(shí)評(píng)估(APnA)城市計(jì)劃的一部分，我們將來(lái)自不同來(lái)源的數(shù)據(jù)庫(kù)放在一起，為城市空氣群建立排放清單，并將其處理為化學(xué)運(yùn)輸模型，以估計(jì)環(huán)境濃度。將2018- 2019年連續(xù)監(jiān)測(cè)站的所有PM2.5濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并與這些模型結(jié)果進(jìn)行比較。散點(diǎn)圖顯示了24小時(shí)PM2.5平均濃度的月比較。建模數(shù)據(jù)用于城市的城市部分。為了能夠復(fù)制多個(gè)城市濃度的時(shí)空趨勢(shì)，驗(yàn)證排放清單，可以進(jìn)一步用于情景分析和政策對(duì)話。
　　模型PM2.5濃度與實(shí)測(cè)值PM2.5濃度的比較(后置模式)
　　+參考資料
　　空氣傳感器指南，美國(guó)環(huán)保局，2014年(鏈接)
空氣質(zhì)量傳感簡(jiǎn)史，蒂姆·戴伊著，2017年(鏈接)
全球官方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)庫(kù)，由OpenAQ提供。
環(huán)境空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范，印度CPCB(鏈接)
持續(xù)排放監(jiān)測(cè)指南，CPCB印度，2017年(鏈接)
在線塵埃粒子計(jì)數(shù)器